全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(5): 839−847 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(30471098)和国家高新技术研究发展计划(863计划)项目(2006AA10A113)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 刘忠松, E-mail: zsliu48@sohu.com; Tel: 0731-4618158
第一作者联系方式: E-mail: liuxianjun520615@163.com; Tel: 0731-4635290 **共同第一作者
Received(收稿日期): 2008-10-14; Accepted(接受日期): 2009-01-17.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00839
芥菜型油菜黄籽性状的遗传、基因定位和起源探讨
刘显军 袁谋志** 官春云 陈社员 刘淑艳 刘忠松*
湖南农业大学油料作物研究所, 湖南长沙 410128
摘 要: 油菜种皮颜色既是一个形态指示性状, 又与种子休眠和品质有关。以芥菜型油菜种皮颜色分离的 2个 BC6F2
群体为作图群体, 用微卫星(SSR)等标记进行连锁定位, 并用定位标记对 22 份材料进行关联分析, 通过反转录-聚合
酶链反应(RT-PCR)分析 12份材料种皮中 4-二氢黄酮醇还原酶(DFR)、花色素合酶(ANS)和花色素还原酶(ANR)基因的
表达, 对 6 份黄籽材料的种皮颜色基因等位性进行测定, 结果将芥菜型油菜控制种皮颜色的 2 个基因位点分别定位到
A9和 B3连锁群, 并找到其两侧紧密连锁标记, 发现黄籽材料种皮颜色基因位点附近 0.9 cM和 1.5 cM区域高度保守,
所有黑色种皮中 DFR、ANS和 ANR基因均表达, 所有黄色种皮中 DFR和 ANS均不表达, 但 ANR基因表达或不表达, 黄
籽材料的种皮颜色基因等位。根据这些结果结合前人研究, 认为芥菜型油菜种皮颜色基因是调控基因, 黄籽为单一起源。
关键词: 芥菜型油菜; 种皮颜色; 基因定位; 关联分析; 等位性测定; 基因表达
Inheritance, Mapping, and Origin of Yellow-Seeded Trait in Brassica juncea
LIU Xian-Jun, YUAN Mou-Zhi**, GUAN Chun-Yun, CHEN She-Yuan, LIU Shu-Yan, and LIU Zhong-Song*
Oilseed Research Institute, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
Abstract: Seed coat color is not only a morphological indicator but also association with dormancy and quality of seed in
Braasica. The color of seed coat is commonly accepted to be controlled by two overlapped recessive loci in B. juncea. Chemical
analysis and p-dimethylaminocinnamaldehyde (DMACA) staining confirmed the absence of proanthocyanidin in yellow seed coat.
Dihydroflavonol 4-reductase (DFR), anthocyanidin synthase (ANS), and anthocyanidin reductase (ANR) are the key enzymes for
producing proanthocyanidins in seed coat, and genes encoding DFR, ANS, and ANR are not expressed in the transparent testa of
B. juncea yellow seeds. In this study, two BC6F2 populations derived from Sichuan Yellow (yellow-seeded) × Purple-Leaf Mus-
tard (black-seeded) were used to map the QTLs for seed coat color in B. juncea using SSRs and SCARs. Twenty-two B. juncea
accessions collected from all over the world were genotyped for association analysis using the markers mapped. The expressions
of the genes encoding DFR, ANS, and ANR in seed coat 20 d after pollination were investigated using RT-PCR in 12 accessions.
The allelism test was carried out by a diallel cross for the six yellow-seeded accessions from China, Canada, India, and Russia. On
linkage groups A9 and B3, two loci controlling seed coat color, A and B, were mapped with 22 flanking markers. The closest
markers flanking locus A on A9 linkage group were the codominant markers SCM08 and Ni4-C09, which were 0.5 cM and 1.6
cM apart from the locus, respectively. On one side of locus B on B3 linkage group, SSR marker CB10298 was also a codominant
marker with 0.8 cM distance to the locus, and a RAPD marker S1096-700 distributed on the other side of the locus with a distance
of 3.3 cM. According to association analysis, highly conserved chromosomal regions that were 0.9 cM and 1.5 cM around the two
loci were identified in all the yellow-seeded accessions. Based on RT-PCR detection, the DFR and ANS genes expressed in all
black-seeded accessions but not in the yellow-seeded accessions. The ANR gene expressed strongly in all black-seeded accessions,
but expressed weakly or even not expressed in the yellow-seeded accessions. The allelism test showed that F1 plants of 15 combi-
nations produced yellow seeds, indicating the allelic loci for seed coat color in these parents. Therefore, complemented with ear-
lier studies, the gene controlling seed coat color is proposed a transcription-factor-coding gene and all the yellow-seeded acces-
sions deriving from a single origin in B. juncea.
Keywords: Brassica juncea; Seed coat color; Genetic mapping; Association analysis; Allelism; Gene expression

