全 文 ：园艺学报，2016，43 (2)：271–280.
Acta Horticulturae Sinica
doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0821；http：//www. ahs. ac. cn 271
收稿日期：2015–12–03；修回日期：2016–02–25
基金项目：北京市自然科学基金项目（6142012）；国家‘863’项目（2012AA100202-3）；北京市农林科学院科技创新能力建设专项
（KJCX20140111-18）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：liufan@nercv.org）
花椰菜—黑芥体细胞杂种的性状演变和对黑腐
病抗性的转育
张 洁 1,2，王桂香 2，韩 硕 2，严 红 3，宗 梅 2，郭 宁 2，刘 凡 2,*
（1 首都师范大学生命科学学院，北京 100048；2 北京市农林科学院蔬菜研究中心，农业部华北地区园艺作物生物学
与种质创新重点实验室，北京 100097；3 北京市农林科学院植物与环境保护研究所，北京 100097）
摘 要：以对黑腐病（Black rot）感病的花椰菜（Brassica oleracea L. var. botrytis L.，2n = 18，CC）
‘Korso’和抗病的黑芥（B. nigra，black mustard，2n = 16，BB）‘G1/1’的体细胞杂种（简称 PFCN，
protoplast fusion of cauliflower and Brassica nigra）高代自交及回交后代为材料，根据表型特征将其分为 4
大类：性状介于花椰菜和黑芥之间的中间型材料（M）、向花椰菜过渡的过渡型（M-K）、偏花椰菜型（-K）
和花椰菜型（K）。连续 5 年的黑腐病人工接种鉴定结果显示：‘Korso’的病情指数在 44 ~ 57 之间，表现
为耐病到感病；‘G1/1’在 12 ~ 32 之间，表现为抗病，从 M、M-K、-K 至 K 型，杂种后代病情指数总体
上呈逐渐升高的趋势，其中 M 型和 M-K 型材料表现为高抗至抗病，-K 型材料表现为抗病至耐病，K 型
材料表现为耐病。对 2014 年的 15 份典型-K 至 K 型材料进行了形态演变及黑腐病抗性变化追溯：总体上，
偏花椰菜的形态转变发生在 S1BC4、S5、S1BC3 和 BC3（S 为自交，BC 为回交）世代中，伴随着形态的转
变，黑腐病病情指数急剧升高；同一年中来源相同或者相近的株系病情指数相差不多。2015 年进一步对
2014 年 25 个单株的自交后代进行黑腐病抗病性跟踪鉴定：整体上病情指数呈下降趋势，仅少数株系表现
上升；来源相同的衍生株系变化趋势几乎一致，且差异不大，说明这些材料系内对黑腐病抗病性逐年趋
于稳定。目前获得了 6 份相对于受体亲本‘Korso’表现出了对黑腐病抗性显著提高的材料：PFCN14-15-4.1、
PFCN14-15-5.1、PFCN14-29-1.1 和 PFCN14-29-1.2，连续 3 年病情指数呈下降趋势，并最终稳定在 30 左
右；PFCN14-14-1.1 和 PFCN14-14-1.2 则连续 6 年保持在 20 ~ 38 之间。
关键词：花椰菜；黑芥；体细胞杂交；黑腐病；抗性转育
中图分类号：S 635.3 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2016）02-0271-10

The Phenotype Evolution and Transfer Breeding of Black Rot Resistance in
Somatic Hybrids Between Cauliflower and Black Mustard
ZHANG Jie1,2，WANG Gui-xiang2，HAN Shuo2，YAN Hong3，ZONG Mei2，GUO Ning2，and LIU Fan2,*
（1Department of Life Science，Capital Normal University，Beijing 100048，China；2Beijing Vegetable Research Center，
Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of
Horticultural Crops（Norrth China），Beijing 100097，China；3Institute of Plant and Environmental Protection，Beijing
Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Beijing 100097，China）

