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Fine Mapping and Map Integration of Brsc1 Gene in Dahuang Rape (Brassica rapa L.)

青海大黄油菜Brsc1基因的精细定位及图谱整合


大黄油菜是源于青海湟源的地方品种,种皮颜色鲜黄。研究表明,大黄油菜的黄籽性状受1对隐性基因(Brsc1)控制,该基因被定位于白菜A9染色体上一段1.7 Mb的区间内。为了更好地利用这一黄籽资源,我们对Brsc1基因进一步精细定位。利用青海大黄油菜和褐籽白菜型油菜09A-126构建BC4F2分离群体。利用白菜同源区段内已公布的SSR标记,同时利用该区段序列信息开发新的SSR引物共获得6个与目标基因紧密连锁的标记(BrID10711BrA5-BrA9),其中BrA5与目标基因共分离,BrA9为一侧最近标记,它与目标基因之间的遗传图距为0.69 cM。至此,Brsc1基因进一步被限定于标记Y06BrA9之间约1.2 Mb的区间内。利用本研究中获得的标记检测F2群体中3种类型单株,鉴定出一个共显性标记BrA8。将本研究中获得的SSR标记与前人研究结果进行整合,加密了Brsc1基因所在区间的标记密度。同时,特异片段与拟南芥基因组进行序列比对的结果表明,共有5个标记与拟南芥的第1染色体有较好的共线性关系,暗示Brsc1基因的同源基因可能位于拟南芥的第一染色体上。本研究中获得的标记将为Brsc1基因的克隆及利用Brsc1基因进行黄籽油菜的分子辅助育种提供有利条件。


