全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2008, 35 (2) : 207 - 212
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2007 - 07 - 05; 修回日期 : 2007 - 12 - 03
基金项目 : 河北省自然科学基金项目 (C2005000222) ; 河北农业大学科技将帅计划项目3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: shensx@mail1hebau1edu1cn)
大白菜 —甘蓝异附加系的获得与鉴定
刘　炜 , 申书兴 3 , 王彦华 , 张成合 , 轩淑欣 , 陈雪平 , 李晓峰 , 罗双霞
(河北农业大学园艺学院 , 河北保定 071001)
摘 　要 : 异附加系是利用外源基因进行品种改良和基因组研究的重要材料。以大白菜 —甘蓝异源三倍
体 (AAC) 与二倍体大白菜 (AA ) 回交一代 BC1 为材料 , 经过细胞学鉴定 , 从中筛选出大白菜 —甘蓝 7
号单体附加系 CO2721和 9号单体附加系 CO2922。在 CO2721、CO2922自交后代中外源染色体出现频率分别
为 3513%、2010%。从 CO2721的自交后代中分离鉴定出二体异附加系 CO2721D的比率为 1118%。该异附
加系的获得 , 为分析大白菜和甘蓝的亲缘关系 , 进一步获得大白菜和结球甘蓝易位系、代换系提供了基础
材料。
关键词 : 大白菜 ; 结球甘蓝 ; 染色体 ; 倍性 ; 异附加系
中图分类号 : S 63411　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2008) 0220207206
A Study on O bta inm en t and Iden tif ica tion of Ch inese Cabbage - Cabbage
Add ition L ines
L IU W ei, SHEN Shu2xing3 , WANG Yan2hua, ZHANG Cheng2he, XUAN Shu2xin, CHEN Xue2p ing,
L I Xiao2feng, and LUO Shuang2xia
(College of Horticu lture, A gricultural U niversity of Hebei, B aoding, Hebei 071001, Ch ina)
Abstract: A lien addition lines are important materials in variety imp rovement and genome research. In
this study, two monosom ic addition lines named CO2721 (Chinese cabbage with chromosome 7 from cabbage)
and CO2922 (Chinese cabbage with chromosome 9 from cabbage) from the p rogenies of AAC ×AA were ob2
tained by cytology identification. The transm itting rates of alien chromosome were 3513% and 2010% from the
p rogenies of CO2721 and CO2922 self2crossing. The ratio of disom ic addition lines CO2721D from the p rogenies
of CO2721 self2crossing was 1118%. The obtained alien addition lines could be used to analyze the genetic re2
lationship between Chinese cabbage and cabbage, and synthesize their translocation lines and substitution
lines.
Key words: Chinese cabbage; cabbage; chromosome; p loidy; addition line
大白菜 〔B rassica cam pestris L. ssp. pekinensis (Lour. ) O lsson〕育种存在亲本材料单一 , 遗传背景
狭窄等问题。利用现代生物技术 , 定向地向受体品种导入其他种的优良基因 , 是解决这一问题的有效
途径之一 (Chen et al. , 1988; J iang et al. , 1994)。结球甘蓝 (B rassica oleracea L. var. capita ta L. )
和大白菜同为芸薹属 , 其适应性及抗逆性较强 , 耐贮运 , 营养丰富 , 冬性强等优良性状 , 是改良大白
菜遗传背景的重要种质资源。
异附加系是指受体染色体组附加外源染色体的个体。根据所附加染色体的数目 , 可将异附加系分
为单体、二体和多重异附加系。其中又以单体和二体异附加系具有更重要的利用价值。
