全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(11): 2015−2023 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA10A104)和浙江省科技厅重大专项(2011C12005)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 赵坚义, E-mail: jyzhao3@yahoo.com, Tel: 0571-86403406
第一作者联系方式: E-mail: yun2006717@163.com, Tel: 18675620771
Received(收稿日期): 2012-02-11; Accepted(接受日期): 2012-04-16; Published online(网络出版日期): 2012-05-11.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20120511.1538.018.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.02015
甘蓝型油菜隐性核不育系 20118A 的育性遗传及分子标记辅助选择
任梦阳 1,2 倪西源 2 王 灏 3 陈 飞 2 田建华 3 黄吉祥 2 李殿荣 3
赵坚义 2,*
1 浙江师范大学化学与生命科学学院, 浙江金华 321000; 2 浙江农业科学院作物与核技术利用研究所, 浙江杭州 310021; 3 陕西省杂
交油菜研究中心, 陕西大荔 715105
摘 要: 以 20118A不育系和临保系与 20个油菜品种(系)杂交测交后代为材料, 采用经典遗传学和分子标记辅助选择
方法, 验证该不育系统遗传控制体系及等位基因分布频率; 探索利用连锁共显性标记筛选两型系和临保系基因型的
高效性和准确率。研究表明, 6个品种(系)与 20118A测交产生的 F2世代, 所有组合可育株∶不育株均符合 3∶1或 13∶
3 分离规律, 而与 20118A-TAM 杂交产生的 6 个 F2中 1 个呈 13∶3 分离, 其余均为全可育, 育性符合 1 对隐性不育
基因和 1对隐性上位抑制基因互作控制的遗传模式。进而采取反向验证方法, 从 1 059个 F2分离单株中, 用新开发的
Bnms3/Bnrf 连锁共显性标记跟踪选择 , 直接获得临保系 (ms3ms3rfrf)、纯合不育株 (ms3ms3RfRf)和两型系可育株
(Ms3ms3RfRf) 70、69和 135株, 经测交或互交验证, 准确率均达 95%以上。根据 20个测交品种的后代分离, BnRf位
点上只出现 Rf和 rf两个等位基因, 推测第 3个等位基因存在的频率很低, 基本可以根据两基因各 2对等位基因互作
原理开展分子标记辅助育种。
关键词: 甘蓝型油菜; 隐性上位核不育; 分子标记辅助选育; 两型系; 临保系
Inheritance of Sterility in Genic Male Sterile Line 20118A and Marker-
Assisted Selection in Hybrid Breeding of Brassica napus L.
REN Meng-Yang1,2, NI Xi-Yuan2, WANG Hao3, CHEN Fei2, TIAN Jian-Hua3, HUANG Ji-Xiang2, LI
Dian-Rong3, and ZHAO Jian-Yi2,*
1 College of Chemistry and Life Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321000, China; 2 Institute of Crop and Nuclear Technology Utilization,
Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China; 3 Hybrid Rapeseed Research Center of Shaanxi Province, Dali 715105, China
Abstract: In the present study, 20 varieties/lines of Brassica napus were test-crossed with sterile line 20118A, and its temporary
maintainer 20118A-TAM. Both traditional genetic analysis and molecular marker assisted technology were employed to confirm
their genetic model of sterility with two-gene-control systems, to check the allelic distributions among normal rapeseed varieties
or lines. Furthermore, the efficiency and accuracy of marker-assisted selection (MAS) for two-type line and temporary maintainers
based on co-dominant markers were also investigated. The results showed that the segregation proportion of male fertile to sterile
plants in F2 progenies from six varieties (lines) crossed with 20118A fitted Mendelian segregation (3:1 and 13:3), and that with
20118A-TAM showed either 13:3 or full male fertile, indicating that the sterility of 20118A is controlled by one recessive sterile
gene interacting with a recessive epistatic suppression gene. In addition, a reverse validation approach based on Bnms3 and Bnrf
linked marker assisted selection was used to further confirm the two gene control system. In a total of 1059 F2 plants, 70, 69, and
135 individuals carrying temporary maintainer (ms3ms3rfrf), homozygous sterile (ms3ms3RfRf) and fertile (Ms3ms3RfRf) marker
genotypes were screened out, respectively, which also fitted the Mendelian segregation proportions of two gene models (1/16,
1/16, and 1/8). After test-crossing with known homozygous sterile plants or temporary maintainers or one another among marker
genotypes, higher than 95% of lines were approved to be the expected genotypes. Finally, according to the information from 20
testcross cultivars/lines, only two alleles of Rf and rf were observed on BnRf locus, implying the third allele naturally existed very
few, if any. Therefore, for practical breeding purpose, a marker assisted selection strategy simply based on BnRf/rf and BnMs3/ms3
linked co-dominant markers is proposed.
2016 作 物 学 报 第 38卷

