免费文献传递   相关文献

Marker-assisted Selection of Near Isogenic Lines for Clubroot Resistant Gene in Chinese Cabbage

大白菜抗根肿病近等基因系的分子标记辅助选育



全 文 :园 艺 学 报 2010,37(8):1264–1272
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期:2010–05–12;修回日期:2010–06–30
基金项目:国家自然科学基金项目(30771468);辽宁省博士启动基金项目(20051052);辽宁省教育厅科学技术研究项目(2008S208)
* E-mail:zypiao@syau.edu.cn
大白菜抗根肿病近等基因系的分子标记辅助选

朴钟云*,吴 迪,王 淼,张 腾
(沈阳农业大学园艺学院,沈阳 110866)
摘 要:以具有抗根肿病基因 CRb的大白菜‘CR Shinkii DH’系为抗源,通过分子标记辅助选择选
育出大白菜优良自交系‘BJN3’的 9份抗根肿病近等基因系。通过 CRb基因侧翼标记 TCR01和 TCR09
的前景选择,以及 51个 SSR标记的基因组背景选择,筛选出‘BJN3’基因组含量为 98%的 10株纯合抗
性 BC3F2个体。苗期的根肿病接菌试验证明这些 BC3F2植株均表现出抗性。从 10株纯合抗性 BC3F2个体
自交后代中,筛选出全部恢复‘BJN3’基因组的 9株近等基因系。这些近等基因系的结球相关性状与‘BJN3’
无显著差异。
关键词:大白菜;根肿病;CRb基因;分子标记辅助选择;近等基因系
中图分类号:S 634.1 文献标识码:A 文章编号:0513-353X(2010)08-1264-09


Marker-assisted Selection of Near Isogenic Lines for Clubroot Resistant
Gene in Chinese Cabbage
PIAO Zhong-yun*,WU Di,WANG Miao,and ZHANG Teng
(College of Horticulture,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110866,China)
Abstract:Clubroot disease is one of the most serious diseases in Chinese cabbage. In this study,nine
near isogenic lines(NILs)were developed from backcross of clubroot susceptible‘BJN3’× clubroot
resistant‘CR Shinkii DH’line through marker-assisted selection(MAS). Based on the foreground
selection with TCR01 and TCR09 flanking the CRb gene and genomic background selection with 51
SSRs,10 homozygous resistant BC3F2 individuals recovering 98% of‘BJN3’genome were obtained.
Results from inoculation of these BC3F2 individuals indicated that they were resistance to clubroot disease.
By further selfing of BC3F2 individuals,nine BC3F3 individuals with full genome content of‘BJN3’were
developed. Evaluation of heading related traits showed that there were no significant difference between
the NILs and‘BJN3’.
Key words:Chinese cabbage;clubroot disease;CRb gene;marker-assisted selection;near isogenic
line