840 作 物 学 报 第 35卷

种皮颜色不仅是一个形态指示性状, 而且与作
物驯化有关[1], 还关系到油菜的品质。黄色种皮油菜
(简称黄籽油菜)比相同遗传背景的黑色种皮油菜(黑
籽油菜)种皮薄, 油含量高3~5个百分点, 榨出的油不
含色素、油质清亮, 木质素、纤维素含量低, 饼粕饲
用价值高[2]。
油菜种子成熟时种皮有黄、褐和黑等颜色。黄
籽油菜种皮中不能合成、积累色素而使种皮透明 ,
种子呈胚的颜色(黄色), 而黑色种子、褐色种子种皮
积累色素。黑褐色种皮与透明种皮的差异在于其原
花色素的有无[3-6]。透明种皮中无原花色素是 4-二氢
黄酮醇还原酶(DFR)、花色素合酶(ANS)和花色素还
原酶(ANR, 即 BAN)基因不表达所致[6-7]。
芥菜型油菜种皮颜色多样 , 天然黄籽材料多 ,
占芥菜型油菜资源 50.51%[2,8]。其种皮颜色以质量性
状遗传, 一般由 2对隐性重叠基因控制[9-13], 个别研
究认为是由 2 个上位互作的基因位点控制或单基因
位点控制[2]。但不同黄色种子材料种皮颜色基因之
间的等位性关系未见报道。对黄籽基因的定位前人
的研究找到一些与种皮颜色基因连锁的标记[12,14-17],
但标记与基因连锁程度和标记的实用性有待提高。
本研究以芥菜型油菜种皮颜色回交分离群体和
所收集的种质资源为材料, 利用微卫星(SSR)标记、
序列相关扩增多态性(SRAP)标记、序列特异扩增
(SCAR)标记和随机扩增多态性 DNA(RAPD)标记等
分子标记进行基因定位和关联分析, 通过反转录-聚
合酶链反应(RT-PCR)分析不同地区来源的芥菜型油
菜黄籽、黑籽材料种皮 DFR、ANS和 ANR等基因表
达情况, 对不同黄籽材料进行等位性测定, 建立芥
菜型油菜种皮颜色基因位点所在区域遗传连锁图 ,
比较该区域的保守性, 为油菜黄籽分子标记辅助选
择建立实用标记, 为揭示芥菜型油菜黄色种皮调控
基因的起源和进化提供依据, 为图位克隆油菜种皮
颜色调控基因奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试芥菜型油菜(Brassica juncea)种质资源及其
种皮颜色和来源见表 1。作图群体的构建采用四川黄
籽(SY, 黄色种子)为轮回亲本、紫叶芥(PM, 黑色种