Keywords: Brassica napus L.; Recessive genic male sterility; Molecular marker assisted selection; Two-type line; Temporary
maintainer
根据经典遗传学的研究和分析, 陈凤祥于 1993
年提出甘蓝型油菜隐性核不育 9012A, 认为不育性
由 2 对隐性重叠基因和 1 对隐性上位抑制基因互作
控制 [1] , 进而创立了三系杂种利用模式 [2], 为油菜
核不育杂种优势利用开辟了一条新途径。继后孙超
才等[3]报道的 20118A 和王军等[4]选育的 ZWA 核不
育系统均属相同遗传模式。徐小栋等[5]利用陕西省
杂交油菜研究中心提供的纯合两型系和临保系 /全
不育系 DNA (9012A)构建不育、可育基因池, 筛选
育性相关连锁标记, 以上海市农业科学院选育的沪
油杂 1 号(20118A)分离后代为定位群体, 用 SG-图
谱[6]标记进行全基因组扫描, 将 Bnms3 定位于甘蓝
型油菜 A10连锁群 280 kb区间, 将 Bnrf定位于 A7
连锁群 4.0 Mb左右的区域内, 但未发现 Bnms4连锁
标记。倪西源等 [7]开发位点特异性标记, 进一步将
Bnms3精细定位至约 100 kb范围内。最近, 俎峰等[8]
根据分子标记检测, 董发明等 [9]采用常规遗传分析
方法, 倪西源等[10]通过标记辅助选择临保系基因型
对该系统的育性遗传模式做出了新的解释, 一致认
为 9012A不育系统可能只受 2对基因互作调控。2010
年先正达(Syngenta)国际种子公司获得专利授权的
新核不育系统(Stiewe 等, 2010, US20100222605A1),
也提出 2 对基因控制的遗传模式, 认为利用临保系
(msmsrfrf)和不育系(MsMsrfrf)基因型 , 加以对不育
系的热击处理, 可安全高效实施三系制种。该系统
可能与 9012A的育性遗传模型类似。
9012A 具有高度不育稳定性和广谱恢复源的独
特优势, 近十几年来, 通过审定的杂交种有皖油系
列、部分核优系列、沪油杂系列、向农 03、部分绵
油系列等 13个, 2010年国审的 31个杂交油菜新品种
中, 该不育系统衍生的杂交种占 3个。目前 9012A
不育系统在我国尚未得到广泛应用, 种植面积还非
常有限。其主要原因是育性受 2对基因互作控制, 分
离后代各种基因型混杂, 常规方法选育不仅工作量
大、周期长而且中选率低还难以获得遗传稳定的全
不育系。随着分子生物学技术的发展和芸薹属基因
组测序数据的不断更新, 华中农业大学油菜育种研
究所在对 Bnms3和 Bnrf基因定位和克隆研究等方面
做出了突出贡献 [11-16]。通过图位克隆已获得控制
Bnms3位点基因 BnaC.Tic40 (At5g16620)[17], 精细定
位了 Bnrf [13-14], 并获得了与 Bnrf连锁共显性标记[8],
为目标基因的克隆和标记辅助选择奠定了基础。
然而已发表的标记 , 尤其是 Bnms3 连锁标记 ,
仍大多为显性标记, 未能有效筛选出杂合基因型植
株, 而且部分标记与目标基因尚有一定距离, 在一
定程度上阻碍了标记辅助育种的应用。倪西源等[10]
新近利用前人发表的显性连锁标记辅助选育临保系
基因型, 准确率达到 91.9%, 但迄今尚无利用共显性
标记同时筛选两型系和临保系基因型的研究报道。
本研究是在前人工作基础上, 同时采用分子标
记辅助选择和经典遗传学分析方法, 利用新开发的
与 Bnms3和 Bnrf 更为紧密连锁的共显性标记, 以源
于 20118A (沪油杂 1号中分离)系统不育系和临保系
以及分别与 20个油菜品种(系)杂交测交后代为材料,
同时分析 F2世代的田间育性分离规律和连锁标记的
跟踪选择效果, 进一步验证 2 对基因控制体系以及
Bnrf 位点上等位基因的分布频率 ; 通过 Bnms3 和
Bnrf 连锁共显性标记的辅助, 在分离后代中筛选出
两型系和临保系基因型单株, 并验证标记选择的准
确率和育种应用的高效性。为我国油菜隐性核不育
9012A (20118A, ZWA)系统的分子育种应用提供理
论与事实依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
两型系 20118AB和临保系(temporary maintainer
line) 20118A-TAM是从甘蓝型油菜隐性上位互作核
不育杂种沪油杂 1 号后代分离群体中经多年多代兄
妹交及测交选育而来, 与 9012A为相同遗传模式[3]。
用于杂交和测交的 20个遗传背景各不相同的品种
(系)来源及 20个组合编号列于表 1。
1.2 F2世代田间育性调查
2008—2010年在浙江省农业科学院农场试验田,
将 6个品种(系)XY15、HY0901、BH、ZS11、PIN6672
和 HUA-P1087, 分别与 20118A 和 20118A-TAM 杂
交/测交, 种植 F1并套袋自交, 单株收获种子播成小
区, 花期按小区调查 F2代育性, 并分析不育/可育株
分离比例适合性。与正常可育株相比, 不育株花蕾、
花瓣较小, 开花时可观察到无雄蕊, 或有短小雄蕊
但花药空瘪、无花粉、败育彻底, 不受生长季节温
度影响。
第 11期 任梦阳等: 甘蓝型油菜隐性核不育系 20118A的育性遗传及分子标记辅助选择 2017