8期 朴钟云等:大白菜抗根肿病近等基因系的分子标记辅助选育 1265

根肿病是由芸薹根肿菌(Plasmodiophora brassicae Woron.)侵染引起的一种专性寄生的世界性
病害。根肿病引起大白菜等十字花科植物根部出现肿瘤,并进而导致植株萎蔫、叶片发黄等症状
(Karling,1968)。由于根肿菌的寿命长达 7年以上(Wallenhammar,1996),严重影响到大白菜的
栽培。随着我国大白菜根肿病侵染面积的急剧增加,迫切需要选育出适合我国大白菜产区的抗根肿
病品种。
分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)不受环境条件的限制,可在植物发育的任
何时期从 DNA分子水平上进行(Tanksley,1989)。它克服了传统植物抗病育种周期长、不确定性、
受环境条件限制等缺陷。Melchinger(1990)指出将基于分子标记的前景选择和背景选择应用于回
交育种,可以显著提高育种效率。前景选择是指利用目标基因紧密连锁分子标记跟踪选择具有目标
区域的单株,而背景选择则是应用覆盖全基因组的分子标记选择在多个标记位点上具有轮回亲本相
同基因型的单株(Matthias et al.,1999)。
迄今,共有 8个抗根肿病基因定位于大白菜不同连锁群(Hirai et al.,2004;Piao et al.,2004;
Suwabe et al.,2006;Hayashida et al.,2008;Sakamoto et al.,2008)。Piao等(2004)利用两个侧
翼标记 TCR01和 TCR09,将对根肿病菌生理小种 2、4和 8表现抗性的 CRb基因定位于 A3连锁群,
标记间的遗传距离为 2.9 cM。Piao 等(2007)证实共显性标记 TCR01 能够准确鉴定出纯合抗性植
株。此外,大量 SSR锚定标记的开发和定位为进行基因组背景选择奠定了基础(Suwabe et al.,2006;
Choi et al.,2007)。
本研究旨在通过目标基因的背景选择和轮回亲本基因组的前景选择,选育出抗根肿病的大白菜
‘BJN3’的优良近等基因系,为培育大白菜抗根肿病杂交品种奠定基础。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供体亲本‘CR Shinkii DH’系和轮回亲本‘BJN3’由沈阳农业大学大白菜课题组提供。‘CR Shinkii
DH’系叶面具有毛刺,晚抽薹,对根肿菌生理小种 2、4和 8表现为抗性(Piao et al.,2004)。‘BJN3’
叶片无毛刺,早抽薹,对根肿病表现为感病。
供试所用根肿菌为单孢子,保存于沈阳农业大学大白菜课题组–20 ℃冰箱。该菌经‘Williams’
方法鉴定为生理小种 4(Williams,1966)。
1.2 技术路线
试验在沈阳农业大学百草园日光温室进行。以感病亲本‘BJN3’为母本,抗病亲本‘CR Shinkii
DH’系为父本配制杂交组合,收取杂交种 F1。以‘BJN3’为轮回亲本连续回交,获得回交后代群
体。
在以上各世代群体中,根据 CRb 基因侧翼标记 TCR01 和 TCR09 的前景选择,选择具有 CRb
的杂合单株。从 BC2起进行基因组背景选择,筛选‘BJN3’基因组含量高且具有 CRb 基因的单株
用于回交。
整个改良过程包括 1次杂交获得 F1,3次回交和 2次自交,最后获得抗根肿病的‘BJN3’近等
基因系。在 BC3F2代进行抗病性鉴定,对 BC3F3代进行农艺性状调查。
MAS选育技术路线如图 1。
1266 园 艺 学 报 37卷

图 1 分子标记辅助选择选育抗根肿病大白菜近等基因系的技术路线图
Fig. 1 Schematic diagram of MAS to develop clubroot resistant near isogenic lines of Chinese cabbage
1.3 基因组 DNA的提取
采集亲本、BC1 94株、BC2 65株、BC3 159株、BC3F2 104株以及 BC3F3 180株的幼嫩叶片,采
用改良 SDS法微量提取单株 DNA。用分光光度计测定 DNA浓度。
1.4 CRb基因的前景选择
利用 CRb基因的侧翼标记 TCR01和 TCR09分析亲本间的多态性。多态性的 TCR01和 TCR09
应用于各世代的前景选择,选择兼具抗病带型(‘CR Shinkii DH’系带型)的植株用于回交。TCR01
和 TCR09的 PCR反应体系采用 Piao等(2004)的方法。TCR09扩增产物用 1.5%琼脂糖电泳分离,
溴化乙锭显色。TCR01扩增产物用 6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,银染显色。
1.5 回交世代的‘BJN3’基因组背景选择
根据大白菜框架遗传图谱(Choi et al.,2007),选择分布于大白菜 10条连锁群上的 202个 SSR
标记进行亲本间的多态性分析。SSR扩增采用 10 µL反应体系,包括 15 ng模板 DNA、5 pmol · L-1 上
下游引物、0.25 mmol · L-1 dNTP、1 × PCR缓冲液、0.5 U Taq(北京天根生化生物科技有限公司)。
PCR程序采用 Choi等(2007)方法。扩增产物在 6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,银染检测。
从多态性标记中,筛选出均匀分布于大白菜基因组的 51个 SSR标记,应用于 BC2及其以后世
代的基因组背景分析。根据基因组背景分析,在每个世代选择‘BJN3’基因组含量高的单株用于回
交或自交。具体过程是首先选择遗传距离大、覆盖全基因组的 24个 SSR标记分析 BC2单株的基因
组背景,然后利用在 BC2单株中表现为杂合的 SSR标记以及其余的 27个 SSR标记分析 BC3单株,
最后通过 BC3 单株的自交筛选出与‘BJN3’基因组完全相同的个体,即为抗根肿病的‘BJN3’近
等基因系。
基因组含量(%)= SSR标记位点纯合数/SSR标记总数 × 100。平均基因组含量是指群体中各
个体的基因组含量的平均值。轮回亲本基因组含量期望值 =(1–1/2r + 1)× 100%,式中 r为回交次
8期 朴钟云等:大白菜抗根肿病近等基因系的分子标记辅助选育 1267