表 1 本实验所利用的芥菜型油菜资源
Table 1 Accessions of Brassica juncea used in this study
编号
Code
材料名称
Accession
种皮颜色
Seed coat color
来源
Origin
Y1 四川黄籽 Sichuan Yellow (SY) 黄 Yellow 中国四川 Sichuan, China
Y2 来凤芥菜 Laifen Mustard 黄 Yellow 中国湖北 Hubei, China
Y3 J0006 黄 Yellow 印度 India
Y4 JR049 黄 Yellow 印度 India
Y5 加芥 Canadian Mustard 黄 Yellow 加拿大 Canada
Y6 Domo 黄 Yellow 加拿大 Canada
Y7 努西纳 Nuxina 黄 Yellow 俄罗斯 Russia
Y8 陕北芥菜 Shaanbei Mustard 黄 Yellow 中国陕西 Shaanxi, China
Y9 Cutlass 黄 Yellow 加拿大 Canada
Y10 巴 1 Ba 1 黄 Yellow 巴基斯坦 Pakistan
Y11 巴 2 Ba 2 黄 Yellow 巴基斯坦 Pakistan
Y12 9-43 黄 Yellow 巴基斯坦 Pakistan
Y13 内蒙大黄芥 Neimeng Yellow 黄 Yellow 中国内蒙古 Inner Mongolia, China
Y14 会理高足黄油菜 Huili Tall Yellow 黄 Yellow 中国四川 Sichuan, China
B1 紫叶芥 Purple-leaf Mustard (PM) 黑 Black 中国湖南 Hunan, China
B2 芥油 1号 Oilseed Mustard 1 黑 Black 中国陕西 Shaanxi, China
B3 德庆大粒 Deqing Big Seed 黑 Black 中国西藏 Tibet, China
B4 Varuna 黑 Black 印度 India
B5 藏油 1号 Zangyou 1 黑 Black 中国西藏 Tibet, China
B6 84178 黑 Black 中国西藏 Tibet, China
B7 溧阳苦菜 Liyang Mustard 黑 Black 中国江苏 Jiangsu, China
B8 Brown Mustard 黑 Black 加拿大 Canada
第 5期 刘显军等: 芥菜型油菜黄籽性状的遗传、基因定位和起源探讨 841




图 1 芥菜型油菜种皮颜色近等基因系培育和作图群体构建过程
Fig. 1 Development of near-isogenic lines (NILs) with different
seed coat colors and construction of mapping populations in
Brassica juncea
SY: Sichuan Yellow

子)为供体亲本连续回交方法[9], 详细过程见图 1。
1.2 种皮颜色的考察
供试材料在种子发育早期用香草醛染色法 [6]鉴
定, 在种子成熟期(授粉 40 d后)于田间直接观察[12]。
1.3 基因组 DNA的提取
油菜植株长至 4~5 片真叶时, 取 1 g 新鲜叶片,
采用 CTAB法提取总 DNA[6]。分析分离群体时提取
单株的基因组 DNA, 分析种质资源材料时以 5 株植
株的混合样品提取总 DNA。
1.4 RAPD、SRAP、SCAR 和 SSR 反应体系构
建与扩增产物电泳检测
所有 PCR 均在 MJ PTC-200 上进行, 反应总体
积 20 μL。RAPD反应程序为 94℃预变性 4 min; 94℃
变性 50 s, 37℃退火 45 s, 72℃延伸 80 s; 循环 39次,
最后 72℃延伸 6 min。SRAP 反应程序为 94℃预变
性 4 min; 94℃变性 1 min, 35℃退火 50 s, 72℃延伸 1
min; 循环 4次, 再次 94℃变性 1 min, 50℃退火 50 s,
72℃延伸 1 min; 循环 32次, 最后 72℃延伸 6 min。
SCAR反应程序为 94℃预变性 4 min; 94℃变性 50 s,
(Tm–5 )℃ 退火 45 s, 72℃延伸 50 s; 循环 35次, 最后
72℃延伸 6 min。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 32次, 最后 72℃延伸 6 min。
RAPD、SRAP 和 SCAR 反应产物采用 2%琼脂
糖凝胶电泳, 溴化乙锭染色检测, SSR扩增产物采用
10%的聚丙烯酰胺凝胶电泳分离, 银染检测。
1.5 引物筛选
以紫叶芥(PM)、四川黄籽(SY)及其近等基因系
NILA和 NILB为材料, 对 500条 10-mer随机引物、
270对 SRAP[18]引物组合和 175对 SSR[19]引物进行多
态性筛选。SCAR引物序列参考 Negi等[14]和 Yan[17]
的报道。 RAPD 标记 S1096-700 的引物序列为
5′-CTTTCGAGGG-3′。所有引物均由 Invitrogen公司
合成。
1.6 遗传图构建
用在亲本和近等基因系间表现多态性的引物建
立遗传标记, 标记与控制种皮颜色的基因位点间的
连锁关系如表 2 所述。将连锁标记用于作图群体单
株基因型分析。共显性标记单株基因型记为 A、B
或H, 显性相引标记记为A或C, 显性相斥标记记为
B或D。基于单株基因型分析结果采用MapMaker 3.0
软件进行遗传作图, 设置 LOD值大于 3.0, 最大图距
为 40 cM, 采用 Kosambi 作图函数进行遗传距离转
换, 采用 Mapchart绘制连锁图。
1.7 种皮颜色与标记的关联分析
用连锁标记对表 1所列材料的基因型进行分析,
统计不同材料的标记基因型 , 按照文献[20]介绍的
方法计算标记与种皮颜色基因位点之间的 D、R2值,
采用案例-对照研究法(case-control study)计算 χ2值,
进行关联分析。
1.8 种皮基因表达的 RT-PCR分析
根据以前研究结果[6-7], 对 12 份芥菜型油菜资
源(表 1)从授粉后 20 d的种子剥取种皮, 提取种皮总
RNA, 反转录为 cDNA。根据已克隆的芥菜型油菜相
应基因的序列[6,21]设计引物(表 3)。PCR 扩增程序如
下: 94℃预变性 4 min; 94℃变性 50 s, 引物(Tm–5℃)
左右退火 50 s, 72℃延伸时间以设计引物时预计产物
的长度确定为延伸速率 1 000 bp min−1, 循环 39 次;
最后 72℃延长 6 min。以看家基因 Actin为对照。
1.9 黄色种皮基因等位性测定
根据上述有关研究的结果, 选择四川黄籽、鼎
城黄籽(湖南)、内蒙大黄芥、努西纳、Cutlass和 J0006
等 6份黄籽资源(来自 4个国家)进行双列杂交, 获得
15 个组合 F1, 将其在湖南秋季盆播和在甘肃夏播,
成熟时考察 F1植株收获种子的颜色, 以研究不同黄
籽材料中种皮颜色基因的等位性。
2 结果与分析
2.1 芥菜型油菜种皮颜色的遗传分析
紫叶芥×四川黄籽 F2代、BC1代分离结果表明种
皮颜色是由 2 个重叠基因位点控制[9,17]。表 4 表明,
A、B两个作图群体都只有单个控制种皮颜色基因位
842 作 物 学 报 第 35卷

