全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2005, 32 (6) : 1098～1101
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 05 - 25; 修回日期 : 2005 - 08 - 25
基金项目 : 国家高技术研究发展计划专项经费资助项目 (2004AA241120) ; 国家自然科学基金项目 ( 30470120) ; 江苏高校高新
技术产业发展项目 (JHB042012) ; 南京农业大学青年科技创新基金项目 ( KJ04009) ; Pickle Seed Research Fund of Pickle Packer Inter2
national, Inc.3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: jfchen@ njau1edu1cn)
黄瓜抗霜霉病异源易位系 CT201的筛选与鉴定
曹清河　陈劲枫 3 　钱春桃
(作物遗传与种质创新国家重点实验室 , 南京农业大学园艺学院 , 南京 210095)
摘 　要 : 将栽培黄瓜 ‘北京截头 ’ (Cucum is sa tivus L. , 2n = 14) 与 Cucum is属双二倍体新种 C. hytivus
(2n = 38) 回交 , 随后自交。通过霜霉病田间接种试验筛选 , 从中发现抗霜霉病单株 HH12825。将 HH12825与
C. hytivus的原始亲本 ‘北京截头 ’和野生种 C. hystrix进行农艺性状对比观察 , 发现此单株在叶面积、节
长、果长 ×果径等方面介于栽培黄瓜和野生种之间 , 在侧枝数、果刺颜色等方面偏向野生种。观察其花粉
母细胞减数分裂过程 , 发现其 PMC中期 Ⅰ多价体频率 (56% ±8% ) 和后期 Ⅰ二价体分离滞后率 (72% ±
5% ) 都较高 , 具有染色体易位的细胞学特征。进一步利用 RAPD分子标记分析 , 结果在 40个随机引物中
找到了两个引物 ( E219: ACGGCGTATG和 A I220: CCTGTTCCCT) 能够在 HH12825中重复地扩增出原始亲本野
生种 C. hystrix特异 DNA片断 , 从分子水平上证明了其为黄瓜异源易位系 , 并把此易位系命名为 CT201。
关键词 : 黄瓜 ; 异源易位系 ; 霜霉病 ; 细胞学 ; RAPD标记
中图分类号 : S 64212　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2005) 0621098204
Iden tif ica tion and Character iza tion of a Cucum ber A lien Tran sloca tion L ine
CT201 Possessing Resistance to D owny M ildew
Cao Q inghe, Chen J infeng3 , and Q ian Chuntao
(N ational Key Laboratory of C rop Genetics and Germ plasm Enhancem ent, College of Horticulture, N anjing A gricu ltura l U niversity,
N an jing 210095, China)
Abstract: Cultivated cucumber‘Beijing J ietou’ (Cucum is sa tivus L. , 2n = 14) was backcrossed to the
synthetic amphidip loid species C. hy tivus (2n = 38) , and the p rogenies were selfed. A ll the p lants were test2
ed for downy m ildew resistance by field inoculation. One p lant HH12825 possessing resistance was identified in
the BC1 F2 population. The HH12825 was compared with the cucumber and the wild Cucum is species C. hystrix
in morphology and cytology. The result indicated that some of its morphological characters were intermediate
between the two parents, e1g. , leaf area, internodepis length, and fruit length ×diameter, while some of them
were closer to the wild species, e1g. , number of lateral branches, fruit sp ines color. In cytology, observations
from meiotic p rocess indicated much higher frequencies of multivalents (56% ±8% ) atmetaphase I and chro2
mosome lagging rate (72% ±5% ) at anaphaseⅠ in the pollen mother cell ( PMC) , indicating typ ical behav2
ior of a translocation p lant. Random amp lified polymorphic DNA (RAPD ) analysis was carried out with the
genom ic DNA s of HH12825. Two p rimers E219: ACGGCGTATG and A I220: CCTGTTCCCT from 40 random
p rimers selected could amp lify a special repeatable DNA sequence from C. hystrix in the p lant and thus its
translocation nature was confirmed, and its was named as CT201, thereafter.