Zhang Jie，Wang Gui-xiang，Han Shuo，Yan Hong，Zong Mei，Guo Ning，Liu Fan.
The phenotype evolution and transfer breeding of black rot resistance in somatic hybrids between cauliflower and black mustard.
272 Acta Horticulturae Sinica，2016，43 (2)：271–280.
Abstract：Black rot is one of the main diseases of cauliflower（Brassica oleracea L. var. botrytis L.，
2n = 18，CC）. Somatic hybrids were obtained by asymmetric cell fusion between susceptible cauliflower
cultivar‘Korso’and resistance black mustard line‘G1/1’（B. nigra，2n = 16，BB）. Different advanced
generations were got after years of selfing and backcrossing. According to the characters of the plants such
as leaf morphology and flower curd，the somatic hybrids were classified into four types. Type M：having
characters between cultivated‘Korso’and wild species‘G1/1’. Type M-K：having traits between two
parents and bias to‘Korso’. Type -K：having most cauliflower-like phenotypes. Type K：exactly
cauliflower-like type. The results of resistance identification from year 2010 to 2014 showed that disease
index （DI）of‘Korso’were in 44–57，and DI of‘G1/1’were in 12–32 for the inoculated pathogenic
bacterium. The DI were gradually increased in hybrids from type M to type M-K，type -K and type K
displaying the high resistance，resistance to tolerance degree，respectively. The results of phenotype
evolution and resistance tracing showed that cauliflower-like morphology changes occurred in S1BC4，S5，
S1BC3 and BC3，and along with the morphology changes，DI of black rot increased sharply. Little DI
difference was detected among lines with the same or similar derivation. Further resistance identification
was carried out in 2015 in the selfed progeny lines. Overall，the DIs showed a downward trend in most of
the lines and only increased in a few lines. Plants from the same derivation showed the similar changing
trend indicating that the disease resistances in the progenies became stable after years’ selection. Up to
now，six promising lines displaying significant black rot resistance compared with the receptor parent
‘Korso’were obtained，which including PFCN13-15-4.1， PFCN13-15-5.1， PFCN13-29-1.1，
PFCN13-29-1.2，PFCN13-14-1.1 and PFCN13-14-1.2，respectively.
Key words：cauliflower；black mustard；somatic hybridization；black rot disease；resistance transfer
breeding

黑腐病是花椰菜的主要病害之一，其病原菌为黄单胞杆菌属细菌 Xanthomonas campestris pv.
campestris（Xcc），其中小种 1 和小种 4 为主要致病小种（Vicente et al.，2001）。Xcc 主要通过叶片
的水孔或伤口侵入寄主体内，然后在质外体空间增殖，并沿维管束蔓延，引起系统侵染（Rudolph，
1993；Meyer et al.，2005）。黑腐病典型的症状是在叶缘上形成 V 字型黄褐色病斑，随着病斑的扩
大，叶脉变黑，引起植株萎蔫（Hayward，1993；王金生，2000）。
花椰菜（Brassica oleracea L. var. botrytis L.，2n = 18，CC）由于长期人工选育，种质资源遗传
背景狭窄，黑腐病抗性资源少。黑芥（B. nigra，black mustard，2n = 16，BB），是芸薹属植物的 3
个基本种之一。据报道，其B基因组携带有抗黑腐病（black rot）、黑胫病（black leg）和根肿病（clubroot）
的抗性基因（Sjödin & Glimelius，1989）。而异缘抗性基因在种间的转育是种质创新培育抗性品种的
有效手段。
本课题通过非对称性体细胞杂交技术，得到黑芥‘G1/1’与花椰菜‘Korso’的种间杂种，并经
过多年培育，得到 S3BC3S2、S1BC5S2、S5BC1S2、S1BC4、BC4S2、S5BC2S1、S4BC1、S1BC6S1、S3BC2
等不同世代高代杂种，杂种后代形态各异，对黑腐病抗性各异，为花椰菜抗病育种创造了新的种质
资源。本试验中通过对部分典型材料形态和黑腐病病情指数变化的追溯，分析总结花椰菜—黑芥体
细胞杂种在黑腐病抗性转育上的演变规律，旨在加深对该种质创新途径的认识及促进新种质的评价
利用。
张 洁，王桂香，韩 硕，严 红，宗 梅，郭 宁，刘 凡.
花椰菜—黑芥体细胞杂种的性状演变和对黑腐病抗性的转育.
园艺学报，2016，43 (2)：271–280. 273

