全 文 ：园 艺 学 报 2003，30(4)：417—420
Aota Hortieulturae S／reca
大 白菜耐热性 QTL定位与分析
于拴仓 王永健 郑晓鹰
(北京市农林科学院蔬菜研究中心 ，北京 100089)
摘 要 ：应用 352个标记位点的大白菜 AFLP和 RAPD图谱，采用复合区间作图的方法对控制大白菜耐热
性的数量性状基因位点 (QTL)进行定位和遗传效应研究。用苗期热害指数进行耐热性表型鉴定，共检测到 5
个耐热性 Q几 位点 ，分布于 3个连锁群上。ht-1、ht-3和 ht-5表现为增效加性效应，ht-2和 舡4表现为减效
加性效应。ht一2对大白菜耐热性的遗传贡献率最大，其次是 ht-5。发现了与 5个 I_8紧密连锁的侧连分子标
记 ，它们与 Q几 间的距离为 0．1 2．4 cM。这为大白菜耐热性分子标记辅助选择提供了理论基础。
关键词 ：大白菜 ；耐热性 ；数量性状位点 (QⅡJ)
中图分类号：S 634．1 文献标识码：A 文章编号 ：0513．353X (2003)04-0417．04
大白菜 (Brasica campestris L．ssp．pekinensis)性喜冷凉，春夏季生产非常困难，因而耐热育种成为
大白菜育种的热点之一。吴国胜等【1,21对大白菜高温胁迫下热害发生、细胞膜稳定性、细胞膜保护酶的
变化规律等进行了比较系统的研究，建立了根据苗期热害症状为主的鉴定方法。应用这一方法对大白菜
耐热性进行遗传分析，结果表明，该性状受多对加性效应基因控制，具有明显的数量遗传特点 ]。
目前，大白菜抗根肿病[ 、抗 TtMV[5]、抗黑腐病[ ]和桔黄心[ 、晚抽薹[ 、春化时间[8]等重要
性状的分子标记研究已取得了一定进展。郑晓鹰等 ]研究得到与大白菜耐热性紧密连锁的 9个分子标
记 ，但尚未对耐热性 QTL进行精确定位 ，未明确各位点的遗传效应，还不能直接应用于育种实践。
本研究利用品种间杂交的RIL群体构建大白菜分子图谱，进行大白菜耐热性的 定位与遗传效应分
析 ，旨在为大白菜耐热育种提供高效的选择手段。
1 材料与方法
1．1 大白菜重组自交系群体及耐热性鉴定
以不同生态型的大白菜耐热自交系 177和热敏 自交系276为亲本，从它们的杂交后代 F2材料中随
机选取 120粒种子，通过单粒传的方法获得 F6代的 102份重组 自交系。用该群体构建的分子遗传图谱
进行耐热性的 QTL定位分析。
双亲及 102份重组 自交系的种子催芽后播于上口直径 6 em、高 6 em的塑料营养钵中，在温室
(日／夜平均 28~C／18~C)中生长至 2～3片真叶时，选取 3O株大小基本一致的幼苗移人人工生长箱
(CPH—CT NK system，日本)中进行高温处理。采用随机区组设计，设 3个区组。处理温度严格控制在
(32-I0．5)oC，全日照，光照为 180 tlrnol·m ·s～，相对湿度为 80％～90％。高温处理 7 d后，参照吴
国胜 ]¨的方法。热害指数按下列公式计算：热害指数 =∑各株级数／(最高级数 ×总株数)×100。
1．2 数据整理和 IL分析
采用 SYSTAT 7．0软件对群体热害指数进行统计分析，获得柱形分布图。
采用本实验室构建的大白菜 A兀P和RAPD图谱进行耐热性 定位分析 ，该图谱包含 17个连锁
群，由265个 A兀P标记和 87个 RAPD标记构成，图谱覆盖基因组 2665．7 eM，平均图距 7．6 cM【1o]。
利用 Windows Q1’L Cartographer V1．20进行 L复合区间作图。用模型 6和向前回归的方法，在 1O cM
的窗口内，对全基因组进行扫描，获得似然图谱。同时计算各位点加性效应及其对表型变异的贡献
收稿日期：2002—09—23；修回日期 ：2003—01—24
jf j■ I Ⅲ_-— I
维普资讯 http://www.cqvip.com
4l8 园 艺 学 报 30卷
率。用似然比值 (LR value)检验是否存在 QTL。如果 LR>~9．49(P≤0．05)或 LR≥13．28(P≤0．01)，
则认为存在 QTL效应。利用 Mapchart 2．1绘制 QTL分布图。
2 结果分析
2．1 耐热性表型值及其遗传变异
母本 177的热害指数明显低于父本 276，RIL
群体表现 出显著分离 (图 1)，群体耐热性平均
53．3，标准差 14．7，且耐热性在各 自交系中表现