表 1 20 个品种(系)及与不育系和临保系测交组合(F2)
Table 1 Twenty varieties (lines) and F2 generations from varieties × sterile/temporary maintainers
品种(系)代号
Code of variety (line)
来源(产地)
Origin
品种(系)名称 a
Name of variety (line)
杂交组合代号
Code of cross
组合
Combination (F2)
XY15 Hunan, China 湘油 15 Xiangyou 15 G01 20118A×XY15
HY0901 Zhejiang, China 品系 Breeding line G02 20118A×HY0901
ZS11 Hubei, China 中双 11 Zhongshuang 11 G03 20118A×ZS11
PIN6672 Zhejiang, China 品系 Breeding line G04 20118A×PIN6672
BH Zhejiang, China 小孢子培养加倍二倍体 Doubled haploid G05 20118A×BH
HUA-P1087 Zhejiang, China 品系 Breeding line G06 20118A ×HUA-P1087
ZS8 Hubei, China 中双 8号 Zhongshuang 8 G07 XY15×20118A-TAM
ZS3 Zhejiang, China 浙双 3号 Zheshuang 3 G08 ZS8×20118A-TAM
ZS6 Zhejiang, China 浙双 6号 Zheshuang 6 G9 M37×20118A-TAM
Z07059 Zhejiang, China 小孢子培养加倍二倍体 Doubled haploid G10 ZS758×20118A-TAM
ZS758 Zhejiang, China 浙双 758 Zheshuang 758 G11 ZS3×20118A-TAM
ZY18 Zhejiang, China 浙油 18 Zheyou 18 G12 ZY18×20118A-TAM
J5 Zhejiang, China 品系 Breeding line G13 E65-1×20118A-TAM
J7 Zhejiang, China 品系 Breeding line G14 J5×20118A-TAM
E65-1 Zhejiang, China 品系 Breeding line G15 J7×20118A-TAM
M3 Zhejiang, China 小孢子培养加倍二倍体 Doubled haploid G16 M3×20118A-TAM
M37 Zhejiang, China 小孢子培养加倍二倍体 Doubled haploid G17 M24×20118A-TAM
M24 Zhejiang, China 小孢子培养加倍二倍体 Doubled haploid G18 ZS6×20118A-TAM
NPZ0801 Germany 小孢子培养加倍二倍体 Doubled haploid G19 NPZ0801×20118A-TAM
NPZ0802 Germany 品系 Breeding line G20 NPZ0802×20118A-TAM
a 高于 F6世代的稳定自交系品系。a Pedigree selected inbreeding line above F6 generation.

1.3 标记基因型的测交验证
将用于测交的纯合不育株 20118A 与临保系
20118A-TAM 测交确认真实基因型; 再将标记为临
保系 (ms3ms3rfrf)和两型系基因型(ms3ms3RfRf/Ms3ms3
RfRf)的单株分别与纯合不育株 (20118A)或临保系
(20118-TAM)测交 ; 3 种标记基因型 (ms3ms3RfRf/
Ms3ms3RfRf, ms3ms3rfrf)间兄妹交或测交。2011年春
田间观察所有杂交后代的育性分离比例, 检测标记
辅助选择的准确率。
1.4 连锁标记筛选
研究中所用与 Bnms3基因连锁的 PBI和Ms3-32
以及与 Bnrf 连锁的 MR166 均为作者所在实验室新
近筛选和开发的共显性分子标记[5], Ar23 是前人发
表的 Bnms3连锁显性标记[16]。根据在 1 896株分离群
体中的定位结果, PBI 和 AR23 位于 Bnms3一侧, 分
别相距 2.1 cM和 0.6 cM; MS3-32位于另一侧, 距离
Bnms3 0.1 cM; MR166在 861个单株的分离群体中距
离 Bnrf约 3.2 cM (4.0 Mb)[5], 4个连锁标记各 3种基
因型的分离图谱如图 1 所示, 标记来源和引物序列
见表 2。标记MR166, 在 Rfrf 杂合状态时, 除 300 bp
左右位置上有一条清晰的共显性条带外 , 在 200~
300 bp之间还有一条在 RfRf和 rfrf中均未出现的特
异带, 我们在其他标记分析中也发现这种现象, 推
测可能是 2 条差异带以某种形式结合产生的特异条
带。从标记辅助选择的角度看, 有助于判断 Rfrf 和
rfrf基因型。
1.5 标记辅助选择
采用改良后的 CTAB 方法[5]提取单株小苗嫩叶
DNA。利用与 Bnms3 基因连锁标记 PBI、Ar23 和
Ms3-32 分别筛选出 ms3ms3、Ms3ms3和 Ms3Ms3基因
型; 同时, 利用与 Bnrf 基因连锁标记 MR166 区分
RfRf、Rfrf、 rfrf 三种基因型 ; 最后筛选出标记
基因型为临保系 (ms3ms3rfrf)和两型系 (ms3ms3RfRf/
Ms3ms3RfRf)单株。
2 结果与分析
2.1 经典遗传学分析
2010 年春, 对由 20118A 和 20118A-TAM 分别
与 XY15、HY0901、BH、ZS11、PIN6672 和
HUA-P1087 杂交产生的 12 个组合 F2代育性观察记
载(表 3)发现, 组合 20118A×XY15 的育性分离出现
3∶1 (可育∶不育)而 XY15×20118A-TAM则呈 13∶
2018 作 物 学 报 第 38卷