数。
1.6 根肿病抗性鉴定
2009年 1月 25日,将‘BJN3’和‘CR Shinkii DH’系各 25粒种子,2株 BC3代自交种子各
57和 79粒播种于 50孔穴盘。出苗后 3 d采用灌根法(接种根肿病菌孢子浓度为 1 × 107 · mL-1)进
行抗性鉴定。土壤保持湿润,温度不低于 10 ℃。接菌 6周后,洗净根部泥土,按 0 ~ 3级标准调查
单株发病情况。0级为抗病,其他均为感病。分级标准为:0级,根部无肿瘤;1级,侧根有轻微肿
瘤;2级,侧根有较大肿瘤或主根有节状小瘤;3级,主侧根有明显肿瘤(Buczacki et al.,1975)。
抗病性鉴定在沈阳农业大学百草园温室进行。
1.7 主要农艺性状调查
2009年 8月 10日,将 BC3F3家系和‘BJN3’发芽种子在 4 ℃下进行低温春化处理。20 d后定
值于沈阳农业大学百草园温室。调查近等基因系从播种到抽薹后主茎上第 1朵花开放所需要的天数,
即开花期。
2009年 7月 26日,将 BC3F3家系和‘BJN3’播种于 50孔穴盘。20 d后定值于沈阳农业大学
试验基地,正常种植和管理。每个家系和‘BJN3’定值 25 株,收获期随机选取 5 株,调查全株质
量,外叶数,叶球质量、直径和高度,内叶数,营养茎的茎高和基部直径等结球相关性状。叶片向
内弯曲未达到球宽一半的叶片数计为外叶数。利用 DPS软件分析差异显著性。
2 结果与分析
2.1 亲本间多态性标记的筛选
抗根肿病基因 CRb的 2个侧翼连锁标记 TCR01和 TCR09在‘BJN3’和‘CR Shinkii DH’间
表现出多态性,表明这 2个标记可以应用于 CRb的前景选择(图 2)。
图 2 部分 BC2个体的 TCR01(A)和 TCR09(B)基因型
M:DL 1500;R:CR Shinkii DH系;S:BJN3;1 ~ 10:BC2群体的不同个体;
星号所示为重组体;箭头所示为与 CRb基因连锁的抗病带型。
Fig. 2 Genotypes of TCR01(A)and TCR09(B)in part of BC2 individuals
M:DL 1500;R:CR Shinkii DH line;S:BJN3;1–10:Ten indivuduals of BC2 population. Asterisk indicates
the recombinant. The markers linked to the CRb gene are shown by arrows.