1 材料与方法
1.1 材料
黑芥抗病基因型‘G1/1’（St.461）来自德国联邦作物育种中心园艺作物研究所，抗黑腐病、黑
胫病和根肿病。花椰菜‘Korso’由北京市农林科学院蔬菜研究中心生物技术研究室保存，为一原生
质体培养良好及植株再生能力强的材料，自交亲和，感黑腐病。2005 年，利用原生质体融合技术，
得到了 30 株来自不同愈伤组织的独立体细胞杂种（张丽 等，2008），编号为 PFCN1 ~ PFCN30
（“PFCN”为“花椰菜与黑芥原生质融合 Protoplast fusion of cauliflower and Brassica nigra”的简称）。
以‘Korso’为轮回亲本，杂种套袋蕾期授粉，并辅助分子鉴定，获得杂种回交后代（唐宇 等，2010；
王桂香 等，2011）。
这 30 株体细胞杂种经过不断自交/回交，并自 2006 年始逐年与亲本花椰菜和黑芥一起进行黑腐
病人工接种抗性鉴定，挑选抗性较好的单株定植留种。2014 年得到 9 个独立株系（PFCN2、PFCN 5、
PFCN 6、PFCN 9、PFCN 13、PFCN14、PFCN 15、PFCN 21、PFCN 29）的高代自交/回交后代 244
个单株。本文中对 2009 年秋季到 2015 年春季的花椰菜—黑芥体细胞杂种后代的黑腐病抗性转育情
况做一综合报道，并在 2014 年各类型中选取具代表性及连续性的单株采用回溯的方法对其表型及抗
病性演变情况进行分析研究。
1.2 方法
1.2.1 黑腐抗病性鉴定
2006—2015 年，花椰菜和黑芥种间杂交后代黑腐病抗病性鉴定于每年 9 月底到 12 月中旬在北
京市农林科学院蔬菜研究中心抗病鉴定温室进行。种子经 3%次氯酸钠溶液灭菌处理并清洗后，于
25 ℃下催芽。24 h 后播种于盛有无菌基质的育苗盘中。幼苗第 1 片真叶展开时移栽于具无菌基质
的育苗钵中。每份材料 3 个重复，每个重复 10 株苗，分别放置于苗床不同位置，日光温室内生长，
常规管理。待幼苗长至 4 到 6 片真叶时，采用喷雾法对幼苗进行黑腐病病菌活体接种。黑腐菌种为
北京市农林科学院植物与环境保护研究所研究人员 2007 年分离自北京郊区甘蓝黑腐发病材料，并经
多种方法鉴定为 Xcc 的高致病力株系，命名为 Xcc 15，经与标准品比较鉴定属 Xcc race 4 小种（待
发表）。在接种前 1 d 将幼苗保湿 12 h，于第 2 天早晨用医用喉头喷雾器将 1 × 108 cfu · mL-1 新培养
的悬浮菌液均匀喷于幼苗上。接种后避光保湿 24 h。20 d 后，每个植株调查 3 片叶的发病情况。
病情分级标准：0 级，叶片上无任何症状；1 级，水孔处有黑色枯死点，且病斑稍有扩散，占
叶面积 5%以下；3 级，病斑从水孔处向外扩展，占叶面积 5% ~ 25%；5 级，病斑占叶面积的 25% ~
50%；7 级，病斑占叶面积 50%以上；9 级，病斑占叶面积的 75%以上。
病情指数（DI）= [（发病级别 × 相应级别的叶片数）/（9 × 调查总叶片数）]× 100。
抗病性标准：高抗（HR）：0 < 病情指数 ≤ 10；抗病（R）：10 < 病情指数 ≤ 30；耐病（T）：
30 < 病情指数 ≤ 50；感病（S）：50 < 病情指数 ≤ 70；高感（HS）：70 < 病情指数。
1.2.2 田间性状调查
抗病性调查之后，挑选未感病或感病较轻的植株于 12 月中旬定植于日光温室。从 1 月上旬开
始到 4 月底进行相关性状调查。调查性状主要针对营养生长期植株的长势、叶色、叶形、叶径（纵/
横）、叶表等；结球期的结球性、花球紧实度、球色、球粒大小等，以及盛花期的花色、花冠大小等。
性状的描述参考《花椰菜和青花菜种质资源描述规范和数据标准》（李锡香和方智远，2008）。
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2 结果与分析
2.1 杂种后代的分型
伴随着连续多代的自交、回交，杂种后代群体在形态上表现出丰富的多样性。为了方便定向研
究，依据与双亲性状的相似性，将杂种材料分为 4 个大的类型，即性状介于花椰菜和黑芥之间的中
间型材料（M）、性状向花椰菜过渡的过渡型（M-K）、偏花椰菜型（-K）和花椰菜型（K）。双亲及
各类型典型特征如图 1 和表 1 所示。采用此分型标准，2008 年后逐年对材料进行性状调查并归类。


图 1 双亲及体细胞杂种后代不同类型
花椰菜‘Korso’；黑芥‘G1/1’；M、M-K、-K、K：不同类型的杂种后代。
Fig. 1 Different phenotypes in the progenies of the somatic hybrids between‘Korso’and‘G1/1’
Cauliflower‘Korso’；Black mustard‘G1/1’；M，M-K，-K，K：Different types of hybrids.