表 2 标记与种皮颜色基因的连锁关系
Table 2 Linkage of markers with the loci controlling seed coat color
亲本和近等基因系及其基因型
Parents and NILs and their genetypes 基因位点
Locus
连锁标记的遗传类型
Genetic type of marker
linked to the locus SY(aabb) PM(AABB) NILA(AAbb) NILB(aaBB)
定位群体
The mapping population

显性相斥Dominant in repulsion + － － + A
显性相引 Dominant in coupling － + + － A
A/a
共显性 Codominant 1 2 2 1 A

显性相斥Dominant in repulsion + － + － B
显性相引 Dominant in coupling － + － + B
B/b
共显性 Codominant 1 2 1 2 B
SY: Sichuan Yellow; PM: Purple-leaf Mustard. “+” and “−” represent presence or absence of a dominant marker locus. “1” and “2”
represent the two alleles of a codominant marker locus, which are amplified from both parents SY and PM.

表 3 RT-PCR分析所用的引物序列
Table 3 The primer sequences used for RT-PCR analysis
基因功能
Function of the gene
引物序列
Sequences of primer pair (5′–3′)

4-二氢黄酮醇还原酶 Dihydroflavonol 4-reductase(DFR) F: CTCACAAAGAGACCGTGTGCGTAAC
R: CTCCATTCACTGTCGGTTTTATCAC

花色素合酶 Anthocyanidin synthase (ANS) F: AGACGAAACCATCCGTGAGA
R: ACAGCCCAAGAAATCCTTAC

花色素还原酶 Anthocyanidin reductase (ANR) F: ATCTTCCATGTCGCAACTCC
R: CAAATGTAGCGACCAGAAGC

看家基因 Actin housekeeping gene Actin F: AAARATGGCYGAKGSTGAKGA
R: CTTAGAAGCATTTYCTGTGRA
F和 R分别代表正向和反向引物。F and R represent a forward and a reverse primer, respectively.