图 1 与 Bnms3 连锁显性标记 AR23、共显性标记 PBI 和 MS3-32 及 Bnrf 连锁的标记 MR166 在 3 种基因型中的扩增图谱
Fig. 1 Amplification profiles in three genotypes for dominant marker AR23 and co-dominant markers PBI and MS3-32 linked with
Bnms3 and marker MR166 linked with Bnrf

表 2 用于辅助选择的连锁标记
Table 2 Linked markers used for assisted selection
连锁标记
Linked marker
引物序列
Primer sequence (5′–3′)
片段长度
Product length (bp)
多态性
Polymorphism
连锁基因
Linked gene
标记所在基因组
Genome
F: GTCTGTTTCTCTTCCCGTTGTC
PBI
R: GTGCTGCTCCGGTGTTATC
270 共显性
Co-dominant
Bnms3 A10
F: TTGTTCGCAAATGGTTTTTC
Ar23
R: TATGGCCATCTCCAGACTGA
268 显性
Dominant
Bnms3 A10
F: TGTTCATACATATGCCCCCA
Ms3-32
R: GGCATTGTTCCAATCGAAGT
311 共显性
Co-dominant
Bnms3 A10
F: GAATCCTCGAAGCTATATTCA
MR166
R: ACAATTAGGGTTTCTCGTCTA
300 共显性
Co-dominant
Bnrf A7

表 3 12 个组合 F2 代育性表现
Table 3 Fertility segregation of the F2 populations from 12 crosses
适合分离比(MF : MS)(χ2) 组合
Combination
总株数
TNP
可育株数
MF
不育株数
MS 3 : 1 13 : 3
20118A×XY15 187 132 55 1.713
20118A×HY0901 96 81 15 0.427
20118A×BH 63 55 8 1.143
0118A×ZS11 173 132 40 1.893
20118A×PIN6672 192 153 39 0.214
20118A×HUA-P1087 180 139 41 1.662
XY15×20118A-TAM 200 162 38 0.000
HY0901×20118A-TAM 96 96 0
BH×20118A-TAM 96 96 0
ZS11×20118A-TAM 95 95 0
PIN6672×20118A-TAM 100 100 0
HUA-P1087×20118A-TAM 102 102 0
χ２0.05,1 =3.84. TNP: total number of plants; MF: male fertile plants; MS: male sterile plants.