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表 1 体细胞杂种双亲及后代各类型的典型表型特点
Table 1 Typical phenotypic characteristics of both parents and offspring of somatic hybrids
材料
Material
成株期株高/m
Height of
adult plant
叶色
Leaf
color
叶形
Leaf shape
叶表
Leaf surface
分枝性
Branchiness
结球性
Curd feature
花
Flower
黑芥
B. nigra
‘G1/1’
1.5 ~ 2.0 鲜绿
Bright
green
戟形，有叶裂、叶耳
Halberd-shaped，have
leaf lobes and ear
披绒毛，无蜡粉
Villi，no wax
powder
极强
Highly
branched
不结球
No curd
花冠极小，花瓣平滑，黄
色 Small corolla，yellow
and smooth petal
M 1.5 ~ 1.8 绿
Green
椭圆形，有叶裂、叶耳
Oval，have leaf lobes
and ear
具少量或无毛，
无蜡粉 With
light or no villi，
no wax powder
强
Branched

不结球
No curd

花冠小，花瓣厚，黄色，平滑
Small coronal，yellow and
smooth petal
M-K 1.2 ~ 1.5 深绿
Deep
green
椭圆形，有或无叶裂、叶耳
Oval leaf with or
without lobes and ear
无毛，无蜡粉
No villi and
wax powder
弱
Weak
branched
主枝顶花明显成簇
The main top flower
buds clustered
significantly
花冠大，花瓣厚，黄色，平滑
Relative bigger coronal，
yellow and smooth petal
-K 0.3 ~ 0.5 浅灰绿
Light
grayish
green
长椭圆形或披针形，无叶
裂，有或无叶耳
Long oval or lanceolate
leaf，no lobes，with
or without leaf ear
无毛，少蜡粉
No villi，with
light wax
powder
不或弱分枝
No or weak
branched
松或较小花球
Loose or small curd

花冠大，花瓣薄、淡黄色，
末端有褶皱
Big corolla， light yellow
petal with wrinkle
K 0.3 ~ 0.5 灰绿
Grayish
green
长椭圆形，无叶裂、无叶耳
Long oval leaf
without lobes and ear
无毛，多蜡粉
No villi，rich
wax powder
不分枝
No branching

较松或紧实花球
Relative loose or
compact curd
花冠大，花瓣薄、淡黄色，
有褶皱 Big corolla，light
yellow petal with wrinkle
花椰菜
B. oleracea
‘Korso’
0.3 ~ 0.5 灰绿
Grayish
green
长椭圆形，无叶裂、无叶耳
Long oval leaf
without lobes and ear
无毛，多蜡粉
No villi，rich
wax powder
不分枝
No branching
紧实花球
Compact curd
花冠大，花瓣薄、淡黄色，
有褶皱 Big corolla，light
yellow petal with wrinkle

2.2 不同类型杂种后代的黑腐病抗性表现
2010 年至 2014 年的 5 年中，双亲的病情指数较稳定，花椰菜‘Korso’病情指数变化在 44 ~ 57，
表现为耐病到感病，黑芥‘G1/1’病情指数变化在 12 ~ 32，表现为抗病，这说明鉴定方法可行，结
果有效、可靠。
对体细胞杂种后代不同类型材料的黑腐病抗性情况进行分析，结果如图 2 所示：表型为中间类
型（M）及中间偏花椰菜‘Korso’类型（M-K）的材料平均病情指数变化在 6 ~ 26 之间，呈逐年下
降趋势，具有良好的黑腐病抗性，甚至出现连续两年抗性超亲本黑芥现象；表型为偏花椰菜亲本类
型（-K）及花椰菜亲本‘Korso’类型（K）的材料总体抗病性较差，偏花椰菜亲本类型（-K）平均
病情指数变化在 25 ~ 46 之间，逐渐向花椰菜靠近；花椰菜亲本类型（K）平均病情指数变化在 41 ~50
之间，近似感病亲本花椰菜‘Korso’。从 M、M-K、-K 到 K 型后代的病情指数有逐渐升高的趋势。

