全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(7): 1214−1222 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(31171584)和重庆市自然科学基金项目(cstc2011jjA8000g)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 刘列钊, E-mail: liezhao2003@126.com, Tel: 023-68250701
第一作者联系方式: E-mail: mazhen325@126.com, Tel: 15086738523
Received(收稿日期): 2012-11-16; Accepted(接受日期): 2013-03-11; Published online(网络出版日期): 2013-04-23.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130423.1838.022.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.01214
甘蓝型油菜籽粒含油量、蛋白质、纤维素及半纤维素含量 QTL分析
马珍珍 1,2 李加纳 1,2 Benjamin WITTKOP 3 Martin FRAUEN 4
阎星颖 1,2 刘列钊 1,2,* 肖 阳 1,2
1 西南大学农学与生物技术学院, 重庆 400716; 2 重庆市油菜工程技术研究中心, 重庆 400716; 3 Department of Plant Breeding, IFZ
Research Centre for Biosystems, Land Use and Nutrition, Justus Liebig University, Heinrich-Buff-Ring 26-32, 35392 Giessen, Germany,
4 Norddeutsche Pflanzenzucht Hans-Georg Lembke KG, 24363 Hohenlieth, Germany
摘 要: 以甘蓝型黄籽油菜 GH06 和甘蓝型黑籽油菜 P174 为亲本, 通过单粒法连续自交 8 代构建重组自交系群体,
应用 SSR标记绘制 31个连锁群(LGs)的遗传连锁图谱, 图谱总长 1437.1 cM, 相邻标记间的平均距离为 3.89 cM。对
4个不同环境下 RIL8群体中每个株系籽粒含油量、蛋白质、纤维素和半纤维素含量进行了近红外检测。性状相关性
分析表明, 含油量与其他 3个性状均表现负相关, 蛋白质含量与纤维素和半纤维素分别表现负相关和正相关。结合构
建的遗传图谱, 采用复合区间作图法分析 4个性状 QTL, 共检测到 26个 QTL, 分布在 N2、N3、N8、N9、N11、N13、
N16和 N17连锁群上, 其中 8个含油量 QTL可解释表型变异的 4.96%~21.83%; 6个蛋白含量 QTL, 可解释表型变异
的 3.12%~14.28%; 4个纤维素含量 QTL, 可解释表型变异的 4.60%~17.29%; 8个半纤维素含量 QTL, 可解释表型变异
率的 6.66%~16.68%。在 N8上, 发现有含油量 QTL与半纤维素含量 QTL重叠的区段。在 N9上, 发现有纤维素含量
QTL 与半纤维素含量 QTL 重叠的区段, 上述 2 个区段重叠 QTL 加性效应方向相反。本研究认为油菜种子含油量、
蛋白质、纤维素和半纤维素属于典型的数量性状, 受环境影响较大, 与这些 QTL 紧密相关的分子标记可为下一步分
子标记辅助育种提供一定技术支撑。
关键词: 甘蓝型油菜; 含油量; 蛋白质; 纤维素; 半纤维素; QTL
QTL Mapping for Oil, Protein, Cellulose, and Hemicellulose Contents in Seeds
of Brassica napus L.
MA Zhen-Zhen1,2, LI Jia-Na1,2, Benjamin WITTKOP 3, Martin FRAUEN 4, YAN Xing-Ying1,2, LIU
Lie-Zhao1,2,*, and XIAO Yang1,2
1 College of Agronomy and Biotechnology, Southwest University, Chongqing 400716, China; 2 Chongqing Engineering Research Center for Rapeseed,
Chongqing 400716, China; 3 Department of Plant Breeding, IFZ Research Centre for Biosystems, Land Use and Nutrition, Justus Liebig University,
Heinrich-Buff-Ring 26-32, 35392 Giessen, Germany; 4 Norddeutsche Pflanzenzucht Hans-Georg Lembke KG, 24363 Hohenlieth, Germany
Abstract: The objective of this study was to detect quantitative trait loci (QTLs) associated with oil, protein, cellulose and hemi-
cellulose contents in rapeseed. The mapping population contained 176 recombinant inbred lines (RILs, F8), which was developed
from the cross between yellow seeded female parent GH06 and black seeded male parent P174. A linkage map was constructed
using 369 simple sequence repeat (SSR) markers, which was composed of 31 linkage groups with the total length of 1437.1 cM
and the average distance of 3.89 cM between adjacent markers. We measured four quality traits of seeds in four environments.
According to correlation analysis, oil content was negatively correlated with other three traits, whereas, protein content was nega-
tively correlated with cellulose content but positively correlated with hemicellulose content. Using composite interval mapping
(CIM) method, a total of 26 QTLs distributed on linkage groups N2, N3, N8, N9, N11, N13, N16, and N17 were detected for the
four seed quality traits. Eight QTLs were associated with oil content, and the contribution of a single locus for phenotypic varia-
tion ranged from 5.0% to 21.8%. Six QTLs were detected for protein content, which explained 3.1%–14.3% of the phenotypic
variation. Four and eight QTLs were detected for cellulose and hemicellulose contents, with phenotypic contributions of
第 7期 马珍珍等: 甘蓝型油菜籽粒含油量、蛋白质、纤维素及半纤维素含量 QTL分析 1215


4.6%–17.3% and 6.7%–16.7%, respectively. Furthermore, overlapping regions were observed in linkage group N8 between QTLs
for oil content and hemicellulose content and in linkage group N9 between QTLs for cellulose content and hemicellulose content.