全 文 :作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(7): 10391046 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2012CB723007), 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA10A104), 国家
重点基础研究发展计划(973计划)项目(2012CB723007)和国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-13)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 杜德志, E-mail: qhurape@126.com, Tel: 0971-5366520
第一作者联系方式: 李新, E-mail: 1052719375@qq.com, Tel: 15597178856; 肖麓, E-mail: xlu2005@aliyun.com
** 同等贡献(Contributed equally to this work)
Received(收稿日期): 2014-12-04; Accepted(接受日期): 2015-04-02; Published online(网络出版日期): 2015-04-14.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150414.1633.004.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.01039
青海大黄油菜 Brsc1基因的精细定位及图谱整合
李 新** 肖 麓** 杜德志*
青海大学农林科学院春油菜研究所 / 青海省春油菜遗传改良重点实验室 / 青海省高原作物种质资源创新与利用国家重点实验室培
育基地, 青海西宁 810016
摘 要: 大黄油菜是源于青海湟源的地方品种, 种皮颜色鲜黄, 其大黄油菜的黄籽性状受 1 对隐性基因(Brsc1)控制,
该基因被定位于白菜 A9 染色体上一段 1.7 Mb 的区间内。为了更好地利用这一黄籽资源, 对 Brsc1 基因进一步精细
定位。利用青海大黄油菜和褐籽白菜型油菜 09A-126 构建 BC4及 F2分离群体。利用白菜同源区段内已公布的 SSR
标记, 同时利用该区段序列信息开发新的 SSR引物, 共获得 6个与目标基因紧密连锁的标记(BrID10711、BrA5~BrA9),
其中 BrA5与目标基因共分离, BrA9为一侧最近标记, 它与目标基因之间的遗传图距为 0.69 cM。至此, Brsc1基因进
一步被限定于标记 Y06和 BrA9之间约 1.2 Mb的区间内。利用本研究中获得的标记检测 F2群体中 3种类型单株, 鉴
定出一个共显性标记 BrA8。将本研究中获得的 SSR标记与前人研究结果进行整合, 加密了 Brsc1基因所在区间的标
记密度。同时, 特异片段与拟南芥基因组进行序列比对的结果表明, 共有 5个标记与拟南芥的第 1染色体有较好的共
线性关系, 暗示 Brsc1基因的同源基因可能位于拟南芥的第 1染色体上。本研究中获得的标记将为 Brsc1基因的克隆
及利用 Brsc1基因进行黄籽油菜的分子辅助育种提供有利条件。
关键词: 白菜型油菜; 黄籽; SSR标记; 遗传图谱; 物理图谱
Fine Mapping of Brsc1 Gene and Map Integration in Dahuang Rape (Brassica
rapa L.)
LI Xin**, XIAO Lu**, and DU De-Zhi*
Institute of Spring Rapeseed, Qinghai Academy of Agriculture and Forestry Sciences / Key Laboratory of Qinghai Province for Spring Rapeseed
Genetic Improvement / National Key Laboratory Breeding Base of Qinghai Province for Innovation and Utilization of Plateau Crop Germplasm,
Xining 810016, China
Abstract: Dahuang rape, a landrace originated from Qinghai Huangyuan, has bright yellow seed coat. Previous studies indicated
that the yellow-seeded trait in Dahuang was controlled by a recessive gene (Brsc1), which was located in a 1.7 Mb interval on
chromosome A9 of Brassica rapa (B. rapa). In order to better use the yellow-seeded resource, we further fine mapped the Brsc1
gene. BC4 and F2 populations, constructed from the cross of Dahuang and 09A-126 (brown-seeded, B. rapa), were used for fine
mapping. New PCR markers were developed based on the information of the homologous region in B. rapa and the published
SSR markers were used in polymorphism survey. A total of six markers (BrID10711, BrA5 to BrA9) tightly linked to the target
gene were obtained, wherein BrA5 co-segregated with Brsc1, and BrA9 was 0.69 cM away from the Brsc1 gene. So Brsc1 was
further limited in a 1.2 Mb interval, approximately. The markers identified in this study were used to detect three types of individ-
ual plants in F2 population. BrA8 was identified as a co-dominant marker. Marker density of the region encompassing the Brsc1
gene was increased by integrating the markers from previous researches and this study. Sequence alignment with the genome of
Arabidopsis thaliana was performed and a good homologous linear relationship between five markers and chromosome 1 of
Arabidopsis thaliana was detected, which implied that homologous gene of the Brsc1 gene maybe located in the chromosome 1 of
Arabidopsis thaliana. Markers obtained from this study would provide favorable conditions for map-based cloning of the Brsc1
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and molecular marker-assisted selection (MAS) breeding of the yellow-seeded rape.
Keywords: Brassica rapa L.; Yellow-seeded; SSR marker; Genetic map; Physical map
油菜是我国主要的油料作物, 也是我国食用植
物油的主要来源。油菜种皮颜色不仅是一个形态指
示性状, 还与种子休眠和品质有关。油菜种皮颜色
有黄色、褐色、黑色等, 研究表明, 在相同遗传背景
下, 黄籽油菜与黑、褐籽等油菜相比, 具有种皮薄, 皮
壳率低, 蛋白质和含油量高, 色素含量少等优点[1-2]。
白菜型油菜、芥菜型油菜中有大量的黄籽资源 [3-4],
而甘蓝型油菜中不存在天然的黄籽资源。白菜型油
菜作为栽培油菜基本种, 遗传资源丰富, 且分布广
泛, 蕴含的黄籽资源, 是创建甘蓝型油菜黄籽种质
的重要物种之一[5-8]。
白菜型油菜作为油菜基本种之一, 相对于四倍
体的甘蓝型黄籽油菜 , 遗传模式简单 [9], 但由于不
同种质的黄籽材料遗传特点各异, 黄籽基因来源不
同, 导致其黄籽性状遗传相对复杂。Mohammad等[10]
通过对白菜型油菜黄籽遗传模式的研究表明, 白菜
型油菜籽粒颜色遗传受 3 对基因控制, 这 3 对基因
等效异位, 相互独立。Rahman等[11]对黄籽沙逊遗传
模式的研究表明, 黄籽性状受 2 对隐性基因控制。
在 Schwetka [12]和李正强[13]的研究中发现, 白菜型油
菜种皮颜色性状受多对基因控制。
分子标记的诞生, 使得研究者可以通过筛选分
子标记, 对种皮色泽相关的基因进行定位。Chen等[14]
在白菜–芥蓝(B. campestris–B. alboglabra)的 C染色
体组异附加系中定位出一个与黄籽基因紧密连锁的
RAPD标记。Rahman等[11]在白菜型油菜中筛选出 1
个与黄籽性状主效基因(Br1/br1)紧密连锁的 SRAP
标记。Kebede等[15]利用白菜型油菜重组自交系群体,
对白菜型黄籽沙逊油菜种皮颜色基因进行QTL分析,
在 A9连锁群检测到 2个与籽粒颜色相关的 QTL位
点。Xiao 等[16]利用回交群体, 对白菜型油菜青海大
黄种皮色泽基因 Brsc1 进行定位, 最终将该目标基
因锁定在白菜的 A9连锁群上。芸薹属作物与拟南芥
亲缘关系很近, 编码区序列高度保守, 因此可以利
用拟南芥中的同源基因对白菜型油菜基因进行定位
及克隆。Zhang 等[17]利用图位克隆技术从黄籽白菜
中获得 TTG1 的同源基因, 发现该同源基因和拟南
芥的 TTG1 基因序列高度同源且功能相同。Li 等[9]
通过图位克隆技术从白菜型油菜中分离得到一个种
皮色泽相关基因 BrTT8, 该基因是拟南芥 TT8 基因
的同源基因。
青海大黄油菜, 具有种皮颜色鲜黄、遗传稳定
等特点[18-19], 是研究油菜黄籽性状的良好材料。Xiao
等[16]对控制青海大黄油菜黄籽性状的 Brsc1 基因进
行定位, 构建了目标基因区间的遗传连锁图谱。赵
会彦等[20]利用 AFLP、SSR 和 SCAR 标记对 Brsc1
基因进行精细定位, 将 Brsc1 基因所在的区域缩小
至参考基因组上约 1.7 Mb的区间内, 同时构建了遗
传连锁图谱和物理图谱, 然而目标基因所在区段仍
比较大, 无法选定可靠的候选基因。本研究采用大
黄油菜和 1个褐籽白菜型油菜构建的 BC4分离群体,
利用 BRAD数据库中已公布的 PCR标记, 同时利用
目标区间序列信息开发新的 SSR 标记, 对 Brsc1 基
因进一步精细定位。将开发获得的新标记与前人的
标记整合, 构建目标基因所在区域的遗传连锁图谱,
为 Brsc1 基因的图位克隆奠定基础, 同时为白菜型
黄籽油菜及甘蓝型黄籽油菜的辅助选育提供有利
条件。
1 材料与方法
1.1 试验材料和群体构建
供试材料来自青海省农林科学院春油菜研究所,
黄籽亲本为青海大黄油菜, 褐籽亲本为 09A-126。两
亲本均已连续自交 7 代以上, 其种皮颜色性状均可
稳定遗传。
以大黄油菜(QDY, 黄色种子)为轮回亲本、09A-
126 (126, 褐色种子)为供体非轮回亲本的连续回交
方法构建定位群体[21]。在 BC1、BC2和 BC3世代中
均保留褐籽单株上收获的种子播种, 用于下一轮的
回交。在 BC4分离群体中, 共获得 1739 个单株, 该
群体用于重组单株的筛选和 Brsc1基因的精细定位。
在 F1中随机选择 1个单株套袋自交, 获得 F2分
离群体。从 F2群体中随机选取 25个单株提取 DNA,
用于共显性标记的分析, 同时将 F2群体中的这 25个
单株分别套袋自交, 于成熟期考察每个 F2单株上收
获的种子种皮颜色。结果表明, 在这 25个单株中, 20
株表现为褐籽, 5株表现为黄籽。将每个 F2单株上收
获的自交种子播 2行, 获得 F2:3家系, 成熟期考察每
个 F2:3株系的每个单株种皮颜色。结果表明, 在 20
个褐籽 F2单株的自交后代中, 5个 F2:3株系中的每个
单株均表现为褐籽 , 即种皮颜色性状不发生分离 ,
因此推测出获得这 5 个 F2:3株系的上一代 F2单株是
第 7期 李 新等: 青海大黄油菜 Brsc1基因的精细定位及图谱整合 1041