图 2 双亲及其不同类型杂种后代的黑腐病病情指数
Fig. 2 Disease index of different types of hybrids and their parents
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-K 型材料开始出现在 2011 年，而 K 型出现在 2012 年，此时已经是体细胞杂种后代经 3 ~ 5 代的自
交/回交后，多数处于 S1BC4、S5、S1BC3 和 BC3 世代。
2.3 典型偏花椰菜型（-K）和花椰菜型（K）材料的形态和病情指数变化追溯
2014 年对杂种后代中-K 型及 K 型材料选取具连续性的株系进行形态和病情指数演变的回溯分
析，结果如表 2 所示。

表 2 偏花椰菜型（-K）和花椰菜型（K）杂种后代的形态和病情指数演变追溯
Table 2 Tracing of the morphology and DI changes of type -K and K progenies
表型 Phenotype 病情指数 DI 株系
Lines 2010 2011 2012 2013 2014 2010 2011 2012 2013 2014
花椰菜 B. oleracea‘Korso’ - - - - - 56.10 44.42 49.90 55.16 43.89
黑芥 B. nigra‘G1/1’ - - - - - 32.30 14.58 18.52 11.61 16.65
PFCN13-2-1 M -K -K K K 25.40 14.84 15.69 45.59 38.28
PFCN13-13-1 M -K -K K K 35.30 20.95 26.39 32.85 44.00
PFCN13-13-2 M -K -K K -K 35.30 20.95 26.39 32.85 42.29
PFCN13-14-1 M M -K -K K 36.11 25.10 27.28 25.93 37.44
PFCN13-14-2 M M -K K K 24.60 4.59 44.44 61.11 35.36
PFCN13-14-3 M M -K K K 24.60 4.59 44.44 59.06 27.57
PFCN13-15-1 M M-K K -K K 20.00 20.71 55.56 32.54 39.56
PFCN13-15-2 M M-K K -K K 20.00 20.71 55.56 43.94 51.00
PFCN13-15-3 M M-K K K -K 20.00 20.71 55.56 58.33 49.04
PFCN13-15-4 M M-K K K -K 20.00 13.33 62.96 40.00 34.67
PFCN13-15-5 M M-K K K K 20.00 13.33 62.96 35.32 30.00
PFCN13-15-6 M M-K K K K 20.00 13.33 62.96 35.32 37.85
PFCN13-21-1 M M M K K 19.80 5.19 18.52 31.11 39.48
PFCN13-29-1 M M -K K -K 19.80 8.29 48.15 30.50 27.47
PFCN13-29-2 M M M-K K K 19.80 14.19 26.98 66.67 24.44
注：株系编号 PFCNA-B-C，其中‘A’示试材播种年度，‘B’为最初的独立体细胞杂种编号，‘C’为该年度内衍生株系编号。下同。
Note：PFCNA-B-C：A，the year of seed sowed；B，the origin code of the independent somatic hybrids；C，the code of the derived hybrid lines.
The same below.