These results suggest that oil, protein, cellulose and hemicellulose contents are typical quantitative traits controlled by many mi-
nor-effect genes with significant influence of environment. Molecular markers linked to these QTLs might be useful in molecular
marker-assisted breeding.
Keywords: Brassica napus L.; Oil content; Protein; Cellulose; Hemicellulose; QTL
油菜(Brassica napus)是重要的油料作物, 是植物油
脂的第三大来源。菜油是菜籽的主要加工产品, 菜籽
80%的价值是通过榨取菜油体现的。含油量每提高 1个
百分点, 对产油量的贡献相当于增产菜籽 2.3~2.5 个百
分点, 可为加工企业带来可观的经济效益[1]。目前油菜
产量已提高到一定程度, 为使油菜生产效益进一步提
高, 高含油量的育种研究显得尤为重要。
籽粒中油分、蛋白质、纤维素和半纤维素在合
成代谢途径中利用共同的碳源, 且这 4 个性状之间
存在显著的相关性, 目前对含油量和蛋白质含量的
QTL 定位已有很多报道, 但是对籽粒纤维素和半纤
维素含量的 QTL定位尚未见报道。在含油量遗传研
究方面, 已定位了一些油菜种子含油量相关的 QTL,
如 Ecke等[2]在甘蓝型油菜中用 DH群体检测到 3个
与含油量有关的 QTL, Mahmood 等[3]获得了 6 个与
含油量相关的 QTL, Gül等[4]鉴定出 6个与含油量有
关的 QTL, 其中有 4 个和蛋白质含量的 QTL 连锁,
Yan 等[5]在 3 个环境下检测到 11 个与含油量有关的
QTL, 梅德圣等[6]获得了 2 个与蛋白质含量相关的
QTL, 可解释 14.1%和 15.2%的表型变异, 金梦阳等[7]
获得了 7 个与蛋白质含量相关的 QTL, 可解释
3.51%~14.66%表型变异。虽然检测到的这些 QTL数
目较多, 但大多数 QTL 的效应值较小, 较难在油菜
分子标记辅助选择育种中应用[8-9]。
DH 群体和 RIL 群体都为永久群体, 构建 RIL
群体比较费时, 而对于DH群体, 由于在花药培养过
程会对不同基因型的花粉产生选择效应, 从而破坏
DH群体的遗传结构, 造成较严重的偏分离现象, 影
响遗传作图的准确性。甘蓝型油菜属常异花授粉植
物 , 自交亲和性高 , 与白菜型油菜比较 , 一般认为
自交后代退化不明显, 或退化较缓慢[10]。目前在水
稻和燕麦中都有利用 RIL 作图的报道, 在拟南芥中,
300 个 RIL 系成了公共的作图工具[11]。本研究以含
油量较高的甘蓝型黄籽油菜 GH06 和甘蓝型黑籽油
菜 P174为亲本, 通过单粒法连续自交 8代构建重组
自交系群体, 对 RIL8群体籽粒的含油量、蛋白质、
纤维素和半纤维素含量进行了分析, 以探明这些性
状间的相关关系。进一步利用 SSR标记构建遗传连
锁图谱, 并应用复合区间作图法, 分析并初步定位
这些性状的 QTL, 旨在为分子标记辅助选择改良油
菜品种奠定基础。
1 材料与方法
1.1 亲本特征
黄籽母本 GH06 来源于甘蓝型黄籽油菜自交后
代, 含油量 44.5%, 蛋白质含量 28.1%, 纤维素含量
4.1%, 半纤维素含量 5.9%, 黄籽性状表现稳定。黑
籽父本 Pl74 为油研 2 号经定向自交选择的后代, 含
油量 42.1%, 蛋白质含量 25.1%, 纤维素含量 4.9%,
半纤维素含量 5.8%。两亲本杂交 F2通过单粒法再连
续自交 8 代, 构建重组自交系群体 RIL8, 选取其中
的 176个材料构建图谱。亲本材料由重庆市油菜工
程技术研究中心提供。
1.2 田间试验
2008 年在重庆北碚、德国吉森(Germany, Gies-
sen)及德国霍亨里特(Germany, Hohenlieth) 3个不同
的环境设置试验。重庆北碚按常规种植方式, 9月底
田间育苗, 10月底移栽。2008年在德国 2个环境中
2月中旬在温室播种, 3月移栽到大田。2009年在德
国吉森环境下 3月中旬直播到田间, 4月定苗。所有
实验均随机区组设计, 每个小区 2 行, 每行 10 株。
田间管理按常规生产方式进行, 种子完全成熟后每
家系收取 5株正常植株的种子, 自然风干后保存。
1.3 含油量、蛋白质、纤维素以及半纤维素含量
的测定
利用近红外光谱仪(Foss, NIRsystem5000)测定
RIL8 群体种子含油量 , 蛋白质 , 中性洗涤纤维素
(NDF)、酸洗涤纤维素(ADF)及酸洗涤木质素(ADL)
含量, 每份材料重复测定 2次, 取其平均值。纤维素
含量等于酸洗涤纤维素含量减去酸洗涤木质素含量,
半纤维素含量等于中性洗涤纤维素减去酸洗涤纤维
素含量。籽粒近红外分析模型由 Wittkop 等[12]构建,
模型中 NDF、ADF 和 ADL 的决定系数(R2)分别为
0.62、0.70和 0.81。
1.4 遗传连锁图谱的构建及 QTL分析
采用 JoinMap3.0 软件构建遗传连锁图谱 , 将
1216 作 物 学 报 第 39卷

LOD最小值设为 2.5。构建的遗传图谱包含 31个连
锁群, 共有 369 个标记位点, 总长 1437.1 cM, 相邻
标记间的平均距离为 3.89 cM。
采用软件 Windows QTL Cartographer 2.5 [13]及
复合区间作图(composite interval mapping, CIM)法,
进行含油量、蛋白质、纤维素以及半纤维素含量 QTL