表 4 芥菜型油菜 2个作图群体种皮颜色的分离
Table 4 Segregation of the seed coat color in the two mapping populations of B. juncea
观察值 Observed data
作图群体
Mapping population 黑籽株数
No. of black-seeded plants
黄籽株数
No. of yellow-seeded plants
预期分离比
Expected ratio
χ2 P
A 103 40 3:1 0.673 0.30–0.50
B 115 26 3:1 3.236 0.05–0.10

点分离。近等基因系 NILA 和 NILB 杂交 F2代种植
3 个株系均发生分离, 黑籽植株与黄籽植株分离比
为 102∶5、105∶5 和 142∶15, 符合 15∶1 的预期
比例(χ2为 0.4542~2.9253, P 值为 0.05~0.50), 表明
NILA和 NILB中控制种皮颜色基因位点不等位。
2.2 芥菜型油菜种皮颜色基因定位
用紫叶芥、四川黄籽及其 NILA和 NILB进行引
物筛选, 找到与种皮颜色基因位点连锁的标记 22 个,
对照表 2 发现其中与 A 基因位点连锁的标记 13 个,
与 B 基因位点连锁的标记 9 个(资料未列出)。用其
中 17个连锁标记对作图群体进行分析(图 2)表明, 在
作图群体 A中, A基因位点一侧有 10个标记, 其中
遗传距离最近的标记 SCM-08 相距只有 0.5 cM,
OL12-F02、Ra2-A11、Na10-A08和 Me10-Em4表现
共分离, 但另一侧只找到 1 个 SSR 标记即 Ni4-C09,
遗传距离达 1.6 cM; 在作图群体 B中, 5个 SSR标记
都位于 B基因位点的一侧, 其中标记 CB10298遗传
距离最近(0.8 cM), 但在该基因位点的另一侧未能
找到 SSR 标记, 后用随机引物进行筛选, 只找到一
个相斥连锁的显性 RAPD标记 S1096－700, 且遗传距
离高达 3.3 cM。
2.3 芥菜型油菜种皮颜色的关联分析
用上述 17 个定位标记对 22 份芥菜型油菜资源
进行分析(图 3)发现, 来自中国湖北的来凤芥菜、来
自印度的 J0006 和 JR049 和来自加拿大的加芥标记
基因型与四川黄籽完全相同, 其他黄籽材料也只有
遗传距离较远的标记发生了重组, 在种皮颜色基因
位点 A一侧约 0.9 cM区域和基因位点 B一侧约 1.5
cM区域所有黄籽材料都具有相同的标记基因型, 说
明黄籽材料这些染色体区段遗传基础一致。但黑籽
第 5期 刘显军等: 芥菜型油菜黄籽性状的遗传、基因定位和起源探讨 843




图 2 芥菜型油菜种皮颜色基因定位
Fig. 2 Mapping of the loci for seed coat color in B. juncea
A和 B是芥菜型油菜种皮颜色基因所在的 2个连锁群。在连锁群的右
侧是已定位的标记, 左侧的数字是 2个相邻标记之间的遗传距离。
A and B are two different linkage groups where the genes control-
ling seed coat color are located in Brassica juncea. The mapped
markers are on the right side of a linkage group. The numbers on
the left side are the genetic distances between the neighboring
markers calculated on the basis of Kosambi mapping function.