从 15 份 K 型和-K 型材料的形态演变来看，所有材料都经历了由植株高大、具叶裂、不结球的
中间类型（M）向株高降低、叶裂消失、具散花球的过渡类型（M-K）转变，再向具较散或紧实花
球的偏花椰菜类型（-K）或者花椰菜类型（K）转变的形态变化过程。总体上，向花椰菜过渡的形
态转变集中在 2012 年，多数材料处于 S1BC4、S5、S1BC3 和 BC3 世代，即体细胞杂种形态的实质性
转变发生在经历了至少 3 代以上的自交/回交以后。随着形态转变，杂种的黑腐病病情指数急剧升高，
如表 2 中 PFCN13-14-、PFCN13-15-、PFCN13-21-、PFCN13-29-等 11 个株系；而在形成偏花椰菜型
（-K）及花椰菜型（K）材料后，病情指数在不同年份中的变化相对较小，趋向较稳定状态，而且
来源相同或者相近的材料病情指数近似，如 PFCN13-15-2、PFCN13-15-3、PFCN13-15-4、PFCN13-15-5
和 PFCN13-15-6。由于逐年选择抗性好的材料留种，在 2013 及 2014 年，还出现部分株系的后代材
料病情指数小幅降低的情况，如 PFCN13-15-4、PFCN13-15-5、PFCN13-29-1，该结果显示出连续世
代中抗性选择的增益性。材料 PFCN13-14-1 在形态由中间型转变至偏花椰菜类型的过程中，多年的
病情指数都保持在 25 ~ 38，没有像其他材料发生大幅度的升高，表现出对黑腐病较稳定的耐/抗性。
2.4 偏花椰菜型（-K）和花椰菜型（K）材料的黑腐病抗病性跟踪
为继续观察偏花椰菜型（-K）和花椰菜型（K）体细胞杂种后代对黑腐病抗性的稳定性，2014
年秋季，针对表 2 中 15 份材料，选取其自交后代 25 份进行抗病性鉴定（表 3），并比较了前后两年
两个世代的病情指数变化情况。
张 洁，王桂香，韩 硕，严 红，宗 梅，郭 宁，刘 凡.
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表 3 对 2014 年偏花椰菜型（-K）及花椰菜型（K）材料自交后代黑腐病抗性的进一步跟踪鉴定
Table 3 Further identification of black rot resistance of the progenies from type -K and K materials in 2014
病情指数 DI 株系
Lines
世代
Generation
表型
Phenotype 2014 年 2015 年
Korso K 43.89 54.32
G1/1 N（nigra） 16.65 16.42
PFCN14-2-1.1 2S3BC3S2 K 38.28 26.01
PFCN14-2-1.2 2S3BC3S2 K 38.28 29.56
PFCN14-2-1.3 2S3BC3S2 K 38.28 28.43
PFCN14-13-1.1 13-2 S1BC5S2 K 44.00 35.27
PFCN14-13-1.2 13-2 S1BC5S2 -K 44.00 37.39
PFCN14-13-2.1 13-2 S1BC5S2 -K 42.29 38.30
PFCN14-14-1.1 14-1 S1BC5S1 -K 37.44 33.38
PFCN14-14-1.2 14-1 S1BC5S1 -K 37.44 20.60
PFCN14-14-2.1 14-4 S1BC5S1 K 35.36 44.69
PFCN14-14-2.2 14-4 S1BC5S1 K 35.36 43.32
PFCN14-14-3.1 14-4 S1BC5S2 -K 27.57 39.05
PFCN14-14-3.2 14-4 S1BC5S2 -K 27.57 48.63
PFCN14-14-3.3 14-4 S1BC5S2 -K 27.57 52.44
PFCN14-15-1.1 15-2 S1BC5S1 K 39.56 30.87
PFCN14-15-1.2 15-2 S1BC5S1 -K 39.56 43.31
PFCN14-15-2.1 15-2 S1BC5S1 K 51.00 36.68
PFCN14-15-3.1 15-2 S1BC5S3 -K 49.04 35.18
PFCN14-15-4.1 15-2 S1BC5S1 -K 34.67 34.55
PFCN14-15-5.1 15-2 S1BC5S2 K 30.00 34.42
PFCN14-15-6.1 15-2 S1BC5S2 K 37.85 38.81
PFCN14-15-6.2 15-2 S1BC5S2 K 37.85 30.26
PFCN14-21-1.1 21 S1BC4 K 39.48 29.23
PFCN14-29-1.1 29 BC4S2 -K 27.47 10.46
PFCN14-29-1.2 29 BC4S2 K 27.47 19.79
PFCN14-29-2.1 29 BC5 -K 24.44 19.77