定位和检测。进行 CIM 分析时, 选用 1 cM 的步长
(walking speed), 按照假定检测 10 和 Zmapqtl 模型
3, 选取参数 1000 次回归, 显著水平 0.01 来判断是
否存在 QTL。运行软件的结果可同时给出性状 QTL
的加性效应和表型贡献率。参照 McCouch等[14]的方
法命名 QTL, 字母“q”加上性状的名字, 即加上分别
代表油, 蛋白质, 纤维素, 半纤维素含量的 O、P、
C、HC, 后面紧跟的数字表示年份, 接着跟的字母
表示地点 , 最后一个数字表示 QTL 的序号。如
qO08Gi-1表示 2008年吉森 RIL8群体含油量的第 1
个 QTL。
2 结果与分析
2.1 群体含油量、蛋白质、纤维素以及半纤维素
含量频率分布
RIL8群体在 4个环境下的含油量、蛋白质、纤
维素以及半纤维素含量均呈明显的正态分布(图 1),
变幅范围也都表现双向超亲分离, 偏度和峰度几乎
都小于 1 (表 1)。表明含油量、蛋白质、纤维素以及
半纤维素含量是典型数量性状, 受多基因控制。这 4
个性状在德国 3 个环境下平均值都比较稳定, 而在
2008 年重庆北碚 , 蛋白质和纤维素含量平均值都
偏高, 半纤维素含量平均值偏低, 并且含油量和纤
维素含量峰度都大于 1, 说明这 2个性状受环境影响
较大。
2.2 RIL8群体各性状的相关性分析
表 2 表明, 含油量、蛋白质、纤维素和半纤维
素含量在 4 个环境下平均值之间相关性都极显著。
含油量与蛋白质、纤维素和半纤维素含量之间都存
在显著负相关, 相关系数分别为–0.501、–0.180 和
–0.797, 蛋白质含量与纤维素含量之间存在显著负
相关, 与半纤维素含量之间存在极显著正相关, 相
关系数分别为–0.318和 0.408, 纤维素与半纤维素之
间存在显著负相关, 表明要提高籽粒中含油量, 就
必须降低纤维素和半纤维素含量, 同时蛋白质含量
也随之降低。因此, 在不影响蛋白质含量的同时提
高含油量, 降低纤维素和半纤维素含量对于未来植
物育种者是新的挑战。


图 1 RIL8群体在 4个环境下 4个性状的频率分布
Fig. 1 Frequency distribution of four traits of RIL8 population in four environments

第 7期 马珍珍等: 甘蓝型油菜籽粒含油量、蛋白质、纤维素及半纤维素含量 QTL分析 1217


表 1 RIL8群体在 4个环境下 4个性状表型分布特征
Table 1 Phenotypic variation of the four traits of RIL8 population in four environments
性状
Trait
环境
Environment
范围
Range
均值
Mean
变异系数
CV (%)
标准差
SD
峰度
Kurtosis
偏度
Skewness
2008Gi 39.50–52.80 45.87 5.85 2.682 –0.567 –0.065
2009Gi 38.10–51.65 46.06 5.60 2.579 –0.137 –0.537
2008Ho 39.85–51.78 45.74 6.05 2.766 –0.626 –0.174
含油量
Oil content
2008Be 30.90–53.10 45.47 6.71 3.049 2.700 –0.702
2008Gi 19.15–27.40 23.47 6.84 1.606 –0.141 –0.144
2009Gi 18.80–28.85 22.98 6.65 1.529 1.115 0.419
2008Ho 20.23–28.03 23.86 7.18 1.714 –0.457 0.154
蛋白质含量
Protein content
2008Be 20.95–29.80 25.38 6.83 1.734 –0.327 0.006
2008Gi 3.10–6.10 4.42 12.56 0.555 0.575 0.492
2009Gi 3.15–6.40 4.88 11.66 0.569 0.045 0.245
2008Ho 3.55–6.25 4.63 11.79 0.546 –0.302 0.324
纤维素含量
Cellulose content
2008Be 4.75–11.28 6.28 12.50 0.785 10.102 1.854
2008Gi 3.85–8.35 6.34 13.64 0.865 0.092 –0.165
2009Gi 3.75–7.70 5.62 14.89 0.837 –0.275 0.219
2008Ho 4.00–8.43 6.20 13.32 0.826 –0.324 0.095
半纤维素含量
Hemicellulose
content
2008Be 2.95–5.80 4.37 10.57 0.462 0.754 0.330

表 2 4个环境下 4个性状的平均值的相关性
Table 2 Correlation coefficients of the average value of the four traits in four environments
性状
Trait
含油量
Oil
蛋白质
Protein
纤维素
Cellulose
半纤维素
Hemicellulose
含油量 Oil 1.000
蛋白质 Protein –0.501** 1.000
纤维素 Cellulose –0.180* –0.318** 1.000
半纤维素 Hemicellulose –0.797** 0.408** –0.268** 1.000
*和**分别代表在 0.05和 0.01显著水平。
*and**: significance of correlation at the 0.05 and 0.01 probability level, respectively.