在分布于大白菜 10条连锁群的 202个 SSR标记中,筛选出亲本间多态性标记 100个,多态性
比率为 49.5%。根据标记在每条连锁群的位置,选择分布均匀、覆盖大白菜基因组的 51 个 SSR 标
记用于基因组背景分析。其中分布于连锁群 A1的有 6个,A2的 4个,A3的 5个,A4的 4个,A5、
A6和 A7的各 5个,A8的 6个,A9的 7个,A10的 4个。这些 SSR标记覆盖的遗传距离为 981.1 cM,
1268 园 艺 学 报 37卷
平均间隔为 12.96 cM。51个 SSR标记中,选择 24个用于 BC2的背景选择,其余 27个用于 BC3的
选择。
2.2 CRb基因的前景选择和各世代的基因组背景选择
2.2.1 BC1的选择
从 BC1代 94株个体中,筛选出具有 TCR01抗病带型的 56株,TCR09带型的 54株,选择出兼
具 TCR01和 TCR09抗病带型的 52株个体(表 1)。随机选择其中的 10株个体进行回交,获得 BC2
代种子。
表 1 各回交世代的分子标记辅助选择结果
Table 1 Marker-assisted selction in different backcross generations
前景选择 Foreground selection 背景选择 Background selection
选择株数及用途
世代
Genera-
tion
检测株数
Number
of plants
tested
鉴定标记
Markers
screened
兼具抗病带型
株数
Number of plants
with both markers

检测株数
Number of
plants tested
SSR标记数
Number of
SSRs
杂合标记最少株数
Number of plants
with minimal
heterozygous marker
loci
Number of selected
plants and their
utility
BC1 94 TCR01
TCR09
52 – – – 10,回交
10,Backcross
BC2 65 TCR01
TCR09
22 22 24 1(2) 1,回交
1,Backcross
BC3 159 TCR01
TCR09
78 44
12
2
27
12(0)
4(2)
2,自交、抗病性
鉴定
2,Selfing, resistant
test
BC3F2 104 TCR01
TCR09
35 20
15
2
2
3(1)
7(1)
10,自交、性状分

10,Selfing,trait
analysis
BC3F3 – – – 180 1 9(0) 9,近等基因系
9,Near isogenic
lines
注:括号中数字表示杂合标记数;– :未分析。
Note:The number in parentheses is the number of heterozygous marker loci;– :Not analyzed.

2.2.2 BC2的选择
为提高选择效率,以与 CRb 独立遗传的毛刺性状为形态学标记进行选择。调查源于 10 株 BC1
回交后代的 201 个单株,发现有 65 株叶面表现为无毛刺(表 1)。利用 CRb 的连锁标记 TCR01 和
TCR09对这 65株植株依次进行前景分析,筛选出兼具两个抗病带型的 BC2植株 22株(表 1)。
部分BC2单株的TCR01和TCR09基因型检测结果如图 2所示。图 2中植株 4在TCR01和TCR09
位点分别扩增出感病和抗病带型。该个体可能是由于 TCR09与 CRb基因间交换而成的重组体。Piao
等(2004)的研究结果表明在 143株 F2群体中未检测出 TCR01与 CRb基因间发生重组的感病植株。
选用 24 个 SSR 标记对 22 株 BC2植株的基因组背景进行分析,1 株(编号为 B1)存在两个杂
合位点,‘BJN3’的基因组含量为 91.7%;有 3株(B2,B3,B4)在 3个 SSR位点表现杂合,基因
组含量达到 87.5%;有 1株(B0)达到纯合,但早期死亡(图 3)。
供试 BC2代群体的平均基因组含量为 77.5%,低于回交 2次的期望值(87.5%);‘BJN3’基因
组含量超过 87.5%的个体占供试群体数的 22.7%。选择 B1用于回交,并对其回交后代进行了前景和
背景分析(表 1)。


8期 朴钟云等:大白菜抗根肿病近等基因系的分子标记辅助选育 1269

图 3 BC2代 22个单株的‘BJN3’基因组含量
箭头所示为回交两次轮回亲本基因组含量期望值。
Fig. 3 ‘BJN3’genomic content of 22 BC2 plants
The arrow indicates the expected value of genome content of recurrent
parent in BC2 generation.