异附加系植株在形态学、细胞学、分子生物学等方面会出现一些与受体亲本不同的特征 , 它不仅
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能加快抗病或抗逆基因向栽培种转移 ( Gao et al. , 2001) , 而且还可用于研究基因的表达、外源基因
染色体作图 (B iyashev et al. , 1997) 和染色体组特异性文库的构建 ( Chetelat et al. , 1998)。在小
麦、水稻和洋葱等作物上 , 利用异附加系转移优良性状已有许多成功应用的报道 (Barhthes & R icroh,
2001)。
本研究以河北农业大学园艺学院获得的大白菜 —结球甘蓝异源三倍体 (AAC) (顾爱侠 等 ,
2006) 与二倍体大白菜 (AA) 回交的衍生后代为材料 , 筛选大白菜 —结球甘蓝异附加系 , 并运用细
胞学方法进行初步鉴定 , 为选育成套异附加系并进一步研究和利用结球甘蓝有益基因提供基础材料和
理论依据。
1　材料与方法
111　材料
供试材料为大白菜 —甘蓝异源三倍体 (AAC) 与二倍体大白菜 (AA ) 回交一代 BC1及其自交后
代 BC1 F2组培苗 , 以及田间栽培的植株。所有供试材料均由河北农业大学园艺学院细胞生物学实验室
提供。
112　花粉母细胞减数分裂观察
上午 9: 00—11: 00采集盛花期 BC1植株幼小花序 , 用卡诺氏液 (乙醇 ∶冰乙酸 = 3∶1) 固定 48 h
以上 , 再换至 70%乙醇中 , 置 4 ℃冰箱中保存备用。
取花粉母细胞处于减数分裂时期的花药 , 丙酸 —铁 —水合三氯乙醛 —苏木精法染色 , 然后压片镜
检 , 观察花粉母细胞减数分裂过程的染色体行为。
113　根尖细胞染色体数鉴定
将供试材料接种于 1 /2MS培养基上生根培养。在根长至 015～110 cm时 , 切取根尖放入 01002
mol·L - 1的 8 -羟基喹啉中预处理 2 h, 转至卡诺氏液于 4 ℃固定 24 h, 再换至 70%乙醇中 , 4 ℃保存
备用。
60 ℃条件下用 1 mol·L - 1盐酸解离 8 m in, 丙酸 —铁 —水合三氯乙醛 —苏木精法染色 , 压片镜
检 , 选取分散较好的分裂相 , 计数染色体。统计至少 30个以上细胞作为该植株的染色体数并拍照。
114　核型分析
选取 5个染色体分散良好且形态清晰的细胞 , 获得该植株花粉母细胞早中期染色体形态图 , 按李
懋学和张赞平 (1996) 的核型分析方法分析。
2　结果与分析
211　BC1植株染色体数的鉴定及单体异附加系的获得
通过对 BC1植株花粉母细胞减数分裂的观察 , 获得两个 2n = 21的植株 , 分别编号为 0521和
0522。
植株 0521在减数分裂终变期主要以 9个二价体和 1个三价体 ( 9Ⅱ + Ⅲ) 联会形式存在 (图版
Ⅰ, 1)。中期Ⅰ染色体均匀排列于赤道板上 (图版 Ⅰ, 2)。后期 Ⅰ染色体以 11∶10方式分离 (图版
Ⅰ, 3)。中期Ⅱ有单个染色体游离于赤道板外 (图版 Ⅰ, 4)。
植株 0522在减数分裂终变期主要以 10个二价体和 1个单价体 (10Ⅱ + Ⅰ) 的联会形式存在 (图
版Ⅰ, 5)。中期 Ⅰ单价体游离于赤道板外 (图版 Ⅰ, 6) , 后期 Ⅰ多以 11∶10方式分布 (图版 Ⅰ, 7) ,
中期 Ⅱ染色体排列于赤道板两侧 (图版 Ⅰ, 8)。
上述两个植株花粉母细胞的减数分裂过程存在明显差异。
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　2期 刘 　炜等 : 大白菜 —甘蓝异附加系的获得与鉴定 　
图版Ⅰ说明 :
1. 0521终变期 , 9Ⅱ + Ⅲ (箭头所示 ) ; 2. 0521中期Ⅰ, 染色体排列于赤道板 ; 3. 0521后期 Ⅰ, 染色体 11∶10方式分离 ; 4. 0521
中期Ⅱ, 单个染色体游离于赤道板外 (箭头所示 ) ; 5. 0522终变期 , 10Ⅱ + Ⅰ (箭头所示 ) ; 6. 0522中期 Ⅰ, 单个染色体游离于赤
道板外 (箭头所示 ) ; 7. 0522后期Ⅰ, 染色体 11∶10方式分布 ; 8. 0522中期Ⅱ, 染色体排列于赤道板。
Explana tion of pla tes Ⅰ:
1. 0521 diakinesis, 9Ⅱ + Ⅲ ( the arrow showed) ; 2. 0521 metaphaseⅠ, chromosomesmove to equator p lank; 3. 0521 anaphaseⅠ, chromosome
distribution with 11∶10; 4. 0521 metaphaseⅡ, the lone chromosome free move to cytop lasm ( the arrow showed) ; 5. 0522 diakinesis, 10Ⅱ + Ⅰ
( the arrow showed) ; 6. 0522 metaphaseⅠ, the lone chromosome free move to cytop lasm ( the arrow showed) ; 7. 0522 anaphaseⅠ, chromosome
distribution with 11∶10; 8. 0522 metaphaseⅡ, chromosome move to equator p lank.