纯合型褐籽(BrSc1BrSc1)单株; 在 20 个褐籽 F2单株
的自交后代中, 15个 F2:3株系中褐籽与黄籽株的分离
比表现为 3∶1, 因此可以推断这些 F2:3株系的上一
代 F2单株是杂合型褐籽(BrSc1Brsc1)单株。5个黄籽
F2单株自交获得的 F2:3 株系中的每个单株均表现为
黄籽, 基因型为 Brsc1Brsc1。

图 1 白菜型油菜种皮颜色作图群体构建过程
Fig. 1 Construction of mapping populations in Brassica rapa

1.2 种皮颜色的考察
角果成熟后, 将 BC4群体、F2群体及 F2:3家系中
所有单株分别脱粒, 通过目测法考察鉴定各单株的
种皮颜色。根据种皮颜色, 将 BC4 群体所有单株区
分成黄籽和褐籽两组。根据 F2群体中各单株种皮颜
色性状的鉴定结果, 同时结合 F2:3 家系中粒色性状
的分离与否, 将 F2群体单株分为黄籽、纯合型褐籽
(不分离)和杂合型褐籽单株(分离) 3组。
1.3 基因组 DNA的提取
BC4群体和 F2群体油菜植株长至 4~5片真叶时,
取 1 cm2大小幼嫩叶片, 采用CTAB法提取DNA, 根
据籽粒颜色的区分分类放置提取的 DNA, 用紫外分
光光度计测定DNA浓度, –20℃保存, 取原液稀释到
50 ng μL–1作模板备用[22-23]。
1.4 SSR反应体系构建与扩增产物电泳检测
PCR 均在 Bio-Rad T100 上扩增, 反应总体积
10 μL, SSR反应程序为 94℃预变性 4 min; 94℃变性
45 s, (Tm 5℃)退火 30 s, 72℃延伸 45 s; 循环 30次,
最后 72℃延伸 5 min。用 6%聚丙烯酰胺凝胶电泳法
分析 PCR条带[24], 参考梁宏伟等[25]的方法银染及显
影。
1.5 引物筛选
结合 Xiao等[16]对目标基因的定位结果, 参考赵
会彦等[20]报道的 SSR、AFLP、SCAR 引物序列, 在
白菜 BRAD 数据库, 参考目标基因区段公布的 SSR
标记 , 利用 SSR Finder 快速寻找 SSR 位点 , 用
Primer5 软件设计 SSR 引物, 针对该区段开发新的
SSR分子标记。
1.6 共显性标记的开发
利用获得的 SSR 标记对这 25 个 F2单株进行基
因型检测, 能够区分黄籽、杂合型褐籽和纯合型褐
籽单株的标记, 即认为是与 Brsc1 基因连锁的共显
性标记。
1.7 图谱构建
采用MapMaker/Exp 3.0软件[26]进行连锁遗传分
析。利用特异性 SSR 标记检测 BC4群体 1739 个单
株, 筛选出交换单株, 通过 Kosambi 函数[27]将重组
率转换为图距(cM), 用 BRAD 数据库获得连锁标记
1042 作 物 学 报 第 41卷


