全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(9): 1646−1654 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家烟草专卖局项目(110200202004)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 林国平, E-mail: lgpfy@126.com; Tel: 027-83641902
第一作者联系方式: E-mail: ccchun2001@yahoo.com.cn; Tel: 027-83606709
Received(收稿日期): 2009-02-22; Accepted(接受日期): 2009-04-29.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.01646
白肋烟分子标记遗传图谱的构建及部分性状的遗传剖析
蔡长春 1 柴利广 2 王 毅 1 徐芳森 2 张俊杰 1 林国平 1,*
1中国烟草白肋烟试验站 / 湖北省烟草科研所, 湖北武汉 430030; 2 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室, 湖北武汉 430070
摘 要: 用 112个 AFLP、6个 SRAP标记构建了白肋烟的分子标记遗传连锁图谱, 包括 22个连锁群(A1~A22), 总遗
传长度为 1 953.6 cM, 标记的平均间距为 20.5 cM, 有 25个标记表现偏分离(17.0%), 主要集中在第 1、11和 14连锁
群上; 利用Windows QTL Cartographer Ver. 2.5软件进行 QTL分析, 结果表明, 共检测到 11个主效 QTL, 其中 7个与
化学成分性状相关, 另外 4个与农艺性状相关。与烟碱、总氮和总糖相关的 QTL各 2个(btnic1和 btnic2)、2个(bttn1
和 bttn2)和 3个(btts1、btts2和 btts3), 与株高(btph)、茎围(btls)、节距(btpt)和中部叶长(btl)相关的 QTL各 1个, 没有
检测到与总钾、总叶数和中部叶宽相关的 QTL, 其中与烟碱和总氮相关的 QTL 处于共分离状态(分别为 btnic1 和
bttn1), 表明烟叶烟碱合成与氮素代谢之间可能存在某种未知的生物学相关性, 11个主效 QTL对各性状表型变异的贡
献率在 12.3%~26.4%之间。
关键词: 白肋烟; 遗传连锁图谱; 农艺性状; 遗传剖析
Construction of Genetic Linkage Map of Burley Tobacco (Nicotiana tabacum L.)
and Genetic Dissection of Partial Traits
CAI Chang-Chun1, CHAI Li-Guang2, WANG Yi1, XU Fang-Sen2, ZHANG Jun-Jie1, and LIN Guo-Ping1,*
1 Burley Tobacco Experimental Station of China, Hubei Tobacco Research Institute, Wuhan 430030, China; 2 National Key Laboratory of Crop
Genetic Improvement, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China
Abstract: The agronomic traits and chemical components are very important factors affecting yield and tobacco leaf quality. Dis-
secting genetic control of these traits can facilitate the breeding of new tobacco cultivars by marker-assisted selection (MAS). The
objective of this study was to identify QTLs controlling partial agronomic traits and chemical components in burley tobacco. A
double haploid (DH) population of burley tobacco was used to construct a molecular marker genetic linkage map. The DH popu-
lation was derived from a cross between high quality cultivar Burley 37 with high nicotine content and Burley 21 with low nico-
tine content. The mapping population was planted in main production region of burley tobacco in Hubei province for two years to
obtain repetitive phenotype data. On the basis of this map, QTLs for four chemical components including nicotine (NIC), total
nitrogen (TN), total sugar (TS), total potassium (TK) of air-cured central tobacco leaf and six agronomic traits including plant
height (PH), stalk circumference (LS), distance between nodes (PT), number of total leaf (LN), length of central leaf (L) and
width of central leaf (W) were analyzed by using software Windows QTL Cartographer Ver. 2.5. The results showed that a total of
112 AFLP loci and six SRAP loci assembled into 22 linkage groups (A1–A22) composed the whole linkage map spanning 1 953.6
cM with an average distance of 20.5 cM between adjacent loci. There were 25 distortion-segregation loci (17.0%) mainly cluster-
ing in linkage groups A1, A11, and A14. A total of eleven main QTLs including seven QTLs influencing chemical components
and the other remaining four QTLs conferring agronomic traits were detected. Out of them, two (btnic1 and btnic2) QTLs were
detected for NIC, two (bttn1 and bttn2) for TN, three (btts1, btts2, and btts3) for TS, one (btph) for PH, one (btls) for LS, one (btpt)
for PT and one (btl) for L. However, no QTLs were detected for TK, LN, and W. The 11 main QTLs explained 12.3% to 26.4% of
phenotypic variation of traits detected. Additionally, btnic1 and bttn1 respectively controlling NIC and TN showed a good
co-segregation, indicating that there could be a certain unknown biological relationship between nicotine biosynthesis and nitro-
gen metabolism in tobacco leaf. The present study would provide a better understanding for the genetic control and further fine
mapping of chemical components and agronomic traits in burley tobacco.