对植株 0521和 0522的组培苗根尖细胞有丝分裂中期核型分析 , 并与二倍体大白菜和结球甘蓝核
型参数 (祝海燕 等 , 2005; 申书兴 等 , 2006) 对比分析。
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　　由表 1和图版 Ⅱ, 1可见 , 0521的核型由 6个中部着丝点染色体 (1号、3号、5号、6号、8号
和 11号 )、4个近中部着丝点染色体 (4号、7号、9号和 10号 ) 和 1个端部着丝点染色体 ( 2号 )
组成 , 其中 2号为随体染色体 , 11号为附加的单体染色体 , 其形态特征和臂比值 (1118) 与结球甘
蓝 7号染色体臂比值 (1108) (祝海燕 等 , 2005) 相近 , 核型公式为 2n = 2x + 1 = 10m + 8 sm + 2 st
( SAT) + 1m, 初步确定 0521为附加结球甘蓝 7号染色体的大白菜 —结球甘蓝单体异附加系 , 用 CO2
721表示。
表 1　0521根尖细胞有丝分裂中期核型参数
Table 1　M a jor characters of karyotype of 0521 root tip in m itosis m etapha se
染色体序号
No. of chromosome
染色体平均相对长度 (L + S) /%
Average relative length
臂比值 (L /S)
Average arm ratio
着丝点类型
Centromere type
1 7157 + 6112 = 13169 1124 m
2 9104 + 2170 = 11175 3134 st( SAT)
3 6178 + 5101 = 11179 1135 m
4 6159 + 3169 = 10128 1178 sm
5 5119 + 4154 = 9173 1114 m
6 5144 + 4109 = 9153 1133 m
7 4185 + 2149 = 7133 1195 sm
8 4120 + 2168 = 6188 1157 m
9 4133 + 2142 = 6175 1179 sm
10 3160 + 2108 = 5168 1173 sm
113 3158 + 3102 = 6160 1118 m
　　注 : SAT为随体染色体 , 其相对长度和臂比值不计入随体的数据。3 为异附加染色体。
Note: SAT rep resent the satellite chromosome, the figure of relative length and arm ratio didnpit include the lengths of satellites. “3 ” rep re2
sent the alien addition chromosome.
图版Ⅱ说明 : 1. 0521 (CO2721) 核型 ; 2. 0522 (CO2922) 核型 ; 3. CO2721D核型 ;
Explana tion of pla tes Ⅱ: 1. 0521 (CO2721) karyotype; 2. 0522 (CO2922) karyotype; 3. CO2721D karyotype.
由表 2和图版 Ⅱ, 2可见 , 0522的核型由 5个中部着丝点染色体 ( 1号、3号、5号、6号和 8
号 )、5个近中部着丝点染色体 (4号、7号、9号、10号和 11号 ) 和 1个端部着丝点染色体 (2号 )
组成 , 其中 2号为随体染色体。11号为附加的随体染色体 , 其形态特征和臂比值 (2190) 与结球甘
蓝 9号染色体臂比 ( 2192 ) (祝海燕 等 , 2005 ) 相近 , 核型公式为 2n = 2x + 1 = 10m + 8 sm + 2 st
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　2期 刘 　炜等 : 大白菜 —甘蓝异附加系的获得与鉴定 　
( SAT) + 1 sm ( SAT) , 初步确定 0522为附加结球甘蓝 9号随体染色体的大白菜 —结球甘蓝单体异附
加系 , 用 CO2922表示。
表 2　0522根尖细胞有丝分裂中期核型参数
Table 2　M a jor characters of karyotype of 0522 root tip in m itosis m etapha se
染色体序号
No. of chromosome
染色体平均相对长度 (L + S) /%
Average relative length
臂比值 (L /S)
Average arm ratio
着丝点类型
Centromere type
1 9137 + 5189 = 15126 1159 m
2 10112 + 2198 = 13110 3140 st( SAT)
3 7145 + 4164 = 12108 1161 m
4 6104 + 3136 = 9141 1180 sm
5 5138 + 3184 = 9122 1140 m
6 5105 + 3103 = 8108 1166 m
7 4117 + 2123 = 6140 1187 sm
8 3179 + 2150 = 6129 1151 m
9 3190 + 2124 = 6114 1180 sm
10 3175 + 1182 = 5156 2106 sm
113 6130 + 2117 = 8147 2190 sm ( SAT)
　　注 : SAT为随体染色体 , 其相对长度和臂比值不计入随体的数据。3 为异附加染色体。
Note: SAT rep resent the satellite chromosome, the figures of relative length and arm ratio didnpit include the lengths of satellites. “3 ” rep re2
sent the alien addition chromosome.