2.3 引物筛选及分子标记多态性分析
利用亲本对 1921对 SSR引物进行筛选, 表现出
多态性的引物有 496对, 占引物总数的 25.8%。为减
少工作量和增加所构建的遗传图谱的准确性 , 对
496 对引物用 RIL8 群体中 176 个单株的 DNA 再次
进行筛选, 剔除了一些扩增条带较模糊、非特异性
或偏分离特别明显的引物, 最终筛选出 340 对 SSR
引物, 共获得 369个清晰易辩的多态性位点。以此构
建遗传连锁图, 其中 54个位点在部分株系中表现出
杂合性。
2.4 遗传连锁图谱的构建
利用 SSR所产生的 369个多态性标记位点进行
连锁分析, 得到一张包含 31个连锁群的甘蓝型油菜
遗传连锁图谱, 共有 223 个 SSR 标记位点, 定位到
图谱上的标记数占总标记的 60.4%, 图谱总长
1437.1 cM, 相邻标记间的平均距离为 3.89 cM。不同
连锁群上标记数介于 4~19之间, 连锁群长度变动在
15.9~87.7 cM之间。
2.5 4个环境下 4个性状的 QTL分析
从表 3和图 2可以看出, 在 RIL8群体中检测到
26个 QTL。其中在 2008年德国吉森检测到 8个, 包
括 3个含油量的 QTL, 2个蛋白质含量的 QTL, 1个
纤维素含量的 QTL和 2个半纤维素含量的 QTL, 其
中半纤维素含量的 qHC08Gi-2对表型的贡献率最大,
位于 N8 上, 解释表型变异率为 14.8%, 加性效应来
源于父本 P174。2009 年在德国吉森共检测到 6 个
QTL, 包括 2 个含油量的 QTL, 1 个蛋白质含量的
QTL, 1 个纤维素含量的 QTL, 2 个半纤维素含量的
QTL, 其中含油量的 qO09Gi-2 对表型的贡献率最大,
位于 N8 上, 解释表型变异率达到 20.3%, 加性效应
来源于母本 GH06。2008 年在德国霍亨里特共检测
到 6个 QTL, 4个性状的 QTL贡献率都较大, 包括 1
1218 作 物 学 报 第 39卷

个含油量的 qO08Ho-1位于 N8上, 解释表型变异率
达到 21.8%, 加性效应来源于母本GH06; 1个蛋白质
含量的 qP08Ho-1 位于 N2 上, 解释表型变异率为
14.3%, 加性效应来源于父本 P174; 2个纤维素含量
的 QTL分布于 N9和 N13上, qC08Ho-1解释表型变
异率为 17.3%, 加性效应来源于父本 P174; 2个半纤
维素含量的 QTL分布于 N9和 N8上, qHC08Ho-1解
释表型变异率为 16.7%, 加性效应来源于母本
GH06。2008年在重庆北碚共检测到 6个 QTL, 包括
2个含油量的 QTL, 2个蛋白质含量的 QTL和 2个半
纤维素含量的 QTL, 其中蛋白质含量的 QTL贡献率
都较低, 半纤维素含量的 qHC08Be-2 对表型的贡献
率最大, 位于 N8 上, 解释表型变异率为 15.5%, 加
性效应来源于父本 P174。
在这 4个环境下, 含油量的 4个 QTL和半纤维
素含量的 4个QTL均位于N8上, 位点距离相近, 其
连锁标记分别为 SWUC359和 SWUA03-614-280, 且
置信区间重叠。纤维素含量的 3个 QTL和半纤维素
含量的 4 个 QTL 均位于 N9 上, 且置信区间重叠。
2008年在吉森检测到的 qHC08Gi-1和 qHC08Gi-2、
2009 年在吉森检测到的 qHC09Gi-1 和 qHC09Gi-2
以及 2 0 0 8 年在北碚检测到的 q H C 0 8 B e - 1 和
qHC08Be-2分别处于 N9 (32.8 cM)和 N8 (11.7 cM)
上同一位置, 位于 N9 的半纤维素含量 QTL 加性效

表 3 4个环境下含油量、蛋白质、纤维素和半纤维素含量的 QTL分析结果
Table 3 QTL mapping of oil, protein, cellulose and hemicellulose contents in four environments
数量性状位点
QTL
连锁群
LG
LOD 位置
Position
最近的标记
Nearest marker
表型变异
R2 (%)
加性效应
Additive
qO08Gi-1 N8-2 5.17 8.0 SWUC475 8.4 –0.8494
qO08Gi-2 N8-3 4.93 14.4 SWUC359 80.0 –0.8574
qO08Gi-3 N11 3.90 21.3 CB10364 7.9 0.8551
qP08Gi-1 N3 5.39 60.2 SWUA03-1867-252 3.3 –0.4320
qP08Gi-2 N8-1 3.88 38.4 BRAS011 4.6 –0.4019
qC08Gi-1 N9 5.32 30.8 SWUC827 12.4 0.2244
qHC08Gi-1 N9 3.96 32.8 SWUC827 11.5 –0.3625
qHC08Gi-2 N8-3 5.96 11.7 SWUA03-614-280 14.8 0.3693
qO09Gi-1 N9 4.81 9.0 SWUC1014 5.0 0.6480
qO09Gi-2 N8-3 7.89 13.7 SWUC359 20.3 –1.2601
qP09Gi-3 N17 3.11 6.0 SNRH63 4.3 –0.3367
qC09Gi-1 N9 5.14 32.8 SWUC827 14.5 0.2450
qHC09Gi-1 N9 3.04 32.8 SWUC827 6.7 –0.2698
qHC09Gi-2 N8-3 5.73 11.7 SWUA03-614-280 12.9 0.3294
qO08Ho-1 N8-3 8.54 11.7 SWUA03-614-280 21.8 –1.3677
qP08Ho-1 N2 5.92 40.4 SWUC117 14.3 0.8007