材料这些区段发生了广泛重组, 即使离种皮颜色基
因位点很近的标记也出现变异。关联分析结果(表 5)
进一步证实除 SCAR57(A连锁群)、Ni3-G05(B连锁
群)(R2<0.1)外, 12 个共显性标记均与种皮颜色基因
位点连锁。
2.4 芥菜型油菜种皮基因表达 RT-PCR分析
对 12个芥菜型油菜材料的 RT-PCR分析结果(图
4)表明, DFR和 ANS 2个基因在所有供试黑籽材料种
皮中表达而在所有供试黄籽材料种皮中没有检测到
表达, 而 ANR 基因在所有供试黑籽材料都有较高的
表达, 在来凤芥菜、J0006、内蒙大黄芥 3 份黄籽材
料中表达较弱, 而在其他黄籽材料中不表达。
2.5 芥菜型油菜黄色种皮基因等位性测定结果
6 个芥菜型油菜黄籽材料双列杂交所配制的 15
个组合 F1植株上收获的种子都是黄色的(表 6), 说明
这些黄籽材料控制种皮颜色的基因是等位的。
3 讨论
3.1 油菜一个种皮颜色基因位于 A9连锁群
本研究芥菜型油菜种皮颜色基因定位结果与
Padmaja 等[12]用印度黑籽品种 Varuna 与来自加拿大
的黄籽品种 Heera 杂种 F1产生的双单倍体群体黄籽
基因定位结果一致。芥菜型油菜种皮颜色基因位点
A和 B分别定位于 J9和 J18连锁群[16]。J9与白菜型
油菜或白菜 R9连锁群[22]、甘蓝型油菜 N9连锁群[23]
同源, 现在统称为 A9[24]。将本研究构建的遗传连锁
图(图 2)与已发表的芥菜型油菜遗传连锁图[16]、甘蓝
型油菜 SSR标记遗传连锁图[23]相应连锁群进行比较,
结果 (图 5)表明与 A 基因位点连锁的 SSR 标记
Ra2-A11、Na10-A08和 Ni4-C09与芥菜型油菜 J9具
有同线性, 与 B基因位点连锁的 SSR标记 Ni4-F11、
Ni3-G05和Ni4-D12与芥菜型油菜 J18(即B3[24])连锁
群也具有同线性, 4 个与 A 基因位点连锁的 SSR 标
记 CB10428、OL12-F02、Na10-A08 和 CB10029 与
甘蓝型油菜 N9连锁群具有同线性。Liu等[25-26]、Xiao
等[27]对由白菜型油菜和甘蓝人工合成的甘蓝型油菜
黄籽品系 2127-17 种皮颜色基因进行定位, 发现种
皮颜色基因位于 N9连锁群。数量性状位点定位将白
菜黄籽基因定位于 R9 连锁群[28]。用 OL12-F02、
Ra2-A11、Me10-Em4和 Ni4-C09等标记分析来自西
藏的白菜型黄籽品种澎波黄、黑籽品种藏油 3 号表
明, 这些标记在白菜型油菜中也是保守的, 能区分
黄籽、黑籽(资料未列出)。因此, 可以认为 A9 连锁
群具有调控油菜种皮颜色的基因位点。最近芸薹属
植物基因组测序进展迅速, 对 A9 连锁群即将完成
测序[29], 这将为最终克隆油菜种皮颜色基因提供基
础。此外, 图谱比较(图 5)还表明甘蓝型油菜 N9 连
锁群 SSR标记 CB10298已转移到芥菜型油菜 B3连
锁群, 来自 B基因组的 SSR标记 Ni4-C09已转移到
芥菜型油菜 A9 连锁群, 是否说明它们之间有部分
同源性有待进一步研究。
3.2 芥菜型油菜种皮颜色基因的本质是转录因
子基因
芥菜型油菜种皮颜色是由 2 个相同功能的重叠
基因位点控制, 都能调控种皮 DFR、ANS 等基因的
表达。DNA和 cDNA测序比较表明芥菜型油菜黄籽、
黑籽的 DFR、ANS 基因序列没有差异, 说明黄籽种
皮中DFR等基因不表达不是该基因编码区突变的结
果[6-7], 但可能是这些基因的启动子区域或调控基因

844 作 物 学 报 第 35卷



图 3 芥菜型油菜种皮颜色基因区域基因型分析
Fig. 3 Genotyping of the chromosomal regions where the gene loci for seed coat color are located in B. juncea
标记在连锁群上的位置和排列顺序同图 2。黄圈代表四川黄籽等位基因; 黑圈代表紫叶芥等位基因; 紫圈为共显性标记的杂合位点;
白圈代表未进行分析。标记 OL12-F02、Ra2-A11、Na10-A08和 Me10-Em4共分离, 位于同一位点。
Position and order of markers along the linkage groups are the same as showed in Fig. 2. Yellow and black circles represent the alleles from Sichuan
yellow and Purple-leaf mustard, respectively. Purple circles mean heterozygotes of codominant marker loci. White circles stand for the
marker loci which are not analyzed. The cosegregating markers OL12-F02, Ra2-A11, Na10-A08, and Me10-Em4 are located at the same locus.