第 11期 任梦阳等: 甘蓝型油菜隐性核不育系 20118A的育性遗传及分子标记辅助选择 2019


3的分离规律, 符合 1对隐性不育基因和 1对隐性上
位抑制基因互作控制的分离规律; 因此, 推断湘油
15的基因型为 Ms3Ms3RfRf。20118A与 HY0901、BH、
ZS11、PIN6672 和 HUA-P1087 杂交的 F2代育性分
离比均符合 13∶3; 而与 20118A-TAM和MSL-TAM
测交 F2代表现全可育, 亦符合 2 对基因互作控制的
分离规律, 推测这 5 个品种(系)的基因型均为 Ms3-
Ms3rfrf。所观察的 14个组合 F2中未发现符合 15∶1
或 61∶3等育性分离比例。
2.2 分子遗传学分析
2.2.1 用已知基因型验证标记基因型 利用反向
验证方法, 在二基因互作控制育性的遗传模式指导
下, 2010—2011 年, 利用与 Bnms3 (PBI、Ar23 和
MS3-32)和 Bnrf (MR166)紧密连锁的分子标记(表 2)
对 G02-G04以及 G06-G20共 18个杂交组合 F2分离
世代进行标记分析, 筛选 ms3ms3rfrf、Ms3ms3RfRf和
ms3ms3RfRf 三种基因型单株。结果发现 G9~G20 所
有 12 个组合的 F2世代均表现全可育(表 4), 标记鉴
定 Bnrf 位点无分离, 全部为 rfrf 基因型, 用 Bnms3
连锁标记Ms3-32/AR23分析单株 1 152株, 获得临保
系标记基因型(ms3ms3rfrf) 268 株, 符合 1 对等位基
因差异的分离规律(χ2c=1.760<χ20.05); 另从 G02、
G03、G04、G06、G07、G08组合的 F2分离群体中,
用 Bnms3和 Bnrf连锁标记筛选, 从 1 059个单株中筛
选出 70 株临保系标记基因型, 约占 1/16, 符合 2 对
基因互作后代分离规律(χ2c=0.177<χ20.05)(表 4)。合计
从 18 个组合的 2 211 个单株中, 筛选出标记临保系
338 株, 随机选取其中 74 株(每组合 2~6 株)与纯合
不育系 20118A 测交, 花期调查后代育性, 结果 68
个单株的测交后代(小区)表现全不育, 可确认其为
真实临保系基因型, 其余 6个单株的测交后代中有不
等量可育株出现, 但经适合性测验除来自组合 G16
的 1个单株(推测实际基因型为 Ms3ms3rfrf)测交后代
1∶1 分离外, 其余 5 个小区仍符合临保系基因型测
交后代全不育的规律, 推测小区内出现 1~2 个可育
株的现象可能是机械混杂所致。同时, 从5个 F2育性
分离组合(G02、G03、G04、G06 和 G07)的 963 个
单株中检测出标记型纯合不育株 69株, 也约为 1/16
(χ2c=1.225<χ20.05)随机选取 25株与 20118A- TAM 测
交(表 5), 结果除 G04 组合中 1 株检测有误外(推测
实际基因型为 ms3ms3Rfrf), 其余 24个测交后代均表
现全不育。表明 25 株标记型纯合不育株中, 只有 1
株错误。综合分析表 4和表 5, 初步表明利用标记选
择临保系基因型的准确率为 98.8%, 选择纯合不育
株的符合率平均达到 96.0%。
另从 G08组合的 96个分离单株中, 选出两型系
可育株标记基因型 12 株 (χ2c=0.000<χ20.05), 随机与
20118A测配 9株, 后代育性均 1∶1 (可育∶不育)分
离, 确认所选标记基因型为两型系可育株(Ms3ms3RfRf)
(表 5)。
2.2.2 标记基因型间测交验证 在标记辅助选育
中, 为确保遗传背景纯合一致, 我们通常需要在一
个多代回交自交的分离大群体内同时筛选出两型系
和临保系基因型, 再相互测交验证, 获得遗传稳定
且表型一致的两型系和临保系用于三系化制种。本
研究从 6个(G02、G03、G4、G06、G7和 G08)组合
F2分离群体选出的标记型为 ms3ms3rfrf、ms3ms3RfRf
和 Ms3ms3Rfrf 的单株中, 随机选取其中生长良好的
ms3ms3RfRf标记型不育株 20~30株, 分别与 10株临
保系(ms3ms3rfrf)和22株两型系可育株标记型(Ms3ms3
RfRf)逐株测交, 观察后代(F1)育性分离。结果显示,
所有与临保系标记型测交的 10个小区均符合全不育
分离规律 ; 与两型系可育株标记型 (Ms3ms3RfRf)单
株杂交的 22个后代育性分离均符合 1∶1卡方检测。
说明标记选出的 3 种目标基因型准确率在本研究小
范围内达到了 100% (表 6)。
3 讨论
3.1 20118A的遗传控制体系和 Bnrf位点等位基
因频率
最近, 俎峰等[8]应用分子标记和回交自交试验,
董发明等[9]采用大群体多材料常规遗传分析方法以
及倪西源等[7]通过标记辅助选择临保系基因型对陈
凤祥 1993年[1]提出的隐性上位互作核不育三基因遗
传模式进行了修正, 一致认为该不育系统育性可能
只受 2 对基因(Bnms3和 BnRf)互作控制, 但 BnRf 基
因位点存在 3 个复等位基因。董发明等[9]提出存在
野生型可育基因(Rf c)、突变恢复型可育基因(Rf a)和
突变不育基因(Rf b), 三者的显隐性关系为 Rf a >Rf b>
Rf c。俎峰等[8]认为该位点存在可育恢复基因 Ms、不
育基因 ms和隐性上位基因 rf 3个复等位基因, Ms对
ms为显性, 起恢复育性的作用, ms对 rf为显性, 为
不育基因, rf 为隐性上位基因, 纯合的 rf 对 ms3ms3
起抑制不育的作用, 使基因型 ms3ms3rfrf表现可育。
本研究采用遗传背景各异的多个品种(系)为杂交测
交亲本 , 从经典和分子遗传学两个方向同时对
20118A进行遗传分析和验证, 12个组合的 F2群体育
性分离比例和基于 BnMs3/ms3和 BnRf/rf二基因遗传
2020 作 物 学 报 第 38卷