qC08Ho-1 N9 5.77 23.5 SWUC791 17.3 0.2589
qC08Ho-2 N13-2 4.44 0 KS10040F 4.6 0.1187
qHC08Ho-1 N9 6.06 23.5 SWUC791 16.7 –0.3868
qHC08Ho-2 N8-3 6.44 13.7 SWUC359 12.0 0.3050
qO08Be-1 N9 2.79 11.7 SWUA09-157-274 8.9 1.1653
qO08Be-3 N8-3 2.50 9.7 SWUA03-614-280 5.5 –0.7277
qP08Be-1 N8-3 2.85 24.0 Ra3-H09 3.1 –0.3422
qP08Be-2 N16 3.15 33.5 Na10-B08 3.2 0.3298
qHC08Be-1 N9 5.25 32.8 SWUC827 11.0 –0.1727
qHC08Be-2 N8-3 5.69 11.7 SWUA03-614-280 15.5 0.1884
qO08Gi: 2008年吉森含油量的 QTL; qP08Gi: 2008年吉森蛋白质含量的 QTL; qC08Gi: 2008年吉森纤维素含量的 QTL; qHC08Gi:
2008年半纤维素含量的 QTL。
qO08Gi: QTLs of oil content in Giessen in 2008; qP08Gi: QTLs of protein content in Giessen in 2008; qC08Gi: QTLs of cellulose content
in Giessen in 2008; qHC08Gi: QTLs of hellcellulose content in Giessen in 2008.
第 7期 马珍珍等: 甘蓝型油菜籽粒含油量、蛋白质、纤维素及半纤维素含量 QTL分析 1219



图 2 甘蓝型油菜种子含油量、蛋白质、纤维素及半纤维素含量的 QTL在遗传图谱上的分布情况
Fig. 2 Putative QTL locations of oil, protein, cellulose, and hemicellulose contents in rapeseed in the genetic linkage map

应均来源母本 GH06, 位于 N8 上的半纤维素含量
QTL加性效应均来源父本 P174。2009年在吉森测得,
纤维素含量的 qC09Gi-1 与半纤维素含量的 qHC09-
Gi-1在 N9上图距为 32.8 cM处有重叠, 这两个 QTL
紧密连锁 , qC09Gi-1 加性效应来源于父本 P174,
qHC09Gi-1加性效应来源于母本 GH06; 2008年在霍
亨里特测得, 纤维素含量的 qC08Ho-1 与半纤维素含
量的 qHC08Ho-1在N9上图距为 23.5 cM处也有重叠,
加性效应相反, qC08Ho-1加性效应来源于父本 P174,
qHC08Ho-1加性效应来源于母本 GH06; 初步分析认
为, 含油量与半纤维素含量的 QTL 紧密连锁, 纤维
素含量与半纤维素含量的 QTL紧密连锁。
1220 作 物 学 报 第 39卷

3 讨论
作图群体在遗传图谱构建中占有十分重要的地
位, 不同类型的作图群体会影响遗传图谱的精确度
和 QTL检测效率。RIL群体在连续自交过程中染色
体配对和重组增加, 因而可以更精确地定位那些紧
密连锁的位点, 提高作图分辨率[15]。DH群体的遗传
结构直接反映 F1配子中基因的分离和重组, 与 BC1
群体一样, 作图效率最高。但是花药培养技术是制
约 DH群体建立的一个关键因素。Ferreira等[16]比较
4 种作图群体, 认为 RIL 群体在连锁群上相邻标记
间的距离小于 DH群体。Xu等[17]对 6个水稻群体的
遗传图谱研究发现, DH群体与 RIL群体相比, 产生
的偏分离频率较低。He等[18]以 ZYQ8 (籼稻)和 JXI7
(粳稻)为亲本配置组合, 分别构建 RIL群体和 DH群
体, 并且应用 RFLP 和 SSR 标记分别构建水稻遗传
连锁图谱, 以 RIL 群体构建的遗传图谱总长为 1465
cM, 以 DH 群体构建的遗传图谱总长为 2079 cM, 在
P<0.05和 P<0.01时, RIL群体中偏分离的标记分别
占 48.7%和 27.3%, 而 DH群体中偏分离的标记分别
占 37.1%和 18.2%, 说明 DH群体比 RIL群体出现偏
分离的概率小。并且比较 RIL 群体和 DH 群体的 6
个农艺性状的 QTL结果发现, 两个群体中有许多共
同的 QTL位点。不同的实验室根据自身的实际条件
选择不同类型的作图群体, 这两种类型的作图群体
各有自己的优缺点。
甘蓝型油菜已公开发表并进行定位研究的图谱
所用的标记主要为 RFLP、RAPD、AFLP、SSR 和
SRAP, 而本研究定位所用图谱全部是 SSR标记, 并
且部分 SSR引物是根据已经测序的白菜和甘蓝基因
组序列设计的, 可准确地进行遗传图谱的染色体定
位。本研究在构建连锁图时, 利用亲本对 1921 对
SSR 引物进行筛选, 其中具有多态性的 SSR 引物有
496 对, 而在 RIL8 群体中重复性好、条带清晰可读
的 SSR引物只有 340对, 共获得 369个多态性位点,
这可能是亲本间遗传距离较近造成的。369个多态性
标记位点中有 54个位点(14.6%)表现出杂合特性。由
于构建连锁图谱时涉及到大量的DNA标记座位, 因
而虽然多数标记座位已达到或接近完全纯合, 但仍
有一些标记座位存在较高的杂合率, 有的高达 20%
以上[19]。在最终构建的遗传连锁图中, 仅有 223 个
SSR标记进入了连锁群, 146个标记位点未进入连锁
群, 这可能是由于这些标记与相邻标记间的遗传距
离过大, 或者是读带时出现误差。本研究获得的遗
传连锁群大部分能与国际通用的连锁图对应, 而且