整体一致。从群体热害指数的分布图来看，耐热
性基本没有偏离正态分布，群体耐热性总的趋势
是介 于双亲 之 间，耐热性 峰度 Kurtosis／SEK=
1．40，偏度 Skewness／SES=一0．72，均明显小 于
2，这是数量性状遗传的典型分布，在等效多基因
假定下 ，次数分布应是正态的。
方差分析发现，耐热性在重复中差异不显著，
而重组 自交系间有着显著差异。由方差分析获得
的广义遗传力为 77．22％，证实了耐热性是一类
遗传力较高的数量性状。可见 ，在试验控制的环
境下，群体的遗传变异明显高于环境变异，用苗
期热害指数作为耐热性的基因型值 ，进行耐热性
的 QTL定位是可行的。
2．2 qrL定位与分析
应用复合区间作图的方法，以0．5 cM的步行
速度在全基因组内进行扫描，检测耐热性的 QTL
(图2，表 1)。在 LR≥9．49(P≤0．05)为阈值时，
共检测到 5个 QTL位点，暂命名为 ht．1、ht．2、
ht．3、ht．4和 ht．5，分别定位于 3个连锁群上 ，
ht．1位于 LG3连锁群上 ，ht．2和 胁．3位于 LG8连
锁群上， 4和 ht．5位于 LG9连锁群上 ；LR≥
13．28(P≤0．01)时，检测到两个 Q11J，分别是
． 3和 ．5。
各位点加性效应的扫描结果表明，ht．1、ht．3
和 ht一5的加性效应为负，对提高耐热性来说表现
为增效加性效应 ，其中 ht一5的效应最大，其加性
效应值为一6．18％。ht．2和 4的加性效应为正，
对提高耐热性来说表现为减效加性效应，其中
2的效应较大，其值为 7．29％。5个 QTL解释的
变异范围在 7．00％ 18．53％之间，其中 ht．2对
耐热性的遗传变异贡献率最大，其次是 ht一5，而
ht．3的贡献率最小。
．曼
一
目
j
Z
蜷
图 1 大白菜 R几 群体热害指数分布图
． 1 Distrilmtion of heat出 ind既 of RIL
population in Chinese翻 ge
LG3
S17．1250
AG．．AT383
C08．660
C08．630
C08．690
CA
_
TC424
GC
_
TCll6
CT AC383
C J 189
W 20．720
W 1 1．1700
W 18．370
V02．2200
W O1．600
CC_．AA97
CC AA98
E04．900
AC
—
ATll8
图
C|T ACl49
GG—AG270
m
宙
图2 耐热性 IL在连锁群上的分布
Fig．2 Distnbution of IL omtrom~ heat
tolermleeinmolem tarljIIkage groups
与5个 QTL紧密连锁的分子标记分别为 W01．600、CT-AC179、CA—AG193、CC—ArIM 和CT-Trl70，
它们与 QTL间的图距在 0．1—2．4 cM的范围内，可以用其紧密连锁的单标记进行耐热性辅助选择。
i薹 i TIil砸 l
维普资讯 http://www.cqvip.com
4期 于拴仓等：大白菜耐热性 QTL定位与分析 419
3 讨论
本研究采用复合区间作图的方法在3个连锁群上定位了5个耐热性 QTL。郑晓鹰等【9J基于单一标
记，采用方差分析的方法获得与耐热性连锁的 9个分子标记 ，其中有一个标记 (AAC／CTC．220)定位
于本图谱的 LGl0连锁群。在本研究中，LR≥9．49(LODe>2．06)的条件下未检出耐热性 Q1]L的存在，
而其它 8个标记并未定位于本图谱 ，目前尚无法判定它们与本研究检测到的 5个 Q，IL的真实关系，有
待进一步研究。方差分析方法直观简单，其统计基础也是稳健的，主要问题在于检测到的 Q1]L通常
不会正好在标记所在的位点上，这就可能导致对该 Q]【L的位置和效应的估计偏差。惠大丰【1lJ比较了
几种构图方法后 ，认为各种方法在定位 Q1]L时各有利弊，方差分析虽然难以精确定位，但其发现能
力最高。相比之下，复合区间作图的统计控制减少 了剩余方差，从而可以发现效应较小的 Q11L，同
时，统计矫正也可能改变 QTL的位置。一个性状 Q，IL分布的真实模型和总体参数为未知，推断染色
体的某一特定位置存在某一 Q，IL是依据统计概率，因而在进行 Q1]L定位时，有必要采用不同的方法
进行重复验证。
分子标记辅助选择的基础工作就是寻找与目标性状紧密连锁的分子标记。如果存在分子标记连锁