2.2.3 BC3的选择
调查 B1的回交后代 BC3个体 159株,发现所有个体均表现为无毛刺。该结果与 Zhang等(2009)
无毛刺对有毛刺为隐性性状的结论一致。依次利用 CRb基因连锁标记 TCR01和 TCR09鉴定 159株
个体基因型,筛选出兼具两个抗病带型的 78个植株(表 1)。选择开花期和植株形态与‘BJN3’相
近的 44株进行基因组背景分析。
利用在 BC2表现杂合的两个 SSR 标记进行背景选择,筛选出标记位点达到纯合的 BC3个体 12
株(表 1)。
另选用 27个 SSR标记对这 12株 BC3个体基因组背景进行分析,有 4个单株(编号为 J1 ~ J4)
在 25个 SSR位点恢复了轮回亲本‘BJN3’基因组,而在 2个位点表现为杂合(表 1);有 4个单株
在 3个 SSR位点为杂合,4个个体存在 3个以上的杂合位点;‘BJN3’基因组平均含量为 93.31%,
‘BJN3’基因组含量超过回交 3次期望值(93.8%)的个体占供试群体数的 66.7%。
为获得 CRb以及两个 SSR标记位点纯合的近等基因系,选择‘BJN3’基因组含量最高的 J1和
J2进行自交获得 BC3F2。J1在大白菜连锁群 A3的 cnu_117和 A10的 cnu_35两个 SSR位点表现出
杂合,J2在 A3的 cnu_117和 A4的 NA10D09两个 SSR位点存在杂合。
2.2.4 抗病性鉴定及 CRb基因前景选择的验证
BC3F2的单株选择是在根肿菌抗感性鉴定基础上进行的。
在根肿病菌接种 6周后,观察根肿病发病情况。
供试‘BJN3’25株全部感病,发病程度均为 3级。供试‘CR Shinkii DH’系 25株全部抗病。
BC3代单株 J1 的自交群体,46 株表现为抗病,11 株为感病,其中 1 株表现为 1 级感病;BC3
代单株 J2的自交后代,抗病植株 58株,感病植株 21株,其中 1株为 1级感病(表 2)。1级感病植
株可能是由于后期染病而引起的。经适合性测验均符合 3∶1的分离比例,进一步证明抗根肿病基因
CRb为显性单基因。


1270 园 艺 学 报 37卷
表 2 BC3F2分离群体根肿病抗性鉴定分析
Table 2 Segregation analysis of clubroot resistance in the BC3F2 populations
具有标记基因型的BC3F2个体数
Number of BC3F2 plants with the marker genotype 自交群体
Selfed
Population
株数
Number of
plants
抗病株数
Number of
resistant
plants
感病株数
Number of
susceptible
plants
标记
Marker
纯合抗病带型
Homozygous
resistant banding
pattern
杂合抗病带型
Heterozygous
resistant banding
pattern
纯合感病带型
Homozygous
susceptible banding
pattern
J1 57 46 11 TCR01 20 23 3
TCR09 46 0
J2 79 58 21 TCR01 15 43 0
TCR09 58 0
注:具有标记基因型的 BC3F2个体数是指 BC3F2群体中具有纯合和杂合 TCR01标记基因型的植株数量。TCR09基因型的数量为具有纯
合和杂合抗病带型的个体数。
Note:The number of BC3F2 plants showing homozygosis and heterozygosis for the marker genotype. The numbers for TCR09 are the total
number of individuals with homozygous and heterozygous banding pattern.