在染色体上的物理位置, 最后用 Mapdraw软件[28]绘
制遗传连锁图谱和连锁标记的物理图谱; 并且绘制出
各标记白菜型油菜基因对应的拟南芥同源基因图谱。
2 结果与分析
2.1 SSR标记筛选
从BRAD数据库中白菜型油菜A9染色体上目标
基因所在区段下载得到已公布的SSR标记, 并在该
区段每隔一段距离设计开发一个新的SSR引物。在
基因池中进行SSR引物多态性检测, 在已分组的黄
籽和褐籽群体中各随机挑选若干单株 , 等量混合 ,
构建出黄籽和褐籽两组基因池 , 进行多态性检测 ,
表现多态性的SSR引物继续在BC4分离群体的单株
中被验证。结果发现, 已公布的SSR标记BrID10711
与新开发的BrA5-BrA9 5个SSR标记均与目标基因
紧密连锁, 其中标记BrA5与目标基因共分离。图2
所示为标记BrA6在BC4群体48个单株中的扩增结
果。利用F2群体3种类型的单株(黄籽、杂合型褐籽和
纯合型褐籽)对6个特异性SSR标记检测表明 , 标记
BrA8能够成功区分3种类型的单株, 因此是共显性
标记, 其扩增结果如图3所示。6个特异性SSR标记的
引物序列及在染色体上的位置详见表1。
2.2 SSR特异性标记同源性分析
对 6个 SSR特异片段分别回收、克隆和测序, 将
序列信息提交 BRAD数据库比对表明, 4个特异片段
与白菜型油菜 A9 染色体序列高度同源(表 1), 因此
进一步确定 A9 连锁群具有控制油菜种皮颜色的基
因位点。将 6个特异片段的序列信息同时提交 TAIR
网站比对表明, 标记 BrA6与拟南芥第 1染色体上部
分序列高度同源(表 1)。
2.3 图谱构建
以BC4群体基因型数据构建分子标记连锁图。6
个特异性标记进入A9连锁群, 图谱包括5个AFLP标
记, 10个SSR标记。
BC4定位群体共包含1739个单株, 在BC4群体中
随机挑选48个黄籽单株和48个褐籽单株对6个特异
性标记进行初步检测。选用位于Brsc1基因两侧较
远、扩增条带清晰且重现性好的B089L03-3和Y14标
记对BC4群体所有单株进行检测, 筛选出交换单株。
在1739个单株的群体中 , Y14找到48个交换单株 ,

图 2 引物 BrA6在 BC4群体单株中的扩增检测结果
Fig. 2 Amplification results of primer BrA6 in individual plants of BC4 population
1~24: 褐籽单株; 25~48: 黄籽单株; M: DNA 分子量标记。
1–24: brown-seeded plant; 25–48: yellow-seeded plant; M: 100 bp DNA ladder.

图 3 引物 BrA8在 F2群体单株中的扩增检测结果
Fig. 3 Amplification results of primer BrA8 in individual plants of F2 population
1~5: 黄籽单株; 6~20: 杂合型褐籽单株; 21~25: 纯合型褐籽单株; M: DNA 分子量标记。
1–5: yellow-seeded plant; 6–20: heterozygous brown-seeded plant; 21–25: homozygous brown-seeded plant; M: 100 bp DNA ladder.
第 7期 李 新等: 青海大黄油菜 Brsc1基因的精细定位及图谱整合 1043


表 1 与 Brsc1基因紧密连锁的 SSR标记
Table 1 SSR markers tightly linked to the Brsc1 gene
SSR标记
SSR marker
引物序列
Primer sequence
(5′→3′)
遗传距离
Genetic
distance (cM)
白菜型油菜染色体
Chromosome of B. rapa
(bp)
白菜型油菜同源基因
Orthologous gene
on B. rapa
拟南芥同源基因
Orthologous gene
in Arabidopsis
F: TGAGATTCAAAACTCTCACG
BrID10711
R: ATGGGGTGAAGACAATAGG
0.75 A09 (18,051,984–18,052,028) — —
F: TGATTGAGGAGGAGAAGAGC
BrA5
R: ACGCTACATTCACGGATTCG
0 A09 (19,202,819–19,203,010) Bra023961 —
F: GTGGTTGAGAACCTGAATGG
BrA8
R: CGAATGGTAACTGCGGATTG
0.12 — — —
F: AGATCACGTCCGATGAGAAG
BrA7
R: CTCCTGAGACAAGAGTCCTTG
0.12 A09 (19,676,698–19,676,547) — —
F: GTGTGCCAGATTGCTCCTTG
BrA6
R: ATGACAGAAGCCTCTGCTGC
0.12 A09 (19,836,830–19,836,685) Bra023296 AT1G32930
F: AACTATCCGAACCTGTCTGC
BrA9
R: CCGTTCAATCTTCACCACAC
0.69 A09 (18,055,226–18,055,058) — —
—: 无相应结果。—: no relevant result.