图，即可进行 QTL定位，检测控制重要农艺性状的基因，然后根据与 目标基因紧密连锁的分子标记
辅助选择。本研究中确定与5个 Q，IL紧密连锁的分子标记，为辅助选择提供了较为有力的工具。
通常认为控制数量性状的基因效应大小相近、方向相同，基因数 目较多，这种假设是传统数量遗
传分析所必须的，是一种理想化的模式。但实际中控制数量性状的基因要复杂的多，大量研究表明，
控制数量性状的QTL位点间的效应大小，作用方向存在多样性，即数量性状的表达是许多 QTL以不
同大小，不同方向互作的结果。本研究中发现了 5个控制耐热性的 o1L位点，对加性效应 3个表现增
效，两个表现减性。通过分析每个 QTL的效应和方向，采用标记辅助选择，有可能选择所有 Q1]L均
为正效应品系，将有利基因聚合，获得返祖或超亲新组合，这展示了分析利用 的巨大潜力。
由于存在基因型 ×基因型和基因型 ×环境互作，对 QTL研究最为困难的是在不同的遗传背景和
不同的环境条件下找到最稳定的 Q11L。另外，很多研究发现数量性状在植物的发育过程是动态变化
的。耐热性是一类易受环境诱导的抗性 ，应注意在不同的遗传背景 、不同的环境、不同生育期进行深
入研究，揭示耐热性的遗传机理，为耐热育种提供准确可靠的信息，这是本研究今后的努力方向。
参考文献：
l 吴国胜，王永健，曹婉虹，等．大白菜热害发生规律及耐热性筛选方法的研究．华北农学报，1995，10(1)：lll—ll5
2 吴国胜，曹婉虹，王永健，等．细胞膜热稳定性及保护酶和大白菜耐热性的关系．园艺学报，1995，22(4)：253～258
3 吴国胜，王永健，姜亦魏 ，等．大白菜耐热性遗传效应研究．园艺学报 ，1997，24(2)：141～144
4 Matsumoto E，Yasui C，Ohi M，et a1．Linkage analysis of RnP m￡ er for clubroot resistance and pigmentation in Chinese cabba (Brassica
sp．pekinensis)．Euph~ica，1998，104：2，79～86
5 Sun S K，Jin Y M，Cho Y G，et al，Identifcation of A兀P markers linked to TuMV resisitance gene by bulked segregant anal~s in Chinese
jl jl I I■ ●唧 l
维普资讯 http://www.cqvip.com
420 园 艺 学 报 30卷
cabba铲 (Brasiea pekinensis)．Proceedings ofthe 8th SABROGeneral Congress andAnnualMeeting oftheKorea Breeding Society．Seoul；Korea
Republic，1997． 199—2OO
6 lgnatov A N，Kuginuki Y，Supnmova T P，et a1．RAPD markel~linked to locus controlling resistance for l"ltCe 4 of the black rot c,l~salive agent．
Genetika-l~loskva，2000，36：3，357—360
7 Hidetoshi Ajisaka，Kuginuki Yasuhisa Y，Su~nu Yui，et a1．Identifcation and mapping of a quantitative trait locus co．trol~ extl-e~e late holti~
in Chinese cabbage(Bras／ca rapa ssp．pek／ner~／s syn．mmpestr／s L．)using bulked segregant analysis．Euphytica，2001，l18：l，75—8l
8 Teutonico R A．()sb0m T C．Mapping loci controlling vernalization requirement in Brass／ca rapa．Theoretical and Applied Genetics， 1995，91：
8，1279—1283
9 郑晓鹰，王永健，宋顺华，等 ．大白菜耐热性分子标记的研究 ．中国农业科学 ，2002，35(3)：309—313