鉴定出多个单个位点贡献率较高的 QTL, 可用与其
紧密连锁的 SSR标记对油分、蛋白质、纤维素和半
纤维素含量等品质性状进行辅助选择, 对油菜品质
育种有重要的理论指导意义。
对油菜种子含油量的遗传研究认为, 种子含油
量主要受母体基因型控制, 同时也受胚基因型及温
度、光照、水和土壤等环境因素的影响[20-23], 控制
含油量的基因具有加性和显性作用[24-25], 并存在基
因型与环境的互作[26]。Zhao等[27]利用一个来源于欧
洲与中国甘蓝型油菜品种间杂交获得的 DH 群体,
在欧洲、中国的 4个环境种植, 分析其含油量 QTL,
认为控制含油量基因主要表现为加性效应及加-加
上位性效应。戴维等[28]研究也认为含油量以加性基
因效应为主, 同时受到非加性效应的控制。含油量
和蛋白质含量都是甘蓝型油菜的重要品质性状, 大
量的研究表明两者存在显著的负相关[29]。本研究中
RIL8 群体含油量和蛋白质的相关系数为负值, 且达
到了极显著水平, 进一步证实控制蛋白质含量与含
油量的 QTL存在一定连锁关系, 但这并不排除控制
含油量和蛋白质含量的基因独立存在。在 Gül 等[4]
定位的 QTL中, 有 2个与含油量有关, 1个与蛋白质
含量有关, 它们在遗传上可能是相互独立的。本研
究定位的 8个与含油量有关的 QTL和 6个与蛋白质
含量有关的 QTL分别位于不同的连锁群, 说明它们
在遗传上也可能是相互独立的。经典的数量遗传学
认为性状相关是由于基因多效性或者基因的紧密连
锁引起的。Qiu 等[30]利用(Tapidor/NY7)油菜 DH 系
共获得 7个与含油量相关的QTL, 分别位于N1、N3、
N4、N8、N12、N13和 N17连锁群, 其贡献率都较小,
为 5.4%~9.9%。张洁夫等[31]利用 APL01/M083BC1F1
共获得 5个与含油量相关的QTL, 分别位于N1、N8、
N10和 N13连锁群, 可解释 5.20%~18.12%的表型变
异。Burns等[32]利用 Tapidor与 Victor的代换系获得
7个与含油量相关的 QTL, 分别位于 N3、N6、N8、
N13、N14、N18 和 N19 连锁群, 其效应值不大, 为
–0.49~1.24。上述 3个研究结果所获得的油菜含油量
QTL 主要集中在 N1、N3、N8、N13、N18 和 N19
连锁群。Cao等[33]利用复合区间作图法分析(Tapidor/
NY7) DH群体在 11个环境下的含油量, 检测到 7个
与含油量相关的 QTL 集中位于 N8 上, 解释表型变
异率为 4.11%~14.72%。本研究获得了 9个含油量的
QTL, 其中 4个集中在 N8上, 与前人研究结果基本
第 7期 马珍珍等: 甘蓝型油菜籽粒含油量、蛋白质、纤维素及半纤维素含量 QTL分析 1221


一致, 且贡献率相对较大。由于不同遗传图谱上所
利用的分子标记不同, 这些 QTL的具体位置是否相
同还有待进一步研究。纤维素和半纤维素含量的
QTL目前尚未见报道。在 N8和 N9上存在影响同一
性状的不同 QTL聚集在一起的现象, 可能是同一位
点的复等位基因在多倍体形成过程中发生染色体重
排所致。同时也在 N8上检测到了 4个半纤维素含量
的 QTL, 且置信区间存在重叠。表明在提高含油量
育种过程中也将与含油量等位基因紧密连锁的高半
纤维素含量等位基因带入改良或育成的品种中。本
研究中纤维素和半纤维素之间存在极显著的负相关,
在 N9上出现 QTL簇, 在 N9上检测到 2个控制含油
量、3 个控制纤维素含量和 4 个控制半纤维素含量
的 QTL, 其中控制纤维素含量与控制半纤维素含量
的 QTL置信区间存在重叠, 说明它们紧密连锁。这
对甘蓝型油菜分子标记辅助育种的发展具有重要意
义。因此, 借助 QTL 定位结果, 采用分子标记辅助
选育高含油量、高蛋白质、低纤维素和低半纤维素
含量的油菜品种仍然具有一定潜力。本研究目前得
到了油菜籽粒 4 个品质性状的初步定位结果, 下一
步的工作重点是进一步加密对贡献率高的含油量、
纤维素和半纤维素含量 QTL区段的分子标记, 同时
将QTL区段的遗传图谱与已经测序的甘蓝和白菜基
因组比对, 筛选可能的候选基因。
4 结论
4个环境下含油量与蛋白质、纤维素和半纤维素
之间都存在显著负相关, 其中半纤维素是影响含油
量的一个重要因素。含油量的 QTL大部分处于同一
连锁群, 且距离较近, qO08Ho-1 解释了 21.8%的表
型变异, 具有最大的遗传效率, 并且在 N8 上, 含油
量的QTL与半纤维素含量的QTL紧密连锁, 说明后
者在油脂合成中具负效应, 因此, 在高含油育种中
应对半纤维素进行负向选择。
References
[1] Wang H-Z(王汉中). Strategy for rapeseed genetic improvement
in China in the coming fifteen years. Chin J Oil Crop Sci (中国油
料作物学报), 2004, 26(2): 98–101 (in Chinese with English ab-
stract)
[2] Ecke W, Uzunova M, Weissleder K. Mapping the genome of
rapeseed (Brassica napus L.): II. Localization of genes control-
ling erucic acid synthesis and seed oil content. Theor Appl Genet,
1995, 91: 972–977
[3] Mahmood T, Rahman M H, Stringam G R, Yeh F, Good A G.
Identification of quantitative trait loci (QTL) for oil and protein