B089L03-3找到54个交换单株, 2个标记找到的交换
单株完全不同。利用B089L03-3和Y14之间6个特异
性标记(BrID10711、BrA5、BrA6、BrA7、BrA8和
BrA9)、4个AFLP标记(Y05、Y06、Y07和Y10)[16], 3
个特异性标记(KS10760、BrA1和BrA2) [20]对筛选到
的交换单株进行检测, 确定这些标记的交换单株。
前人获得的7个标记和本研究所得6个标记在
BC4群体中具有明显多态性 , 获得这些标记的交换
单株, 确定重组率, 计算遗传距离, 构建Brsc1基因
与分子标记的遗传连锁图谱。结果所有的标记分布
在一个跨度为7.4 cM的连锁群上, 标记BrID10711、
BrA9位于基因的一侧, BrA5为一共分离标记, BrA6、
BrA7和BrA8标记位于基因的另一侧; Brsc1被定位
在BrA9和Y06之间, 两标记与Brsc1间的遗传距离分
别为0.69 cM和0.11 cM (图4-A)。结合赵会彦等定位
结果 , 整合绘制Brsc1基因与分子标记的物理图谱
(图4-B)表明, 各标记在连锁图中的分布与其在染色
体上的物理位置基本一致, 据此将Brsc1基因锁定于
Y06 (19.3 Mb)和BrA9 (18.1 Mb)标记之间1.2 Mb的
区间内, 线性比对表明, 该区段各特异性标记没有
对应的拟南芥同源基因(图4-C)。
3 讨论
Xiao等 [16]利用包含 456个单株的BC1群体将
Brsc1定位在A9连锁群的Y06与Y10标记之间, 区间
大小为2.8 Mb; 赵会彦等[20]构建了包含1739个单株
的BC4群体, 采用不同的AFLP引物组合和开发新的
SSR引物, 将目标基因锁定于A9染色体上Y06 (19.3
Mb)和A4 (17.6 Mb)标记之间1.7 Mb的区间内, 本研
究继续跟进以上研究进展 , 开发和收集SSR引物 ,
筛选出6个与目标基因连锁的SSR标记, 将目标基因
区段缩短至1.2 Mb, 且各标记间的遗传距离相近 ,
将Brsc1基因附近标记进一步加密。
本研究所得6个SSR标记除共分离标记外分布
于Brsc1两侧 , 由整合后的遗传连锁图谱可以看出 ,
Brsc1两侧的连锁标记数目分布均匀 ; 整合绘制
Brsc1基因与分子标记的物理图谱后发现, 分布在遗
传连锁图中的BrA8标记在物理图谱上没有相对应的
位置, 这与BrA8标记在BRAD数据库序列比对后与
白菜型油菜没有同源序列有关。继前人获得与目标
基因共分离的标记Y05、Y12后, 本研究筛选到一个
与目标基因共分离的BrA5 (19.2 Mb)标记, 该标记
位于Y06 (19.3 Mb)和A4 (17.6 Mb)标记之间, 且距
离共分离标记Y05 (18.9 Mb)较近, 这为黄籽油菜分
子标记辅助选择育种提供更多可能。此外, 本研究
筛选到一个共显性SSR标记BrA8, 为黄籽油菜分子
标记辅助选择育种体系的建立创造了有利条件。
白菜型油菜黄籽性状遗传模式复杂多样, 但从
Li等[9]和Kebede等[15]对白菜型油菜黄籽性状定位分
析的研究结果中发现, 不同试验材料或不同群体构
建的遗传连锁图中, 在A9连锁群上可以定位到与种
皮色泽相关的基因位点, 这与本研究及Xiao等[16]将
大黄油菜黄籽基因Brsc1定位至白菜型油菜A9染色
体上的结果相似。Kebede等[15]利用白菜型油菜重组
1044 作 物 学 报 第 41卷



图 4 Brsc1基因的遗传和比较作图
Fig. 4 Genetic and comparative mapping of the Brsc1 gene
A: Brsc1基因的分子标记连锁图; B: 白菜 A9染色体的部分物理图谱。与 Brsc1基因连锁的部分标记在白菜 A9染色体上对应的同源
基因如图所示; C: 拟南芥第 1染色体的部分物理图谱。与 Brsc1基因连锁的标记在拟南芥第 1染色体上对应的同源基因如图所示。
A: linkage map of markers of Brsc1 gene; B: a partial physical map on A9 of Brassica rapa. Partial markers linked with Brsc1 gene correspond-
ing homologous genes on A9 of Brassica rapa are shown in this figure; C: a partial physical map of chromosome 1 of Arabidopsis thaliana.
Markers linked with Brsc1 gene corresponding homologous genes of chromosome 1 of Arabidopsis thaliana are shown in this figure.