表 4 标记辅助筛选临保系(ms3ms3rfrf)基因型
Table 4 Marker-assisted selection for temporary maintainers ms3ms3rfrf and validation by test-cross
测交小区 F1育性 a F1 sterility in plots a
组合代号
Code of cross
(F2)
选用标记
Marker used
分析单株数
No. of plants
analyzed (F2)
ms3ms3rfrf
标记型株数
No. of
ms3ms3rfrf
marker types
测交株数
No. of
testcross
plants
小区数
No. of plots
不育株
MS
可育株
MF
符合率
Coincidence
rate (%)
G09 Ms3-32 96 20 5 4(1) 31(25) 0(1) 100
G10 Ms3-32 96 22 2 2 35 0 100
G11 Ms3-32 96 23 6 5(1) 97(28) 0(1) 100
G12 Ms3-32 96 19 6 6 99 0 100
G13 Ms3-32 96 23 2 2 23 0 100
G14 Ms3-32 96 20 2 2 29 0 100
G15 Ms3-32 96 21 5 5 37 0 100
G16 Ms3-32 96 25 3 2(1) 36(12) 0(10) 66.7
G17 Ms3-32 96 24 5 5 72 0 100
G18 Ms3-32 96 22 2 2 33 0 100
G19 Ms3-32 96 22 4 3(1) 54(22) 0(2) 100
G20 Ar23 96 27 5 5 117 0 100
总计 Total 1152 268 47 43(4)
G02 PBI/MR166 96 6 2 2 40 0 100
G03 Ar23/MR166 173 10 6 5(1) 202(41) 0(2) 100
G04 Ar23/MR166 192 11 4 4 179 0 100
G06 Ar23/MR166 180 10 4 4 188 0 100
G07 PBI/Ms3-32/MR166 322 24 5 4(1) 77(39) 0(1) 100
G08 PBI/MR166 96 9 6 6 95 0 100
总计 Total 1059 70 27 25(2) 98.8
a: 括号中数据为有可育株出现的小区数以及不育和可育的株数。
a: numbers in the bracket indicate the No. of plot having fertile plants or No. of sterile and fertile plants. MF: male fertile plants; MS:
male sterile plants.

表 5 标记辅助筛选两型系(ms3ms3RfRf/Ms3ms3RfRf)基因型
Table 5 Marker-assisted selection for two-type lines (ms3ms3RfRf/Ms3ms3RfRf)
测交小区 F1育性 F1 sterility in plots
组合代号
Code of
cross (F2)
选用标记
Marker used
分析单株数
No. of plants
analyzed (F2)
ms3ms3RfRf
标记型株数
No. of
ms3ms3RfRf
marker types
测交株数
No. of
testcross
plants
小区数
No. of
plots
不育株
MS
可育株
MF
卡方
(1:1)
MF:MS
符合率
Coincidence
rate (%)
ms3ms3RfRf × 20118A-TAM
G02 PBI/MR166 96 7 4 4 45 0 100
G03 Ar23/MR166 173 12 7 7 292 0 100
G04 Ar23/MR166 192 13 6 5(1) 213(21) 0(23) 75.0
G06 Ar23/MR166 180 11 2 2 188 0 100
G07 PBI/Ms3-32/MR166 322 26 6 6 215 0 100
总数 Total 963 69 25 24(1) 96.0
20118A-A × Ms3ms3RfRf
G08 PBI/MR166 96 12 a 9 9 163 161 0.003 100
括号中数据含义同表 4。a Ms3ms3RfRf标记型株数。
Numbers in the bracket indicate the same as in Table 4. a No. of Ms3ms3RfRf marker types. MF: male fertile plants; MS: male sterile plants.

第 11期 任梦阳等: 甘蓝型油菜隐性核不育系 20118A的育性遗传及分子标记辅助选择 2021


表 6 三种标记基因型间测交验证
Table 6 Test-cross validation among three marker genotypes
测交小区 F1育性观察
F1 sterility observation at test-cross district 测交组合
Test-cross
所用标记
Marker used
测交组合数
No. of test-cross 不育株
MS
可育株
MF
卡方值(1:1)
MF:MS
符合率
Coincidence
rate (%)
G02A×G02T Ar23/MR166 1 50 0 100
G03A×G03T Ar23/MR166 2 49 0 100
G06A×G06T Ar23/ MR166 3 85 0 100
G07A×G07T PBI/Ms3-32/MR166 3 112 0 100
G08A×G08T PBI/MR166 1 32 0 100
总数 Total 10 328 0 100
G02A×G02B Ar23/MR166 4 66 57 0.520 100
G03A×G03B Ar23/MR166 3 56 59 0.035 100
G06A×G06B Ar23/ MR166 3 40 38 0.013 100
G07A×G07B PBI/Ms3-32/Mr166 9 104 103 0.000 100
G08A×G08B PBI/MR166 3 41 57 2.296 100
总数 Total 22 307 314 0.000 100
G02A×G02T, G02A×G02B: G02(F2)分离群体中, 纯合不育标记型×临保系标记型, 纯合不育标记型×两型系可育株标记型。
G02A×G02T, G02A×G02B: test-cross between marker genotypes ms3ms3RfRf and ms3ms3rfrf, ms3ms3RfRf and Ms3ms3RfRf in F2 of G02.



图 2 2 对基因互作三系制种模式
Fig. 2 Three-line hybrid seed production based on the
two-gene controlled system