表 5 芥菜型油菜种皮颜色基因位点与标记的关联分析
Table 5 Association between the marker and the locus for seed coat color in Brassica juncea
种皮颜色基因位点
Locus for seed coat color
标记
Marker
D R2 χ2 P

SZ331 0.74 0.3575 15.73 0
SCAR57 0.41 0.0656 2.89 0.0891
CB10428 0.78 0.4912 21.61 0.0000
OL12-F02 1.00 0.5833 25.67 4.1×10－7
Ra2-A11 1.00 0.5833 25.67 4.1×10－7
Me10-Em4 1.00 0.5833 25.67 4.1×10－7
Na10-A08 1.00 0.6563 28.88 7.7×10－8
CB10029 1.00 0.2763 12.16 0.0004
SCM08 1.00 0.1892 7.57 0.0059
A
Ni4-C09 0.63 0.2404 10.10 0.0014

CB10298 1.00 0.7339 32.29 1.3×10－7
Ni4-F11 1.00 0.2763 12.16 0.0004
Ni3-G05 0.35 0.0622 2.74 0.0978
B
Ni4-H06 1.00 0.5147 22.65 0

突变的结果。DFR、ANS和 ANR基因是类黄酮生物
合成途径后期的基因, 编码花色素、原花色素合成
的酶, 但在原花色素和花色素合成时受不同转录因
子基因调控[30-31]。紫叶芥不仅具有原花色素决定的
黑色种皮, 而且具有受花色素影响的暗紫色叶片。
紫叶芥的这 2 个性状是由不同基因位点决定的[10],
我们通过回交已经培育出四川黄籽的黄种皮、紫叶
近等基因系, 黄色种皮材料叶片仍能合成花色素说
第 5期 刘显军等: 芥菜型油菜黄籽性状的遗传、基因定位和起源探讨 845


明在黄籽材料中 DFR、ANS 等结构基因的启动子区
域突变的可能性小, 更可能是它们的调控基因突变。
因而, 什么调控基因决定种皮颜色的形成很值得研
究。在拟南芥中, DFR(At5g42800)、ANS(At4g22870)
和 ANR(At1g61720)基因受 TT2 (At5g35550, 编码
MYB类转录因子)、TT8 (At4g09820, 编码 bHLH转
录因子)和 TTG1(At5g24520, 编码 WD40 蛋白质)等
转录因子基因正调控[31-32]。最近又克隆出一个新的


图 4 芥菜型油菜种皮基因表达 RT-PCR分析结果
Fig. 4 Gene transcript levels in seed coats of B. juncea de-
tected by RT-PCR
材料编号同表 1。
Accession numbers correspond with the codes of accessions given
in Table 1.

表 6 芥菜型油菜黄籽调控基因等位性测定结果
Table 6 Allelism of the genes controlling the yellow seeds in B. juncea
组合
Combination
世代
Generation
考察株数
No. of plants observed
种皮颜色
Seed coat color
努西纳×四川黄籽 Nuxinan×Sichuan Yellow F1 52 黄色 Yellow
J0006×四川黄籽 J0006×Sichuan Yellow F1 32 黄色 Yellow
J0006×努西纳 J0006×Nuxinan F1 41 黄色 Yellow
Cutlass×四川黄籽 Cutlass×Sichuan Yellow F1 44 黄色 Yellow
Cutlass×努西纳 Cutlass×Nuxinan F1 47 黄色 Yellow
Cutlass×J0006 F1 38 黄色 Yellow
内蒙大黄芥×四川黄籽 Neimeng yellow×Sichuan Yellow F1 32 黄色 Yellow
内蒙大黄芥×努西纳 Neimeng yellow×Nuxinan F1 39 黄色 Yellow
内蒙大黄芥×J0006 Neimeng Yellow×J0006 F1 41 黄色 Yellow
内蒙大黄芥×Cutlass Neimeng Yellow×Cutlass F1 47 黄色 Yellow
鼎城黄籽×四川黄籽 Dingcheng Yellow×Sichuan Yellow F1 26 黄色 Yellow
鼎城黄籽×努西纳 Dingcheng Yellow×Nuxinan F1 47 黄色 Yellow
鼎城黄籽×J0006 Dingcheng Yellow× J0006 F1 35 黄色 Yellow
鼎城黄籽×Cutlass Dingcheng Yellow×Cutlass F1 43 黄色 Yellow
鼎城黄籽×内蒙大黄芥 Dingcheng Yellow×Neimeng Yellow F1 61 黄色 Yellow