Key words: Cucumber; A lien translocation line; Downy m ildew; Cytology; RAPD marker
1　目的、材料与方法
通过远缘杂交培育异源易位系是拓宽作物遗传基础、创造新种质或培育新品种的重要途径。在水
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　6期 曹清河等 : 黄瓜抗霜霉病异源易位系 CT201的筛选与鉴定 　
稻等一些农作物中 , 已经选育出了许多具有优良性状的异源易位系 , 并应用于品种改良、基因定位等
研究。陈劲枫等〔1〕首次进行了栽培黄瓜 Cucum is sa tivus (2n = 14) 与同属野生种 C. hystrix (2n = 24)
之间的种间杂交 , 并通过染色体加倍获得了双二倍体新种 C. hy tivus Chen & Char. , 使得培育携带野
生种优良性状 , 如抗蔓枯病、霜霉病和病毒病等异源易位系成为可能。作者通过对栽培黄瓜和双二倍
体新种的回交、自交后代进行抗霜霉病单株接种鉴定 , 并以形态学、细胞学和 RAPD分子标记鉴定 ,
首次筛选出了抗黄瓜霜霉病的异源易位系 , 对改良栽培黄瓜品种抗病性及外源染色体片段导入黄瓜后
的相关遗传研究具有重要意义。
供试材料为高抗霜霉病的黄瓜近缘野生种 Cucum is hystrix (2n = 2x = 24) , 普通黄瓜 ‘北京截头 ’
(2n = 2x = 14) (V05A0464, 是远缘杂交的原始亲本之一 ) , 双二倍体新种 C. hystrix ( 2n = 4x = 38)
和霜霉病感病对照品种 ‘北京小刺 ’ (V05A0870)。
利用 ‘北京截头 ’为母本 , 双二倍体杂种为父本进行回交 , 鉴定回交后代单株根尖染色体数。
通过田间抗霜霉病接种鉴定方法 , 在回交群体中筛选抗病的单株。对这些植株进行自交留种 , 并于第
2年再次对自交后代进行田间抗霜霉病鉴定、形态学观测、花粉母细胞减数分裂构型分析和 RAPD标
记分析 , 挑选、鉴定易位系。
霜霉病的田间接种参照 Horejsi等〔2〕的方法 , 把亲本、新种、回交群体及其自交后代、和感病品
种 ‘北京小刺 ’等材料催芽和播种 , 于出苗后 2周按 70 cm ×30 cm行株距统一定植于大田。为了增
强感染力度和去除边际效应 , 每隔 3行种植 1行北京小刺。在定植 4周后用孢子浓度为 215 ×104 个 /
mL在田间喷雾接种。接种两周后进行田间霜霉病病级统计 : 0级 , 无病斑 ; 1级 , 病斑面积占整个叶
面积的 1% ; 2级 , 病斑面积占 2% ～3% ; 3级 , 病斑面积占整个叶面积的 4% ～6% ; 4级 , 病斑面
积占整个叶面积的 7% ～12% ; 5级 , 病斑面积占整个叶片面积的 13% ～25% ; 6级 , 病斑面积占整
个叶面积的 26% ～50% ; 7级 , 病斑面积占整个叶面积的 51% ～75% ; 8级 , 病斑面积占整个叶面积
的 76% ～100% ; 9级 , 植株死亡。依据病级划分抗性标准 : 高抗 , 113～310; 中抗 , 311～510; 中
感 , 511～710; 高感 , 711～910。
进行有丝分裂染色体制片〔3〕和减数分裂染色体制片〔4〕, 观察染色体。
RAPD扩增反应体系和条件均参照 Horejsi等〔2〕的方法。选用上海生工公司 (A I组和 E组 ) 的随
机引物 , 共计 40条。扩增产物用 112%琼脂糖凝胶电泳分离 , 紫外灯下检测并拍照。
2　结果分析与讨论
211　异源易位系的筛选及抗病性鉴定
2002年秋季 , 通过栽培黄瓜 ‘北京截头 ’与双二倍体新种回交得到种子 105粒 , 于 2003年秋天
种植于大田 , 成活 36株。经根尖细胞染色体数目鉴定和霜霉病田间接种试验 , 发现所有单株体细胞
染色体数目 2n = 14, 其中单株 HH128、HH129、HH1216表现抗霜霉病 (表 1)。对这 3株自交留种 , 2004
年春季播种 HH128自交得到的 20粒种子 , 成苗 6株 , 再次进行抗霜霉病田间接种鉴定 , 筛选出抗霜霉
　　 表 1　抗霜霉病田间接种鉴定