自交系群体, 对黄籽沙逊油菜的黄籽性状进行QTL
分析 , 在A9连锁群检测到2个与籽粒颜色相关的
QTL, 分别为主效QTL SCA9-2和微效QTL SCA9-1,
与本研究相比, 主效QTL SCA9-2包含的CB10022标
记与本研究定位的Brsc1基因连锁且SCA9-2位点在
18.9 Mb左右的基因组内, 且与定位Brsc1基因区段
内获得的共分离BrA5 (19.2 Mb)标记相近, 说明两
者可能为同一位点。Li等[9]同样对黄籽沙逊油菜的黄
籽性状进行了基因定位研究, 将黄籽基因定位于白
菜型油菜A9染色体11.4 Mb处, 与本研究定位区间
(18.1~19.3 Mb)相距较远, 与Kebede等[15]QTL分析研
究的2个QTL (SCA9-2、SCA9-1)在A9染色体上的位
置也均不同, 进一步说明, 在相同或不同的种质里
白菜型油菜黄籽性状遗传模式复杂多样且控制黄籽
性状基因位点可能不一样。Li等[9]依据拟南芥TT基
因设计白菜型油菜同源IP引物, 获得与白菜型油菜
种皮色泽基因共分离的T8-2标记, 通过拟南芥基因
组的同源序列比对, T8-2标记与拟南芥4号染色体序
列同源, 本研究获得的共分离标记BrA5 (19.2 Mb)
没有对应的拟南芥同源基因, BrA6 (19.8 Mb)标记与
拟南芥3号染色体序列同源, 不难发现, 本研究定位
的Brsc1基因与Li等 [9]图位克隆的BrTT8基因可能是
A09染色体上2个不同位点的基因。
关于黄籽性状的研究, 目前多集中于黄籽基因
的定位层面, 通过图位克隆方法获得相关黄籽基因
的研究报道较为少见。目前通过同源序列法获得的
黄籽基因都是些类黄酮合成相关的基因。在甘蓝型
油菜中 , 路小春 [29]根据拟南芥TT1基因保守序列 ,
在甘蓝型油菜近等系中获得差异并完成BnTT1基因
的图位克隆。Wei等[30]利用拟南芥TT2基因同源序列,
在甘蓝型油菜中分离出BnTT2基因家簇。Fu等[31]利
用2个重组自交系群体, 获得主效QTL与拟南芥线性
第 7期 李 新等: 青海大黄油菜 Brsc1基因的精细定位及图谱整合 1045