contents and their relationships with other seed quality traits in
Brassica juncea. Theor Appl Genet, 2006, 113: 1211–1220
[4] Gül M, Becker H C, Ecke W. QTL mapping and analysis of
QTL × nitrogen interactions for protein and oil contents in Bras-
sica napus L. In: 11th Int. Rapeseed Congress, Copenhagen,
Denmark. 6–10 July, 2003. pp 91–93
[5] Yan X Y, Li J N, Fu F Y, Jin M Y, Chen L, Liu L Z. Co-location
of seed oil content, seed hull content and seed coat color QTL in
three different environments in Brassica napus L. Euphytica,
2009, 170: 355–364
[6] Mei D-S(梅德圣), Zhang Y(张垚), Li Y-C(李云昌), Hu Q(胡琼),
Li Y-D(李英德), Xu Y-S(徐育松). Identification of quantitative
trait loci for oil, protein and glucosinolate content in Brassica
napus. Chin Bull Bot (植物学报), 2009, 44(5): 536–545 (in Chi-
nese with English abstract)
[7] Jin M-Y(金梦阳), Li J-N(李加纳), Fu F-Y(付福友), Zhang
Z-S(张正圣), Zhang X-K(张学昆), Liu L-Z(刘列钊). QTL
analysis of oil and hull content in Brassica napus L. Sci Agric Sin
(中国农业科学), 2007, 40(4): 677–684 (in Chinese with English
abstract)
[8] Zhang S F, Ma C Z, Zhu J C, Wang J P, Wen Y C, Fu T D. Ge-
netic analysis of oil content in Brassica napus L. using mixed
model of major gene and polygene. Acta Genet Sin, 2006, 33:
171–180
[9] Wang D L, Zhu J, Li Z K, Paterson A H. Mapping QTLs with
epistatic effects and QTL × environment interactions by mixed
linear model approaches. Theor Appl Genet, 1999, 1255–1264
[10] Liu H-B(刘宏波), Liu Z-S(刘忠松). Research on distant hy-
bridization compatibility of rape. Crop Res (作物研究), 2006, (5):
456–458 (in Chinese with English abstract)
[11] Lister C, Dean C. Recombinant inbred lines for mapping RFLP
and phenotypic markers in Arabidopsis thaliana. Plant J, 1993, 4:
745–750
[12] Wittkop B, Snowdon R J, Friedt W. New NIRS Calibrations for
fiber fractions reveal broad genetic variation in Brassica napus
seed quality. J Agric Food Chem, 2012, 60: 2248–2256
[13] Wang S, Basten C J, Zeng Z B. Windows QTL cartographer. Ver-
sion 2.5 [computer program] department of statistics, North
Carolina State University, Raleigh, NC. 2006. http://statgen.ncsu.
edu/qtlcart/WQTLCart.htm
[14] McCouch S R, Cho Y G, Yano M, Paul E, Blinstrub M, Mori-
shima H, Kinoshita T. Report on QTL nomenclature. Rice Genet
Newsl, 1997, 14: 11–13
[15] Burr B, Burr F A. Recombinant inbreds for molecular mapping in
maize: theoretical and practical considerations. Trends Genet,
1991, 7: 55–60
[16] Ferreira A, Silva M F, da Silva L C, Cruz C D. Estimating the ef-
fects of population size and type on the accuracy of genetic maps.