图 5 芥菜型油菜种皮颜色基因定位结果与已发表的遗传图谱比较
Fig. 5 Comparison of mapping of the genes for seed coat color with the published B. juncea and B. napus genetic maps
A和 B是本研究构建的 2个连锁群, N9是 Piquemal等构建的甘蓝型油菜 SSR标记遗传图第 9连锁群[23], J9和 J18是 Ramchiary等构
建的芥菜型油菜遗传图第 9和第 18连锁群[16]。
A and B are two linkage groups(LG) constructed in this study. N9 represents the ninth LG of B. napus genetic map constructed by Piquemal et
al using the SSR markers[23]. J9 and J18 are the ninth and the eighteenth LGs of B. juncea genetic map published by Ramchiary et al. [16]
846 作 物 学 报 第 35卷

转录因子基因 MYBL2(At1g71030), 该基因通过与
TT8互作抑制 DFR基因表达[30,33]。芥菜型油菜黄籽
品种之间种皮 ANR 基因表达存在差异(图 4)。ANR
基因的表达还受 TT1(At1g34790)、TT16(At5g23260)
调控, 不仅影响原花色素的合成, 而且影响种皮内
层(endothelium)的发育从而影响种皮结构(厚度)。
Snowdon 等[34]已将 TT16 定位到甘蓝型油菜 N18 连
锁群, TT1定位到 N15连锁群, 并且认为这些基因与
决定种皮颜色的 QTL处在同一区域。上述调控基因
是否与芥菜型油菜种皮颜色调控有关有待研究。
3.3 芥菜型油菜黄籽起源探讨
本研究表明来自中国、印度、巴基斯坦、俄罗
斯和加拿大的芥菜型油菜黄籽资源在黄籽调控基因
位点附近具有高度相同的基因型(图 3)。我们用中国
地方品种四川黄籽×紫叶芥进行的种皮颜色基因定
位结果和 Padmaja 等[12]用印度品种 Varuna×加拿大
双低品系 Heera 进行的种皮颜色基因定位结果一致
(图 5)。用 A9 连锁群 SSR 标记 Na10-A08、SCAR
标记 SCM08分析标记来自中国、印度、巴基斯坦、
俄罗斯、加拿大、波兰、德国、丹麦、澳大利亚等
地的数十份黄籽材料, 发现世界各地来源的黄籽材
料在这 2 个标记位点具有完全相同的基因型 [14,35],
且其种皮颜色基因等位(表 6), 说明所有的芥菜型油
菜黄籽材料在进化过程中是单一起源。但芥菜型油
菜黄籽起源于何处, 是黄籽突变产生黑籽或者黑籽
突变产生黄籽等问题有待进一步研究。
4 结论
芥菜型油菜种皮颜色由 2 个基因位点控制, 它
们分别位于 A9 和 B3 连锁群 , 前者距两侧标记
SCM08和 Ni4-C09分别为 0.5 cM和 1.6 cM, 后者距
两侧标记 CB10298和 S1096-700分别为 0.8 cM和 3.3
cM。芥菜型黄籽油菜是单一起源, 黄籽材料在 A9
和 B3 连锁群种皮颜色基因位点附近 0.9 cM 和 1.5
cM 区域高度保守 , 种皮颜色基因等位 , 黄色种皮
中 DFR 和 ANS 基因不表达, 可能是调控基因突变
结果。

致谢：华中农业大学马朝芝教授, 陕西杂交油菜研
究中心李殿荣研究员 , 江苏省农科院戚存扣研究
员、张洁夫研究员和蒲惠明研究员, 甘肃农业大学
孙万仓教授 , 内蒙农业大学张胜教授 , 四川省农业
科学院张锦芳研究员, 西藏自治区农科所尼玛卓玛
研究员惠赠有关材料, 特此感谢。
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