Keywords: Burley tobacco; Genetic linkage map; Agronomic traits; Genetic dissection
第 9期 蔡长春等: 白肋烟分子标记遗传图谱的构建及部分性状的遗传剖析 1647


烟草是经济作物的一种, 而且是最早应用于分
子生物学和基因工程的植物之一, 但目前烟草的基
础性研究十分薄弱, 因此, 加强烟草重要性状的遗
传控制机理研究, 以现代分子生物学育种手段培育
适应卷烟工业新形势发展所需的新品种, 降焦减害,
有力促进我国烟草育种科学的持续健康发展, 具有
十分重要的意义。
栽培种烟草(Nicotiana tabacum L.)有 48条染色
体(2n=48), 基因组全长约 4 600 Mb, 约为人类基因
组全长的 1.5 倍[1], 白肋烟属淡色晾烟, 是普通烟草
的缺绿变异型, 具有调和香气和吃味的作用, 是混
合型卷烟的重要原料。由于烟草的进化历史较短 ,
其遗传背景比较狭窄, 国外研究人员利用 RAPD 标
记[2]和 AFLP 标记[3-5]已经揭示了烟草较低的遗传多
样性, 因此, 目前被正式报道的烟草遗传连锁图谱
的数量较少, 标记密度有限, 影响了图谱质量和可
用性。Lin 等 [6]利用来自烟草野生种间杂交 N.
plumbaginifolia× N. Longiflora所获得的 99个 F2植株,
采用 69个 RFLP标记和 102个 RAPD标记构建了包
括 9个主要连锁群、总长度为 1 062 cM的第一张烟
草分子标记遗传连锁图谱。Nishi等[7]利用 125个白
肋烟 DH系所组成的 DH群体, 采用 117个 AFLP分
子标记构建了包含 10 个连锁群的第一张白肋烟遗
传图谱, 其总长为 383 cM, 标记间平均遗传距离为
3.3 cM。2006 年肖炳光等[8]利用由 137 个烤烟 DH
系组成的作图群体, 采用 10 个 ISSR 标记和 147 个
RAPD 标记构建了国内第一张烤烟分子遗传连锁图
谱, 包括 27 个连锁群, 总长度为 1 838.2 cM, 标记
间平均遗传距离为 14.1 cM。肖炳光等[9]在以前作图
数据的基础上新增 23个标记构建了包括 11个 ISSR
标记和 158个 RAPD标记、由 27个连锁群组成的烤
烟分子标记遗传连锁图谱 , 其覆盖长度达到了
2 094.6 cM, 是目前发表的最长的烟草遗传连锁图
谱。Julio等[10]利用 114个烤烟重组自交系采用 ISSR、
AFLP和 SSAP等标记构建了一张烤烟分子遗传连锁
图谱, 该图谱共 18个连锁群, 包括 138个分子标记,
总长 707.6 cM。Bindler 等[11]利用烟草基因组计划
(tobacco genome initiative, TGI)中的基因组序列所开
发的 SSR标记基于 186个 F2植株构建了一张烤烟的
分子遗传连锁图谱, 该图谱共 24 个连锁群, 293 个
SSR标记, 总长为 1 920 cM。马红勃等[12]利用由烤
烟和白肋烟杂交而来的 187个 F2单株组成的作图群
体采用 SRAP 标记和 ISSR 标记构建了一张包含 26
个连锁群、112个标记、总长度为 1 560.2 cM的遗
传图谱。另一方面, 大多烟草研究是通过集团分离
分析法(bulked segregation analysis, BSA)获得与抗
病基因, 如马铃薯 Y病毒(PVY)[13]、黑根腐病[14-15]、
黑胫病[16]、根结线虫病[17]、青枯病[7]和野火病[18]相
连锁的标记, 而对于其他综合性状尤其是影响烟叶
质量的化学成分和农艺性状等研究比较少见。Julio
等[10]利用其构建的烤烟遗传连锁图谱对包括农艺性
状、叶片质量、化学成分及卷烟特性等在内的 59个
性状进行了 QTL 定位分析, 共检测到相关 QTL 75
个, 贡献率在 8.0%~41.5%之间, 其中 19 个 QTL 表
现与双亲期望相反的效应。肖炳光等[9]利用 DH群体
对烤烟总糖、烟碱和氧化钾进行初步的 QTL分析, 共
检测到 7个相关 QTL, 加性 QTL的贡献率在 1.27%~
8.27%之间。
国内对于白肋烟遗传连锁图谱的构建和重要性
状的 QTL定位分析尚未见报道, 本研究旨在剖析白
肋烟烟叶主要化学成分和部分农艺性状的遗传控制
机理, 为进一步定位和克隆相关功能基因创造条件,
进而为白肋烟新品种选育提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