1222 作 物 学 报 第 39卷

Genet Mol Biol, 2006, 29: 187–192
[17] Xu Y, Zhu L, Xiao J, Huang N, McCouch S R. Chromosomal re-
gions associated with segregation distortion of molecular markers
in F2 backcross double haploid and recombinant inbred popula-
tions in rice (Oryza sativa L). Mol Gen Genet, 1997, 253:
535–545
[18] He B, Li J Z, Zheng X W, Shen L S, Lu C F, Chen Y, Zhu L H.
Comparison of molecular linkage maps and agronomic trait loci
between DH and RIL populations derived from the same rice
cross. Crop Sci, 2001, 41: 1240–1246
[19] Li W M, Tang D Z, Wu W R, Lu H R, Worland A J. A molecular
map based on an indica/indica recombinant inbred population
and its comparison with an existing map derived from indica/ja-
ponica cross in rice. Chin J Rice Sci, 2000, 14(2): 71–78
[20] Al-Turki A I, Dick W A. Myrosinase activity in soil. Soil Sci Soc
Am J, 2003, 67: 139–145
[21] Garzon G A. Effect of oil content and pH on the physicochemical
of rape oil composites properties. Cereal Chem, 2003, 80: 2–5
[22] Zhang Z-L(张子龙), Wang G-X(王贵学), Tang Z-L(唐章林),
Chen L(谌利 ), Li J-N(李加纳 ). Optimization of integrated
agro-nomic technology for high oil content cultivation of “Yu-
huang 1”. J Southwest Agric Univ (Nat Sci) (西南农业大学学报),
2004, 26(4): 401–404 (in Chinese with English abstract)
[23] Wu J(武杰), Li B-Z(李宝珍), Chen L(谌利), Tang Z-L(唐章林),
Wang Z-Y(王正银), Li J-N(李加纳). Effects of different fertilizer
levels on oil content of yellow-coated rapeseed (Brassica napus
L.). Chin J Oil Crop Sci (中国油料作物学报), 2004, 26(4):
59–62 (in Chinese with English abstract)
[24] Shen J X, Fu T D, Yang G S, Ma C Z, Tu J X. Genetic analysis of
rapeseed self-incompatibility lines reveals significant heterosis of
different patterns for yield and oil content traits. Plant Breed,
2005, 124: 111–116
[25] Wu J G, Shi C H, Zhang H Z. Partitioning genetic effects due to
embryo, cytoplasm and maternal parent for oil content in oilseed
rape (Brassica napus L). Genet Mol Biol, 2006, 29: 533–538
[26] Hu Z-L(胡中立), Liu H-L(刘后利). Combining ability analysis
for quality characters of Brassica napus and possible approaches
of obtaining new germplasms of low glucosinolate content. Acta
Agron Sin (作物学报), 1989, 15(3): 221–229 (in Chinese with
English abstract)
[27] Zhao J, Becker H C, Zhang D, Zhang Y, Ecke W. Oil content in a
European × Chinese rapeseed population: QTL with additive and
epistatic effects and their genotype environment interactions.
Crop Sci, 2005, 45: 51–59
[28] Dai W(戴维), Niu Y-Z(牛应泽), Guo S-X(郭世星), Jiang J(蒋俊).
Analysis of heterosis and combining ability in oil content in
Brassica napus L. under different environments. Southwest China
J Agric Sci (西南农业学报), 2008, 21(3): 581–585 (in Chinese
with English abstract)
[29] Si P, Rodney J M, Nick G, David W T. Influence of genotype and
environment on oil and protein concentrations of canola (Bras-
sica napus L.) grown across southern Australia. Aust J Agric Res,
2003, 54: 397–407
[30] Qiu D, Morgan C, Shi J, Long Y, Liu J, Li R, Zhuang X, Wang Y,
Tan X, Dietrich E, Weihmann T, Everett C, Vanstraelen S,
Beckett P, Fraser F, Trick M, Barnes S, Wilmer J, Schmidt R, Li J,
Li D, Meng J, Bancroft I. A comparative linkage map of oilseed
rape and its use for QTL analysis of seed oil and erucic acid con-
tent. Theor Appl Genet, 2006, 114: 67–80
[31] Zhang J-F(张洁夫), Qi C-K(戚存扣), Pu H-M(浦惠明), Chen
S(陈松), Chen F(陈锋), Gao J-Q(高建芹), Chen X-J(陈新军),
Gu H(顾慧), Fu S-Z(傅寿仲). Inheritance and QTL identification
of oil content in rapeseed (Brassica napus L.). Acta Agron Sin (作
物学报), 2007, 33(9): 1495–1501 (in Chinese with English ab-
stract)
[32] Burns M J, Barnes S R, Bowman J G, Clarke M H E, Werner C P,
Kearsey M J. QTL analysis of an intervarietal set of substitution
lines in Brassica napus: I. Seed oil content and fatty acid compo-
sition. Heredity, 2003, 90: 39–48
[33] Cao Z Y, Tian F, Wang N, Jiang C C, Lin B, Xia W, Shi J Q, Long
Y, Zhang C Y, Meng J L. Analysis of QTLs for erucic acid and oil
content in seeds on A8 chromosome and the linkage drag be-
tween the alleles for the two traits in Brassica napus. J Genet
Genomics, 2010, 37: 231–240