CRb基因的前景分析结果,所有抗病植株的 TCR09标记位点基因型与接菌试验结果一致(表 2)。
通过 TCR01标记的前景分析,从 J1和 J2的抗病植株中,分别筛选出 20和 15株具有纯合抗病带型
的个体(表 2,图 4)。J2自交群体的抗病性鉴定结果与 TCR01的一致。在 J1自交群体中,3株的
TCR01基因型与接菌试验结果相反。这些个体可能是抗病性鉴定时没有发病的感病个体,或者是交
换而引起的重组体。Piao等(2004)发现 TCR01检测为感病的单株后代,根肿病抗性鉴定为全部感
病的现象。
图 4 部分 J1自交群体的 TCR01基因型
M:DL 1500;S:BJN3;R:CR Shinkii DH系;1:抗病带型;2:感病带型;3:杂合带型。
箭头所示为与 CRb基因连锁的抗病带型。星号表示具有感病带型,
但表现为抗性的个体。
Fig. 4 Genotypes of TCR01 in part of J1 selfed individuals
M:DL 1500;S:BJN3;R:CR Shinkii DH line;1:Resistant banding pattern;2:Susceptible banding pattern;
3:Heterozygous banding pattern. The markers linked to the CRb gene are shown by arrow.
Asterisks indicate the individuals showing susceptible banding pattern,
but resistant to clubroot disease.

2.2.5 BC3F2和 BC3F3的选择
为获得所有 SSR位点与‘BJN3’一致的近等基因系,BC3代植株 J1和 J2进行自交,并利用两
个杂合位点 SSR标记对自交群体进行基因组背景分析。用于基因组背景分析的自交群体为具有纯合
抗病带型的抗病植株,J1的自交群体有 20株,J2的有 15株(表 1,表 2)。分析表明 J1和 J2的所
有植株均未达到纯合,J1中有 3株(编号为 N1 ~ N3)在 SSR标记 cnu_117或 cnu_35的 1个位点
表现为杂合,J2中有 7株(编号为 N3 ~ N10)在 cnu_117或 NA10D09的 1个位点表现为杂合(表
1)。这些植株自交分别获得 BC3F3代种子。
利用存在 1个杂合位点的 SSR标记对 N1 ~ N10的自交群体 BC3F3代 180株进行背景检测,从
N2、N7和 N9自交后代中筛选获得 9个全部恢复‘BJN3’基因组的纯合抗病近等基因系(表 1),
分别编号为 CR‘BJN3-1’~ CR‘BJN3-9’。
8期 朴钟云等:大白菜抗根肿病近等基因系的分子标记辅助选育 1271

2.3 近等基因系的主要农艺性状
调查 9株近等基因系和对照‘BJN3’的开花期表明,近等基因系的开花期为 77 ~ 79 d,比对照
延迟 5 ~ 7 d。这可能是‘CR Shinkii DH’系的控制晚抽薹性状的基因转入了近等基因系。
从存在 1个 SSR标记杂合位点的 10个 BC3F2株系中,选择获得纯合抗病近等基因系最多的编
号为 N2、N7和 N9的自交后代种植。以‘BJN3’为对照,考察结球相关性状,结果见表 3。N2、
N7和 N9的自交后代除全株质量外,各性状与对照无显著差异,表明通过 MAS选育的近等基因系
恢复了轮回亲本‘BJN3’的主要农艺性状。