模式的连锁标记辅助选育都支持 20118A均由 1对隐
性不育基因和 1 对隐性上位抑制基因互作控制, 与
俎峰等[8]和董发明等[9]提出的 2对基因控制的遗传理
论基本是一致的。两型系基因型为 ms3ms3RfRf 和
Ms3ms3RfRf, 临保系基因型为 ms3ms3rfrf, 也与 2010
年获得专利授权的新核不育系统(Stiewe 等 , 2010,
US20100222605A1)遗传模式本质上相同。本研究共
涉及 20个杂交亲本, 所有 F2育性分离比例都符合 2
对基因各有 2 个等位基因分离的组合模式。前期研
究中, 我们利用 SG-图谱[6]均匀选取 19 条连锁群上
的分子标记进行全基因组搜索 , 亦未发现 Ms4/ms4
位点。由此推测俎峰[8]和董发明等[9]报道的第 3个复
等位基因(Rf c 或 Ms4/ms4)自然存在的频率可能非常
低, 这与报道的结果也是相一致的。因此我们认为
在标记辅助育种实践中 , 基本可以按 Ms3/ms3 和
Rf/rf两对基因互作模式进行育种筛选(图 2)。
根据我们对 100 个国内外品种资源 BnMs3/ms3
位点的检测 , 所有材料均含纯合可育等位基因
Ms3Ms3 (图略), 这也许是该不育系统具有广谱恢复
系的根源所在。另从本研究中对 20个品种(系)和临
保系测交 F2代育性观察, 除湘油 15 和中双 8 号为
Ms3Ms3RfRf 基因型外, 其余 18个品种(系)均为 Ms3
Ms3rfrf基因型。说明在 BnRf/rf位点上, 约 90%的甘
蓝型油菜品种(品系)携带纯合 rfrf等位基因。
3.2 分子标记辅助选育极大提高育种效率和选
择准确率
从 1993年陈凤祥等[1]提出隐性上位互作核不育
三基因遗传机制和创立三系杂种利用模式以来已有
17年。在这期间我国育种家主要通过大量田间组合
测配, 大面积种植观察和大海捞针般地筛选临保系
和两型系基因型 , 育种效率不高 , 育种进程缓慢 ,
而且得到的全不育系通常只是生物学意义上的杂交
F1 代, 实际商用杂交种大多是三交种, 导致不同程
度优势下降和生长整齐度欠佳等问题, 这是该不育
系统至今仍未能在我国油菜生产上成为主打产品之
一的主要原因。
本研究在前人工作基础上, 利用多组合大分离
群体, 对 3种目标基因型进行标记辅助筛选, 较好地
显示了分子技术在油菜杂交种选育中的高效性和准
确性。根据 2 对基因互作机制, 在 1 个二基因杂合
的分离后代(Ms3ms3Rfrf, 可获得 3种目标基因型)中,
2022 作 物 学 报 第 38卷

纯合不育株的选中概率是 1/3 (理论上 3株不育株中
含 1 株纯合不育株), 两型系可育株为 2/13, 而临保
系基因型只有 1/13。即要从杂合基因型的分离后代
中筛选出 1 对两型系基因型, 至少要用 6~7 个可育
株分别与 3株不育株测交产生约 20个组合, 同时套
袋自交; 要获得 1株临保系基因型, 则至少需配制13
个测交组合(在已知纯合不育株基因型的情况下)。同
时对大量测交自交后代进行大田种植仔细调查花期
育性, 小区要有足够的植株才能正确判断目标基因
型, 因此要改良和选育出优良新不育系非常艰难。
但如果有紧密连锁的分子标记作为指示跟踪选择 ,
育种效率和选择的准确率将大幅度提高。本研究从
6个组合的 F2分离世代共 1 059个被检单株中, 标记
辅助可直接筛选出临保系(ms3ms3rfrf)、纯合不育株
(ms3ms3RfRf)和两型系可育株(Ms3ms3RfRf)各 70 (表
4)、69 (表 5)和 135株(数据未显示), 这些检出的目
标基因型单株无论是与已知临保系或不育系杂交还
是相互测交验证, 准确率都达到 95%以上, 充分显
示出分子标记辅助选育在油菜隐性核不育杂交种选
育中的重要作用。
4 结论
20118A的育性由 1对隐性不育基因和 1对隐性
上位抑制基因互作控制, 根据 20个测交品种的后代
分离鉴定, BnRf位点上只出现 Rf和 rf两个等位基因,
推测第 3个等位基因存在的频率很低。因此在油菜育
种中, 可以根据两基因各 2对等位基因互作原理开展
分子标记辅助选育。在回交自交分离世代中经共显
性标记辅助跟踪选择, 直接获得临保系和两型系基
因型的准确率均达 95%以上。