Table 1　F ield inocula tion test of downy m ildew resistance
材料
Accessions
病级 Rating
2003年秋季 Autumn 2003 2004年春季 Sp ring 2004 平均 Mean
抗性水平
Resistant level
北京截头 Beijing J ietou 515 ±012 611 ±017 518 ±015 中感 Moderately suscep tible (MS)
野生种 C. hystrix 115 ±012 119 ±016 117 ±014 高抗 H ighly resistant(HR)
杂种 C. hytivus 318 ±014 418 ±012 413 ±013 中抗 Moderately resistant(MR)
HH128 118 ±015 - 118 ±015 高抗 H ighly resistant(HR)
HH129 212 ±014 - 212 ±014 高抗 H ighly resistant(HR)
HH1216 210 ±013 - 210 ±013 高抗 H ighly resistant(HR)
HH12825 - 218 ±012 218 ±012 高抗 H ighly resistant(HR)
北京小刺 Beijing Xiaoci 719 ±016 813 ±012 811 ±014 高感 H ighly suscep tible (HS)
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园 　　艺 　　学 　　报 32卷
病单株 HH12825 (表 1)。在霜霉病田间接种鉴定中野生种 (病级 117 ±014) 表现为高抗霜霉病 , ‘北
京截头 ’ (病级 518 ±015) 为中感 , 因此推测来自野生种的抗性可能通过染色体易位的方式 , 经过双
二倍体新种与黄瓜回交转移到了后代之中。关于黄瓜霜霉病的抗性遗传机制 , 有多基因抗性和单隐性
基因抗性两种。本试验所获得的抗病易位系是来源于野生种的新的抗源材料 , 其抗性遗传机制有待于
进一步研究加以明确。
212　异源易位系的形态学观测
田间农艺性状观察结果表明 , HH12825在形态上与野生种、‘北京截头 ’和双二倍体杂种都有所不
同 (表 2) , 表现节长与杂种较为接近 , 短于 ‘北京截头 ’而长于野生种 ; 叶面积、果长 ×果径介于
野生种和 ‘北京截头 ’之间 ; 但侧枝数和果刺颜色更加偏向野生种和双二倍体新种。
由于亲本野生种为黑刺 , ‘北京截头 ’为白刺 , 其杂交双二倍体新种为棕色刺。HH12825为棕色刺。
根据黄瓜棕色或黑色果刺对白色果刺为显性的理论〔5〕, 可以认为棕色刺是单株 HH12825发生染色体易位
的形态学证据。
表 2　形态学比较观察
Table 2　Com para tive m orpholog ica l observa tion
材料
Accessions
节长 Internode
length ( cm)
侧枝数
Number of
lateral branches
叶面积
Leaf size
( cm2 )
果长 ×果径
Length ( cm) ×
diameter( cm)
果色
Fruits color
果刺颜色
Sp ines color
野生种 C. hystrix 418 ±217 1210 ±210 10211 ±1319 515 ×212 绿色 Green 黑色 B lack
北京截头 C. sativus
‘Beijing J ietou’
1016 ±214
　
216 ±114
　
32115 ±3415
　
2510 ×415
　
墨绿 Dark green
　
白色 W hite
　
双二倍体新种 C. hyticus 517 ±114 514 ±112 27614 ±3612 811 ×410 淡绿 L ight green 棕色 B rown
HH12825
　
519 ±311
　
715 ±412
　
28511 ±2611
　
1516 ×313
　
深绿色加浅绿条纹
Heavy green with light green stripes
棕色 B rown
　