表 3 ‘BJN3’与 BC3F3个体的结球相关性状的比较
Table 3 Comparison of the heading related traits between‘BJN3’and BC3F3 generation
供试群体
Population
tested
全株质量/ kg
Total weight
of plant
外叶数
Number
of outer
leaves
内叶数
Number of
inner leaves
叶球质量/ kg
Heading
weight
叶球高度/ cm
Heading
height
叶球直径/ cm
Heading
diameter
茎高/ cm
Stem height
茎直径/ cm
Stem
diameter
BJN3 2.47 ± 0.46A 21 ± 0.56A 31 ± 0.77A 1.12 ± 0.21A 34.60 ± 0.91A 15.30 ± 1.11A 3.82 ± 0.70A 1.76 ± 0.23A
N2 1.98 ± 0.32AB 25 ± 0.49A 35 ± 0.97A 1.16 ± 0.31A 29.00 ± 0.87A 13.50 ± 1.04A 3.95 ± 0.83A 1.91 ± 1.17A
N7 1.98 ± 0.35AB 22 ± 0.59A 34 ± 0.86A 1.03 ± 0.11A 29.60 ± 0.82A 14.00 ± 1.01A 4.15 ± 0.91A 1.98 ± 0.15A
N9 2.92 ± 0.47AB 20 ± 0.47A 33 ± 1.01A 1.26 ± 0.21A 35.00 ± 0.91A 13.90 ± 1.32A 3.90 ± 0.82A 1.88 ± 0.19A
注:供试群体为 N2、N7和 N9的自交群体。表中数据为平均值 ± 标准误,同列数据后不同大写英文字母表示差异极显著(P = 0.01)。
Note:Population tested are from selfed progeny of N2,N7 and N9. The data are means ± standard errors. Values followed by a different capital
letter are significantly different at 1% probability level.
3 讨论
十字花科植物根肿病的人工接菌抗病性鉴定受外界条件影响较大(Piao et al.,2004)。Piao等
(2007)利用来自韩国和日本的大白菜抗根肿病品种,发现 CRb的两个侧翼标记 TCR01和 TCR09
能够有效应用于分子标记辅助选择。本研究应用该标记在未进行抗病性鉴定的前提下,对各回交世
代进行了前景选择。BC3F2群体的苗期接菌试验证明 TCR01和 TCR09的前期选择是有效而准确的。
本研究中所用的轮回亲本‘BJN3’叶片无毛刺,而‘CR Shinkii DH’系有毛刺。有研究证明大
白菜控制叶片毛刺有无的基因定位于 A6(Zhang et al.,2009)。因此,定位于 A3连锁群的 CRb基
因(Piao et al.,2009)与叶片毛刺基因是独立遗传的两个位点。这就为利用该形态学标记进行单株
选择提供了理论依据。本研究首先利用毛刺形态学标记对回交 2代群体进行单株选择,然后在同一
世代通过MAS的进一步选择,实现了提高选择效率的目的。
Kim等(2008)发现在各回交世代只进行前景选择,最后对 BC3F3进行背景选择,轮回亲本的
基因组含量最高达到 93.3%。本研究中在前景选择的基础上,从回交 2代起进行了‘BJN3’的基因
组背景选择。结果证明通过前景选择的 BC2群体的‘BJN3’基因组平均含量为 77.5%,远低于回交
2 代的期望值(87.5%)。但通过轮回亲本基因组的背景选择,即可筛选出基因组含量为 91.7%,甚
至达到 100%的个体。选择高基因组含量的 BC2单株用于回交,并用其他 SSR标记进行 BC3群体的
背景分析,发现最高基因组含量达到 96.1%,接近于回交 4代的个体。24个 SSR以及 51个 SSR分
别应用于 BC2和 BC3群体的背景分析结果表明,BC2群体中‘BJN3’基因组含量超过期望值的个体
只占供试群体数的 22.7%,但 BC3群体中基因组含量超过期望值(93.8%)的个体占供试群体数的
66.7%。该结果证明在每个回交世代选择高基因组含量的个体,用于下个世代可以显著提高轮回亲
本的基因组含量(Frisch et al.,1999)。此外,随着世代的进展,分批利用标记进行背景选择可以有
1272 园 艺 学 报 37卷
效的提高选择效率。