致谢: 感谢上海市农业科学院孙超才研究员提供沪
油杂 1号种子。
References
[1] Chen F-X(陈凤祥), Hu B-C(胡宝成), Li Q-S(李强生), Zhang
M-L(张曼琳). Discovery and initial study of genic male sterility
material 9012A in Brassica napus L. J Beijing Agric Univ (北京
农业大学学报), 1993, 19(suppl): 57–61 (in Chinese with English
abstract)
[2] Chen F-X(陈凤祥), Hu B-C(胡宝成), Li C(李成), Li Q-S(李强
生), Chen W-S(陈维生), Zhang M-L(张曼琳). Genetic studies on
GMS in Brassica napus L.: I. Inheritance of recessive GMS line
9012A. Acta Agron Sin (作物学报), 1998, 24(4): 431–438 (in
Chinese with English abstract)
[3] Sun C-C(孙超才), Zhao H(赵华), Wang W-R(王伟荣), Li Y-L(李
延莉), Qian X-F(钱小芳), Fang G-H(方光华). Inheritance and
utilization of recessive genic male sterile line 20118A in Brassica
napus L. Chin J Oil Crop Sci (中国油料作物学报), 2002, 24(4):
1–4 (in Chinese with English abstract)
[4] Wang J(王军 ), Zhang T-P(张太平 ), Wei Z-F(魏忠芬 ), Li
D-W(李德文). Inheritance and utilization of recessive genic male
sterile line ZWA in Brassica napus L. Seed (种子), 2004, 23(5):
8–11 (in Chinese with English abstract)
[5] Xu X-D(徐小栋). Molecular Mapping of Sterile Genes Involved
in Recessive Epistatic Genic Male Sterile System in Brassica
rapa L. MS Thesis of Zhejiang Normal University, 2010. pp
1–55 (in Chinese with English abstract)
[6] Zhao J Y, Huang J X, Chen F, Xu F, Ni X Y, Xu H M, Wang Y L,
Jiang C C, Wang H, Xu A X, Huang R Z, Li D R, Meng J L.
Molecular mapping of Arabidopsis thaliana lipid-related ortholo-
gous genes in Brassica napus. Theor Appl Genet, 2012, 124:
407–421
[7] Ni X Y, Xu X D, Ren M Y, Xu F, Huang J X, Chen F, Zhao J Y.
Fine mapping and candidate gene identification of a recessive
genic male sterility gene (Bnms3) in rapeseed. In: Proc 13th Inter-
national Rapeseed Congress, Prague, 2011. pp 632–635
[8] Zu F(俎锋), Xia S-Q(夏胜前), Dun X-L(顿小玲), Zeng F-Q(曾
芳琴), Yi B(易斌), Wen J(文静), Ma Z-Z(马朝芝), Shen J-X(沈
金雄), Tu J-X(涂金星), Fu T-D(傅廷栋). Analysis of genetic
model for a recessive genic male sterile line 7-7365AB in Bras-
sica napus L. based on molecular markers. Sci Agric Sin (中国农
业科学), 2010, 43(15): 3067–3075 (in Chinese with English ab-
stract)
[9] Dong F-M(董发明), Hong D-F(洪登峰), Liu P-W(刘平武), Xie
Y-Z(谢彦周), He Q-B(何庆彪), Yang G-S(杨光圣). A novel ge-
netic model for recessive genic male sterility line 9012AB in
rapeseed (Brassica napus L.). J Huazhong Agric Univ (华中农业
大学学报), 2010, 29(3): 262–267 (in Chinese with English ab-
stract)
[10] Ni X-Y(倪西源), Xu X-D(徐小栋), Huang J-X(黄吉祥), Chen
F(陈飞), Zhou W-J(周伟军), Zhao J-Y(赵坚义). Marker assisted
selection for temporary maintainers of a recessive epistemic
genic male sterility in Brassica napus L. J Zhejiang Univ (Agric
& Life Sci) (浙江大学学报·农业与生命科学版), 2011, 37(4):
407–412 (in Chinese with English abstract)
[11] Wang G-C(王贵春). Development of Molecular Markers Linked
to Sterility Genes of a Recessive Genic Male Sterile Two-Type
Line 9012AB in Brassica rapa L. PhD Dissertation of Huazhong
Agricultural University, 2007. pp 1–90 (in Chinese with English
abstract)
[12] Ke L P, Sun Y Q, Hong D F, Liu P W, Yang G S. Identification
of AFLP markers linked to one recessive genic male sterility
gene in oilseed rape, Brassica napus. Plant Breed, 2005, 124:
367–370
[13] Xie Y Z, Hong D F, Xu Z H, Liu P W, Yang G S. Identification of
AFLP markers linked to the epistatic suppressor gene of a reces-
sive genic male sterility in rapeseed and conversion to SCAR
第 11期 任梦阳等: 甘蓝型油菜隐性核不育系 20118A的育性遗传及分子标记辅助选择 2023


markers. Plant Breed, 2008, 127: 145–149
[14] Xiao L, Yi B, Chen Y F, Huang Z, Chen Wei, Ma C Z, Tu J X, Fu
T D. Molecular markers linked to Bn;rf: a recessive epistatic in-
hibitor gene of recessive genic male sterility in Brassica napus L.
Euphytica, 2008, 164: 377–384
[15] Huang Z, Chen Y F, Yi B, Xiao L, Ma C Z, Tu J X, Fu T D. Fine
mapping of the recessive genic male sterility gene (Bnms3) in
Brassica napus L. Theor Appl Genet , 2007, 115: 113–118
[16] He J P, Ke L P, Hong D F, Xie Y Z, Wang G C, Liu P W, Yang G
S. Fine mapping of a recessive genic male sterility gene (Bnms3)
in rapeseed (Brassica napus) with AFLP and Arabidopsis derived
PCR markers. Theor Appl Genet, 2008, 117: 11–18
[17] Dun X, Zhou Z, Xia S, Wen J, Yi B, Shen J, Ma C, Tu J, Fu T.
BnaC.Tic40, a plastid inner membrane translocon originating
from Brassica oleracea, is essential for tapetal function and
microspore development in Brassica napus. Plant J, 2011, 68:
532–545




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