比对, 锁定TT10为该主效QTL的重要候选基因。Chai
等 [32]从二倍体亲本白菜型油菜(B. rapa)和甘蓝(B.
oleracea)中分别克隆得到一个TT12同源基因。在白
菜型油菜中, 李运涛等[33]根据拟南芥DFR基因保守
序列, 图位克隆出DFR (TT3)同源基因。Zhang等[17]
利用图位克隆技术从黄籽白菜中获得TTG1同源基
因。Li等[9]通过图位克隆技术分离得到一个白菜型油
菜种皮色泽相关基因BrTT8。本研究将Brsc1定位在
A9染色体1.2 Mb的基因组区域内, 但该染色体区段
仍比较大, 与目标基因连锁的标记几乎没有对应的
拟南芥同源基因和白菜型油菜同源基因, BrA5 (19.2
Mb)是该区间内筛选到的一个与目标基因共分离的
标记, 与侧翼标记Y06 (19.3 Mb)距离相近, BrA5标
记69%序列集中A3染色体上, 所对应的白菜型油菜
同源基因Bra023961也位于A3染色体上 , 与目标基
因定位到的A9染色体不一致, Bra023961基因不能为
目标基因的定位提供有利的信息。与本研究相比 ,
甘蓝型油菜中克隆到的拟南芥同源基因TT10、TT12,
白菜型油菜中克隆到的拟南芥同源基因DFR (TT3)、
TT8, BrTT8, 这些粒色性状相关的基因都不在本研
究定位的Brsc1基因区间(18.1~19.3 Mb)内, 可能控
制黄籽性状的基因在不同的研究材料中是不同的 ,
因此本研究还需扩大作图群体, 在该区段进行标记
加密, 将目标基因定位在更小的基因组区域内, 最
终选择可靠的候选基因, 实现Brsc1的图位克隆。
4 结论
筛选到与大黄油菜黄籽基因Brsc1紧密连锁的 6
个 SSR 标记(BrID10711、BrA5-BrA9), 其中有 1 个
共显性标记 BrA8。将前人获得的标记与本研究获得
的标记整合, 对目标基因进一步定位, 得到 1个共分
离标记 BrA5, 并将目标基因锁定于白菜型油菜 A9
染色体上 Y06和 BrA9标记之间 1.2 Mb的区间内。
References
[1] 刘后利. 油菜遗传育种学. 北京: 中国农业大学出版社, 2000.
pp 215–225
Liu H L. Rapeseed Genetics and Breeding. Beijing: Chinese
Agricultural University Press, 2000. pp 215–225 (in Chinese)
[2] 高永同. 黄籽油菜的遗传和育种研究进展. 中国油料, 1984,
(3): 89–93
Gao Y T. Research progress of genetic and breeding on yellow-
seeded rape. Oil Crops China, 1984, (3): 89–93 (in Chinese)
[3] 陈功华, 田森林, 刘淑艳. 黄籽油菜的育种及推广. 作物研究,
2005, 19(2): 126–128
Chen G H, Tian S L, Liu S Y. Breeding and promotion of yel-
low-seeded rape. Crop Res, 2005, 19(2): 126–128 (in Chinese)
[4] 刘显军, 袁谋志, 官春云, 陈社员, 刘淑艳, 刘忠松. 芥菜型
油菜黄籽性状的遗传、基因定位和起源探讨. 作物学报, 2009,
35: 839–847
Liu X J, Yuan M Z, Guan C Y, Chen S Y, Liu S Y, Liu Z S. In-
heritance, mapping, and origin of yellow-seeded trait in Brassica
juncea. Acta Agron Sin, 2009, 35: 839–847 (in Chinese with Eng-
lish abstract)
[5] 刘后利. 油菜的遗传和育种. 上海: 科学技术出版社, 1985. pp
9–23
Liu H L. Genetic and Breeding of Rapeseed. Shanghai: Shanghai
Scientific and Technical Publishers, 1985. pp 9–23 (in Chinese)
[6] 何余堂, 涂金星, 傅廷栋, 李殿荣, 陈宝元. 中国白菜型油菜
种质资源的遗传多样性研究. 作物学报, 2002, 28: 697–703
He Y T, Tu J X, Fu T D, Li D R, Chen B Y. genetic diversity of
germplasm resources of Brassica campestris L. in China by
RAPD markers. Acta Agron Sin, 2002, 28: 697–703 (in Chinese
with English abstract)
[7] 何余堂, 龙卫华, 胡进平, 傅廷栋, 李殿荣, 陈宝元, 涂金星.
白菜型油菜角果多室性状的遗传及解剖学研究. 中国油料作
物学报, 2003, 25(1): 1–4
He Y T, Long W H, Hu J P, Fu T D, Li D R, Chen B Y, Tu J X.
Anatomic and genetic studies on multicapsular character in Bras-
sica campestris L. Chin J Oil Crop Sci, 2003, 25(1): 1–4 (in Chi-
nese with English abstract)
[8] 李霞. 人工合成甘蓝型黄籽油菜粒色基因的精细定位. 华中
农业大学硕士学位论文, 湖北武汉, 2009. p 21
Li X. Fine Mapping of Seed Color Gene in the Resynthesized
Yellow-seed Barssica napus. MS Thesis of Huazhong Agricul-
tural University, Wuhan, China, 2009. p 21 (in Chinese with Eng-
lish abstract)
[9] Li X, Chen L, Hong M Y, Zhang Y, Zu F, Wen J, Yi B, Ma C Z,
Shen J X, Tu J X, Fu T D. A large insertion in bHLH transcription
factor BrTT8 resulting in yellow seed coat in Brassica rapa. PloS
One, 2012, 7: e44145
[10] Mohammad A, Irka S M, Aziz M A. Inheritance of seed color in
some Brassica oleiferous. Ind J Genet Breed, 1942, 2: 112–127
[11] Rahman M, McVetty P B, Li G. Development of SRAP, SNP and
multiplexed SCAR molecular markers for the major seed coat
color gene in Brassica rapa L. Theor Appl Genet, 2007, 115:
1101–1107
[12] Schwetka A. Inheritance of seed colour in turnip rape (Brassica
campestris L.). Theor Appl Genet, 1982, 62: 161–169
[13] 李正强. 白菜型油菜黄籽遗传研究. 种子, 1992, (6): 13–16
Li Z Q. A study on inheritance of yellow seed in B. campestris.
Seed, 1992, (6): 13–16 (in Chinese with English abstract)
[14] Chen B Y, Heneen W K, Jonsson R. Resynthesis of Brassica
napus L. through interspecific hybridization between B. al-
boglabra bailey and B. campestris L. with special emphasis on
seed color. Plant Breed, 1988, 101: 52–59
[15] Kebede B, Cheema K, Greenshields D L, Li C, Selvaraj G, Rah-
man H. Construction of genetic linkage map and mapping of QTL
for seed color in Brassica rapa. Genome, 2012, 12: 813–823
[16] Xiao L, Zhao Z, Du D Z, Yao Y M, Zhao L. Genetic characteriza-
tion and fine mapping of a yellow-seeded gene in Dahuang
(Brassica rapa landrace). Theor Appl Genet, 2012, 124: 903–909
1046 作 物 学 报 第 41卷