212　单体异附加系外源染色体的传递率测定及二体异附加系的获得
对 CO2721和 CO2922的自交种 BC1 F2的组培苗进行根尖细胞有丝分裂观察。从 CO2721的自交后代
中随机选取 17株鉴定 , 2n = 20的有 11株 (占 6417% ) , 2n = 21的 4株 (占 2315% ) , 2n = 22的 2
株 (占 1118% )。经核型分析 , 4个 2n = 21植株均为附加结球甘蓝 7号染色体的单体异附加系 , 与
CO2721核型分析结果一致。2个 2n = 22植株附加一对结球甘蓝 7号染色体 (图版 Ⅱ, 3) , 核型公式
为 2n = 2x + 2 = 10m + 8 sm + 2 st ( SAT) + 2m, 初步确定其为附加结球甘蓝 7号染色体的大白菜 —结球
甘蓝二体异附加系 , 用 CO2721D表示。由 CO2721自交获得 CO2721D的效率为 1118% , 因而 CO2721中
异附加染色体的传递率为 3513% (2315% + 1118% )。
从 CO2922的自交后代中随机鉴定 15株 , 2n = 20的有 12株 (占 8010% ) , 2n = 21的有 3株 (占
2010% )。经核型分析 , 3个 2n = 21植株均附加一条结球甘蓝 9号随体染色体 , 与 CO2922核型分析
结果一致 , 因而 CO2922中异附加染色体的传递率为 2010%。
3　讨论
311　异附加系中外源染色体与大白菜染色体的亲缘关系
单体异附加系 CO2721在减数分裂的终变期 , 染色体以 9Ⅱ + Ⅲ形式联会 , 而未见单价体出现 ;
中期 Ⅰ染色体排列于赤道板 , 由此可见 , 附加的甘蓝 7号染色体中与大白菜染色体有较高同源性。正
由于同源性较强 , 附加的甘蓝 7号染色体在减数分裂过程中不易丢失 , 致使 CO2721自交后代附加的
染色体传递率较高 , 并获得了二体异附加系。
单体异附加系 CO2922在减数分裂的终变期 , 染色体以 10Ⅱ + Ⅰ形式联会 , 而未见三价体出现 ,
中期 Ⅰ有染色体游离于赤道板外 , 说明附加甘蓝 9号染色体与大白菜染色体同源性较低。由于同源性
较低 , 附加的甘蓝 9号染色体在减数分裂过程中容易丢失 , 致使 CO2922自交后代附加的染色体传递
率较低。
312　异附加系的利用
在本研究中 , 附加的甘蓝染色体在减数分裂中期干扰了大白菜同源染色体的正常配对 , 而且在减
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数分裂不同时期出现提早分裂或落后等不规则现象 , 表明大白菜遗传背景中附加的外源染色体在减数
分裂时具有不规则分裂行为 , 这与在小麦 —簇毛麦单体异附加材料和小麦 —多枝赖草单体异附加材料
减数分裂期观察到的现象类似 (赵茂林 等 , 2001; 李瑞芬 等 , 2002)。任正隆和张怀琼 (1997) 设
计了用单体异附加材料作为工具诱导小麦 —黑麦染色体小片段易位的系统方法 , 并认为单体异附加材
料可作为基因转移的持久工具 , 异源染色体小片段可以插入受体染色体的不同部位 , 既诱导了较高频
率的臂间易位 , 又有非臂间易位的发生。因此 CO2721、CO2721D和 CO2922是创建易位系和研究 A、C
基因组的优异种质资源。
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