References
Buczacki S T,Toxopeus H,Mattusch P,Johnston T D,Dixon G R,Hobolth G R. 1975. Study of physiological specialization in Plasmodiophora
brassicae:Proposals for attempted rationalisation through an international approach. Trans Br Mycol Soc,65:295–303.
Choi S R,Teakle G R,Plaha P,Kim J H,Allender C J,Beynon E,Piao Z Y,Soengas P,Han T H,King G J,Barker G C,Hand P,Lydiate
D J,Batley J,Edwards D,Koo D H,Bang J W,Park B S,Lim Y P. 2007. The reference genetic linkage map for the multinational Brassica
rapa genome sequencing project. Theor Appl Genet,115:777–792.
Frisch M,Bohn M,Melchinger A E. 1999. Comparison of selection strategies for marker-assisted backcrossing of a gene. Crop Sci,39:1295–1301.
Hayashida N,Takabatake Y,Nakazawa N,Aruga D,Nakanishi H,Taguchi G,Sakamoto K,Matsumoto E. 2008. Construction of a practical SCAR
marker linked to clubroot resistance in Chinese cabbage with intensive analysis of HC352b genes. J Jpn Soc Hortic Sci,77:150–154.
Hirai M,Harada T,Kubo N,Tsukada M,Suwabe K,Matsumoto S. 2004. A novel locus for clubroot resistance in Brassica rapa and its linkage
markers. Theor Appl Genet,108:639–643.
Karling J S. 1968. The Plasmodiophorales. New York:Hafner Publishing:239.
Kim K H,Kim M Y,Van K,Moon J K,Kim D H,Lee S H. 2008. Marker-assisted foreground and background selection of near isogenic lines for
bacterial leaf pustule resistant gene in soybean. J Crop Sci Biotech,11 (4):263–268.
Matthias F,Martin B,Melchinger A E. 1999. Comparison of selection strategies for marker-assisted backcrossing of gene. Crop Sci,39:1295–
1301.
Melchinger A E. 1990. Use of molecular markers in breeding for oligogenic disease resistance. Plant Breed,104:1–19.
Piao Z Y,Deng Y Q,Choi S R,Park Y J,Lim Y P. 2004. SCAR and CAPS mapping of CRb,a gene conferring resistance to Plasmodiophora
brassicae in Chinese cabbage(Brassica rapa ssp. pekinensis). Theor Appl Genet,108:1458–1465.
Piao Z Y,Choi S R,Lee Y M,Kim H G,Lim Y P. 2007. The use of molecular markers to certify clubroot resistant(CR)cultivars of Chinese
cabbage. Hort Environ Biotechnol,48 (3):148–154.
Piao Z Y,Ramchiary N,Lim Y P. 2009. Genetics of clubroot resistance in Brassica species. Plant Growth Regul,28:252–262.
Sakamoto K,Saito A,Hayashida N,Taguchi G,Matsumoto E. 2008. Mapping of isolate-specific QTLs for clubroot resistance in Chinese cabbage
(Brassica rapa L. ssp. pekinensis). Theor Appl Genet,117:759–767.
Suwabe K,Tsukazaki H,Iketani H,Hatakeyama K,Kondo M,Fujimura M,Nunome T,Fukuoka H,Hirai M,Matsumoto S. 2006. Simple sequence
repeat-based comparative genomics between Brassica rapa and Arabidopsis thaliana:The genetic origin of clubroot resistance. Genetics,173:
309–319.
Tanksley S D,Young N D,Patterson A H,Bonierbale M W. 1989. RFLP mapping in plant breeding:New tools for an old science. Bio/Technology,
7:257–263.
Wallenhammar A C. 1996. Prevalence of Plasmodiophora brassicae in spring oilseed rape growing area in central Sweden and factors influencing
soil infestation levels. Plant Pathol,45:710–719.
Williams P H. 1966. A system for the determination of races of Plasmodiophora brassicae that infect cabbage and rutabaga. Phytopathology,56:
624–626.
Zhang J,Lu Y,Yuan Y,Zhang X,Geng J,Chen Y,Cloutier S,McVetty P B E,Li G. 2009. Map-based cloning and characterization of a gene
controlling hairiness and seed coat color traits in Brassica rapa. Plant Mol Biol,69:553–563.