[17] Zhang J F, Ying L, Yuan Y X, Zhang X W, Geng J F, Chen Y,
Cloutier S, McVetty P B E, Li G Y. Map-based cloning and char-
acterization of a gene controlling hairiness and seed coat color
traits in Brassica rapa. Plant Mol Biol, 2009, 69: 53–63
[18] 罗玉秀, 杜德志. 青海大黄油菜主要农艺性状研究. 西北农业
学报, 2007, 16(1): 136–139
Luo Y X, Du D Z. Research on desirable traits of Qinghai Da-
huang (Brassica rapa L.). J Northwest Agric, 2007, 16(1):
136–139 (in Chinese with English abstract)
[19] 罗玉秀. 青海白菜型大黄油菜优良特性的研究. 青海大学硕
士学位论文, 青海西宁, 2007. p 2
Luo Y X. Study on Good Properties of Qinghai Dahuang B.
campestris. MS Thesis of Qinghai University, Xining, China,
2007. p 2 (in Chinese with English abstract)
[20] 赵会彦, 肖麓, 赵志, 杜德志. 青海大黄油菜粒色性状分子标
记的开发和图谱整合. 作物学报, 2014, 40: 965–972
Zhao H Y, Xiao L, Zhao Z, Du D Z. Development of molecular
markers and map integration for seed color traits in Dahuang rape
(Brassica rapa L.). Acta Agron Sin, 2014, 40: 965–972 (in Chi-
nese with English abstract)
[21] 严明理, 刘忠松, 官春云, 陈社员. 芥菜型油菜种皮颜色的遗
传和 SCAR标记. 云南农业大学学报, 2006, 21: 100–106
Yan M L, Liu Z S, Guan C Y, Chen S Y. Inheritance and SCAR
marker for the seed coat color in Brassica juncea. J Yunnan
Agric Univ, 2006, 21: 100–106 (in Chinese with English ab-
stract)
[22] Padmaja K L, Arumugam N, Gupta V, Mukhopadhyay A, Sodhi
Y S, Pental D, Pradhan A K. Mapping and tagging of seed coat
color and the identification of microsatellite markers for
marker-assisted manipulation of the trait in Brassica juncea.
Theor Appl Genet, 2005, 111: 8–14
[23] Doyle J J. A rapid DNA isolation procedure for small quantities
of fresh leaf tissue. Phytochem Bull, 1987, 19: 11–15
[24] 陆光远, 杨光圣, 傅廷栋. 一个简便的适合于分析油菜中 SSR
位点的检测体系. 中国油料作物学报, 2003, 25(3): 79–81
Lu G Y, Yang G S, Fu T D. An effective SSR detection system in
rapeseed. Chin J Oil Crop Sci, 2003, 25(3): 79–81 (in Chinese
with English abstract)
[25] 梁宏伟, 王长忠, 李忠, 罗相忠, 邹桂伟. 聚丙烯酰胺凝胶快
速、高效银染方法的建立. 遗传, 2008, 30: 1379–1382
Liang H W, Wang C Z, Li Z, Luo X Z, Zou G W. Improvement of
the silver-stained technique of polyacrylamide gel electrophoresis.
Hereditas (Beijing), 2008, 30: 1379–1382 (in Chinese with
English abstract)
[26] Lincoln S, Daly M, Lander E. Mapping genetic mapping with
MAPMAKER/EXP3.0. Cambridge: Whitehead Institute Techni-
cal Report, 1992
[27] Kosambi D D. The estimation of map distances from recombina-
tion values. Ann Human Genet, 1943, 12: 172–175
[28] 刘仁虎, 孟金陵. MapDraw, 在 Excel 中绘制遗传连锁图的宏.
遗传, 2003, 25: 317–321
Liu R H, Meng J L. MapDraw: A microsoft excel macro for
drawing genetic linkage maps based on given genetic linkage
data. Hereditas (Beijing), 2003, 25: 317–321 (in Chinese with
English abstract)
[29] 路小春. 甘蓝型油菜编码WIP-锌指蛋白的 TT1基因家族的克
隆及在黄、黑籽之间的差异表达. 云南农业大学硕士学位论文,
云南昆明, 2006. pp 33–37
Lu X C. Molecular Cloning of Transparent Testa1 (BnTT1)
Gene Family Eoconding WIP-Zinc Finger Proteins and Dif-
ferential Expression between Yellow- and Black-Seeded Lines
of Brassica napus. MS Thesis of Yunnan Agricultural Univer-
sity, Kunming, China, 2006. pp 33–37 (in Chinese with Eng-
lish abstract)
[30] Wei Y L, Li J N, Lu J, Tang Z L, Pu D C, Chai Y R. Molecular
cloning of Brassica napus TRANSPARENT TESTA 2 gene family
encoding potential MYB regulatory proteins of proanthocyanidin
biosynthesis. Mol Biol Rep, 2006, 34: 105–120
[31] Fu F Y, Liu L Z, Chai Y R, Chen L, Yang T, Jin M Y, Ma A F, Yan
X Y, Zhang Z S, Li J N. Localization of QTLs for seed color
using recombinant inbred lines of Brassica napus in different en-
vironments. Genome, 2007, 50: 840–854
[32] Chai Y R, Lei B, Huang H L, Li J N, Yin J M, Tang Z L, Chen L.
TRANSPARENT TESTA 12 genes from Brassica napus and pa-
rental species: cloning, evolution, and differential involvement in
yellow seed trait. Mol Genet Genom, 2008, 281: 109–123
[33] 李运涛, 李加纳, 柴友荣, 杨成军, 雷波. 白菜型油菜 DFR
基因的克隆与序列分析. 分子植物育种, 2005, 3: 485–492
Li Y T, Li J N, Chai Y R, Yang C J, Lei B. Cloning and se-
quence analysis of a DFR gene from Brassica campestris L.
var. oleifera DC. Mol Plant Breed, 2005, 3: 485–492 (in Eng-
lish with English abstract)