通过对该群体的调查发现：2014 年-K 型和 K 型材料的自交后代都会再分化出-K 型和 K 型；在
花椰菜‘Korso’（作感病对照）黑腐病情指数上升的情况下，杂种后代整体上黑腐病病情指数呈下
降趋势或基本持平，如来自 PFCN13-2-1 的 3 份自交后代 PFCN14-2-1.1、PFCN14-2-1.2 和
PFCN14-2-1.3，其病情指数分别下降 8.7、12.3 和 9.8。仅来自 PFCN13-14-2、PFCN13-14-3 的 5 个
自交系后代的病情指数有较明显的上升。同时结果也显示，来源相同的单株后代病情指数变化趋势
及幅度近似，说明杂种自交后代针对黑腐病的抗病性逐年趋于稳定。
2014 年表现良好的 PFCN13-15-4、PFCN13-15-5 和 PFCN13-29-1 中，PFCN13-15-4 和 PFCN13-15-5
后代病情指数分别表现为略下降和略上升，达到 34 左右的相对稳定状态；PFCN13-29-1 在 2015 年
则继续保持大幅度下降，表现出比亲本黑芥更强的抗性。株系 PFCN13-14-1 在 2010—2014 年间病
情指数一直在 25 ~ 38 之间，其自交后代 2 个株系在 2015 年的病情指数分别为 33.38（PFCN14-14-1.1）
和 20.60（PFCN14-14-1.2），继续表现为较好的抗病性。这些材料与原始受体花椰菜‘Korso’的病
情指数相比较，表现出对黑腐病抗性的显著提高。截止 2014 年 6 月采收种子，共获得 PFCN14-15-4.1
（PFCN13-15-4 的后代）、PFCN14-15-5.1（PFCN13-15-5 后代）、PFCN14-29-1.1、PFCN14-29-1.2
（PFCN13-29-1 后代）、PFCN14-14-1.1 和 PFCN14-14-1.2 等 6 份抗黑腐病良好的材料。
3 讨论
3.1 黑芥抗黑腐病种质的育种意义
由基因型控制的植物抗病性常常是由来源于植物的抗病基因 R（resistance）与相应的来源于病
Zhang Jie，Wang Gui-xiang，Han Shuo，Yan Hong，Zong Mei，Guo Ning，Liu Fan.
The phenotype evolution and transfer breeding of black rot resistance in somatic hybrids between cauliflower and black mustard.
278 Acta Horticulturae Sinica，2016，43 (2)：271–280.
原物的无毒基因 avr（avirulence）互作所决定的，即“基因对基因”学说（Flor，1971）。病原物不
同生理小种对同一植物品种的致病力不同，不同植物品种对同一病原物生理小种的抗性也不同，不
同植物材料的抗性基因及遗传机制也不同。这种丰富的多样性，是植物与病原菌在长期的协同进化
中“拉锯式”互作的结果（Jones & Dangl，2006）。针对黑腐病，在拟南芥中，抗性受 1 个显性主基
因和两个修饰基因的控制（Buell & Somerville，1997）；在白菜中，其抗性由显性多基因控制（Guo
et al.，1991）；甘蓝材料 PI436606 对黑腐菌小种 3 表现单显性基因控制抗性，但材料 Badger Inbred-16
对小种 1、3 的抗性分别表现为隐性、多基因控制（Vicente et al.，2002）；在花椰菜种质 SN455（Jamwal
& Shrama，1986）、C712（刘松 等，2002），Wirosa（Vicente et al.，2002）中，其抗性由单显性基
因控制。Vicente 等（2001）通过将 144 份 Xcc 菌株分类，建立起芸薹属植物与黑腐致病菌的基因对
基因模型，认为抗性基因 R1-R4 分别针对于黑腐菌最重要的 4 个生理小种（race 1 to 4），其中 R1
源于 B 基因组，R3 源于 C 基因组，R4 源于 A 基因组（Vicente et al.，2001；Fargier & Manceau，2007；
Jensen et al.，2010）。芸薹属 C 基因组中缺乏针对黑腐病主流生理小种 1 和 4 的抗性，而相应的抗
性普遍存在于芸薹属植物的 B 基因组中（Guo et al.，1991；Ignatov et al.，2000；Vicente et al.，2002）。
黑芥（BB 基因组）是芸薹属的 3 个基本种之一，常为野生。由于种间生殖隔离，常规手段下，其
抗病性难以为甘蓝（CC 基因组），白菜（AA 基因组）育种利用。通过生物技术转育黑芥中的抗病
基因，有希望在白菜及甘蓝类蔬菜作物中获得新的抗不同生理小种病原菌的新种质，为黑腐病抗性
聚合育种提供创新材料。
3.2 体细胞杂交结合回交的种间异缘黑腐病抗性转育
体细胞杂交通过原生质体的融合和再生获得种间杂种，为异缘基因的利用提供了可能性，已在
多种作物上获得了创新种质。如小麦上获得了抗盐以及具新的 HMW 麦谷蛋白亚基的高代体细胞杂
种（Xia，2009）；获得了抗软腐病、抗细菌性萎蔫病的马铃薯种间体细胞杂种（Tek et al.，2004）；
在甘蓝型油菜上获得了高芥酸含量的新种质（Wang et al.，2003），等等。本研究在前期获得了感病
花椰菜与多抗性黑芥的种间杂种基础上，结合逐年的黑腐病抗性鉴定及抗性株的回交转育，获得了
大量抗性差异明显的中间类型及花椰菜类型材料。体细胞杂种后代的抗病性可以归为 3 类。第 1 类
是抗性表现为超亲，即具有比抗性亲本野生种黑芥更低的病情指数。这些材料全部为 M 或 M-K 类
型，同时这些兼备 B、C 基因组的材料有着明显的生长优势。第 2 类是抗性在花椰菜和黑芥之间，
绝大多数 K 型和-K 型材料属于该类，其中 PFCN13-15-4 和 PFCN13-29-1 在近 3 年抗病指数呈下降
趋势，这可能与抗性材料的定向选育和抗病基因的纯合等有关。第 3 类材料是比受体亲本‘Korso’
更感病，包括部分 K 型及-K 型材料，如 Y13-15-7，连续 3 年病情指数高于亲本‘Korso’。吕晶等
（2014）对花椰菜—黑芥体细胞杂种异附加系及渐渗系的分子标记及染色体原位杂交鉴定揭示，渐
渗系中存在黑芥特异扩增位点，也存在新位点，同时也有花椰菜特征位点的丢失。说明异缘基因组
发生了大量的重组和互作，这可能是上述黑腐病抗性多样性的原因之一。由于体细胞杂种早期世代
的遗传不稳定，不能进行可靠的黑腐病抗性遗传分析，计划在抗病渐渗系中开展下一步工作。
3.3 花椰菜、黑芥体细胞杂种的形态演变及其成因
在植株形态上 M 型和 K 型相对稳定，而 M-K 和-K 型植株的性状变异极大，表明体细胞杂交后
代在染色体组成剧变阶段表型上的多样性。如同所有亲缘关系稍远的种间杂交一样，体细胞杂种后
代都会出现很严重的染色体异常行为（唐宇 等，2010）。通常在异源染色体断裂、大量丢失和配对
混乱的同时，总还会发生双亲部分同源染色体的重组重排事件（Hohmann et al.，1995；Lukaszewski，
张 洁，王桂香，韩 硕，严 红，宗 梅，郭 宁，刘 凡.
花椰菜—黑芥体细胞杂种的性状演变和对黑腐病抗性的转育.
园艺学报，2016，43 (2)：271–280. 279