图 1　HH12825的细胞学观察
A. 根尖染色体数 2n = 14; B. 花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ, 出现多价体 ; C. 减数分裂后期Ⅰ, 二价体分离滞后。
F ig. 1　The cytolog ica l observa tion of HH12825
A. Chromosome number in root tip, 2n = 14; B. MetaphaseⅠduring pollen mother cell meiosis, multivalent appearing;
C. AnaphaseⅠduring meiosis, chromosome lagging.
213　异源易位系的细胞学分析
利用 HH12825的根尖进行染色体制片 , 鉴定其体细胞染色体数为 2n = 14 (图 1, A )。但其花粉母
细胞 ( PMC) 减数分裂表现出染色体易位系的特点 , 如中期 Ⅰ多价体频率较高 ( 56% ±8% , 图 1,
B) , 后期 Ⅰ染色体分离滞后率也较高 (72% ±5% , 图 1, C)。这种现象在遗传稳定的亲本 ‘北京截
头’中不会出现〔4〕, 可以认为这是 HH12825发生染色体易位的细胞学证据。Mahama等〔6〕在大豆易位系
鉴定中也以减数分裂中期 Ⅰ多价体的出现作为证据。出现多价体频率高和染色体分离滞后率高的原因
有待进一步验证 , 但推测可能有以下两种 : 1. 单条染色体发生易位。在减数分裂偶线期同源染色体
发生配对时 , 易位的来自野生种的染色体片段不能很好地与相应的黄瓜染色体片段联会、配对 , 而该
染色体其余的未发生易位的区段则可以与染色体组中其它的二价体发生部分同源配对 , 在中期 I出现
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　6期 曹清河等 : 黄瓜抗霜霉病异源易位系 CT201的筛选与鉴定 　
四价体甚至六价体等多价体现象。到了后期 I由于纺锤丝的牵引 , 多价体的交叉结难以端化断裂就造
成了染色体滞后现象。2. 多条染色体发生易位。按照上述原理分析更易形成多价体及染色体分离滞
后现象。
214　异源易位系的 RAPD分子标记鉴定
从 40个引物中筛选出了两个特异引物 E219: ACGGCGTATG和 A I220: CCTGTTCCCT, 可以重复
地在 HH12825的谱带中扩增出野生种 DNA序列的特异片断。在引物 E219的扩增产物中 , 只在 HH12825
(图 2, 泳道 2) 中同时扩增出了野生种和北京截头的特征带 , 而其它单株扩增谱带却偏向于父本北
京截头 , 并没有野生种的特征带。利用引物 A I220扩增后 , HH12825 (图 3, 泳道 1) 也扩增出了野生
种和北京截头的条带 , 同时还扩增出了亲本中没有的谱带 , 其它单株没有扩增出野生种的特征带。这
个结果证明了野生种的 DNA片段已经通过回交转育渐渗到了回交后代 HH12825中。综合形态学、细胞
学及分子标记等方面的研究 , 证实 HH12825为黄瓜属异源易位系 , 命名为 CT201。
图 2　引物 E219扩增产物
M: 分子量标准 ( GeneRulerTM ) ; P1 : 野生种 ; P2 : 北京截头 ;
1～6为 HH128群体的单株。其中 2即为 HH12825 , 扩增出了
‘北京截头’和野生种的特征带。
F ig. 2　RAPD using pr im er E219
M: Molecular weight marker ( GeneRulerTM ) ; P1 : C. hystrix;
P2 : Beijing J ietou; 1 - 6: The p rogenies of HH128 , lane 2 is
HH12825 , in which amp lified special bands of‘Beijing J ietou’
and C. hystrix.
图 3　引物 A I220的扩增产物
P1 : 野生种 ; P2 : 北京截头 ; 1～6为 HH128后代单株 , 其中 1
即为 HH12825 , 扩增出了野生种 C. hystrix的特异带。
F ig. 3　RAPD using pr im er A I220
P1 : C. hystrix; P2 : Beijing J ietou; 1 - 6: The p rogenies of
HH128 , lane 1 is HH12825 , in which amp lified the
special band of C. hystrix.
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