lO Yu S C，Wang Y J，Zheng X Y．A genetic lir~ge map of Bras／ca mmpestr／s L．ssp．pek／nens／s (syn．B．rapa L．ssp．pek／nens／s)．Agri—
cultural Sciences in China，2003，2 (1)：49—55
ll 惠大丰，姜长鉴，莫惠栋 ．数量性状基因图谱构建方法的比较．作物学报，1997，23(2)：129—136
Mapping and Analysis QTL Controling Heat Tolerance in Brassica campestris
L． ssp．pekinensis
Yu Shuancang，Wang Yongian，and Zheng Xiaoying
(＆ Vegetable Research Center，Being 100089，Ch／na)
Abstract：An AFLP and RAPD genetic map with 352 markers was employed in mapping and analysis qlg
controlling heat tolerance in Brassica cam~stris L． ssp．pekinensis，using composite interval mapping method．
Heat damage index in seedlings WaS used as phenotypic value to detect quantitative trait loci．Five qlg weIe
~ pped in three linkage groups．Three loci including ht-1， lu-3 and lu-5 showed positive additive efect， while
ht-2 and _4 showed negative additive efect． Out of the five rL， pbenotypic variation explained by ht-2 WaS
the biggest one。and then ht-5．The distance from the nearest flanking markers to qlg ranged from 0．1 cM to 2．4
cM．These markers provided useful information for molecular marker assistant selection of heat tolerance in breeding
programmes of Chinese cabbage．
Key words：Brassica cam~stris L．ssp．pekinensis；Heat tolerance；Quantitative trait loci(qlg)
中 国 园 艺 学 会 第 六 届 青 年 学 术 讨 论 会
征文通知
中国园艺学会决定，“中国园艺学会第六届青年学术讨论会”由西北农林科技大学园艺学院和陕西省园艺学会承
办 ，将于 2OO4年 7月或 8月在陕西杨凌举行 ，现将会议征文及有关事项通知如下：
1 会议交流主题 ：(1)园艺作物种质资源 、遗传育种与生物技术； (2)园艺作物有机生产、无公害生产； (3)
园艺作物栽培及生理学 ；(4)园艺作物采后处理 、生理与加工技术；(5)园艺作物病虫害综合治理；(6)园艺作物种
业 ；(7)园艺教育 ；(8)园艺产品的国内与国际贸易；(9)其他。
2 论文要求 请提交未公开发表过的论文。论文撰写格式请参照 《园艺学报》论文的格式要求，字数 (含图表)
勿超过 6ooo字。论文可通过电子邮件提交 ，也可邮寄，同时附寄拷贝有该论文的 3．5寸软盘 (Microsoft Word格式 )。
经专家评审被接受的论文将在会议召开前编辑成论文集正式出版发行。征文截止 日期 ：2003年 11月 30日。
联系人 ：何双姓、吴金娥 、郭和；联系地址 ：陕西杨凌渭惠路 3号 ，西北农林科技大学园艺学 院 “学术会议秘书
组”；邮政编码：712100；电话 ：029—7082613；传真 ：029—7082149；电子信箱：QNXSI~ @163．corn。
i
维普资讯 http://www.cqvip.com