1995），导致大到异源染色体整条整段的导入，小到发生单基因的渐渗（Donini et al.，1995），最终
形成较稳定的次生杂种（孙敬三 等，1998）。本研究中偏花椰菜型（-K）和花椰菜型（K）杂种在
自交回交的过程中，染色体逐渐丢失，最终稳定在 18 条，育性几乎得到完全恢复，但分子标记鉴定
显示，其 CC 基因组中存在多量的黑芥特异位点，证明其为黑芥的花椰菜渐渗系，同时又存在着不
少有别于双亲的新位点，说明可能发生了染色体组间的互作。芸薹属 B 和 C 基因组之间存在一定的
同源性（Truco et al.，1996），更有利于利用种间杂交实现基因组的重组交换，培育具有原始创新意
义的新种质。
对花椰菜—黑芥非对称体细胞杂种后代 2009 年秋季到 2015 年春季的形态演变和黑腐病抗性变
化情况及其关系进行了总结和分析，截止 2014 年 6 月，获得了 6 份具良好黑腐病抗性，染色体数为
18 的花椰菜—黑芥渐渗系材料，相对于受体亲本‘Korso’，这些材料表现出对黑腐病的抗性显著提
高，可进入下一步的育种应用评价。值得注意的是，材料 PFCN14-14-1.1 和 PFCN14-14-1.2 在形态
由中间型转变至偏花椰菜类型的过程中，多年的病情指数都保持在 20 ~ 38 之间，没有像其他材料
伴随着形态的变化发生大幅度的升高，表现出对黑腐病较稳定的耐/抗性，可能表明其体细胞杂种发
生了与其他材料不同的染色体重组交换。这些材料抗病性差异的遗传学背景还需要做进一步的研究。

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