亲本材料 Burley 37 (P1)和 Burley 21 (P2)分别为
高、低烟碱含量的优质白肋烟品种, 目前普遍用于
白肋烟雄性不育系杂交育种。2004年 7月在湖北省
恩施烟草基地配制 F1 (P1× P2)代, 2005年 7月中下旬
在中国烟草白肋烟试验站经组织培养及染色体加倍
技术获得 DH群体[19], 共计 94个 DH系(包括两个亲
本 P1和 P2), 2006—2007连续两年种植在湖北省建始
县三里坝乡。
1.2 DNA提取及标记分析
采集亲本 Burley 37、Burley 21和 DH群体苗期
茁壮的叶片, 采用李佳等[20]的方法提取总 DNA。
经初步筛选, 选取多态性较好的两组酶切组合,
Sac I/Mse I和 Pst I/Mse I, 分别筛选引物 825对和
2 100对, 引物序列由上海生物工程技术服务有限公
司合成。总 DNA 的酶切、预扩、选扩反应体系及
PCR扩增程序完全参照陆光远等[21]的方法。
根据 Li等[22]提出的原则设计 SRAP引物, 从中
选取 620 对, 由上海生物工程技术服务有限公司合
成。本研究所用 SRAP的正、反向引物见表 1。PCR
反应体系含带(NH4)2SO4的 1×buffer、1.5 mmol L−1
1648 作 物 学 报 第 35卷

表 1 本研究所使用的正、反向 SRAP 引物序列
Table 1 Sequences of SRAP forward and reverse primers used in the study
正向引物
Forward primers (5′–3′)
正向引物
Forward primers (5′–3′)
反向引物
Reverse primers (5′–3′)
ME1: TGAGTCCAAACCGGATA ME17: TTCAGGGTGGCCGGATG EM1: GACTGCGTACGAATTAAT
ME2: TGAGTCCAAACCGGAGC ME18: TGGGGACAACCCGGCTT EM2: GACTGCGTACGAATTTGC
ME3: TGAGTCCAAACCGGAAT ME19: CTGGCGAACTCCGGATG EM3: GACTGCGTACGAATTGAC
ME4: TGAGTCCAAACCGGACC ME20: GGTGAACGCTCCGGAAG EM4: GACTGCGTACGAATTTGA
ME5: TGAGTCCAAACCGGAAG ME21: AGCGAGCAAGCCGGTGG EM5: GACTGCGTACGAATTAAC
ME6: TGAGTCCAAACCGGTAG ME22: GAGCGTCGAACCGGATG EM6: GACTGCGTACGAATTGCA
ME7: TGAGTCCAAACCGGTTG ME23: CAAATGTGAACCGGATA EM7: GACTGCGTACGAATTATG
ME8: TGAGTCCAAACCGGTGT ME24: GAGTATCAACCCGGATT EM8: GACTGCGTACGAATTAGC
ME9: TGAGTCCAAACCGGTCA ME25: GTACATAGAACCGGAGT EM9: GACTGCGTACGAATTACG
ME10: TGAGTCCAAACCGGTAC ME26: TACGACGAATCCGGACT EM10: GACTGCGTACGAATTTAG
ME11: TGAGTCCAAACCGGATG ME27: CACAGTCATGCCGGAAT EM11: GACTGCGTACGAATTTCG
ME12: TGAGTCCAAACCGGACA ME28: GACCAGTAAACCGGATG EM12: GACTGCGTACGAATTGCT
ME13: TGAGTCCAAACCGGGAT ME29: CAGGACTAAACCGGATA EM13: GACTGCGTACGAATTGGT
ME14: TGAGTCCAAACCGGGCT ME30: ATCAGTCGGACCGGATT EM14: GACTGCGTACGAATTCAG
ME15: TGAGTCCAAACCGGTAA ME31: GATTGCATCACCGGATG EM15: GACTGCGTACGAATTCTG
ME16: TGAGTCCAAACCGGTGC EM16: GACTGCGTACGAATTCGG
EM17: GACTGCGTACGAATTCCA
EM18: GACTGCGTACGAATTCAA
EM19: GACTGCGTACGAATTCGA
EM20: AGGCGGTTGTCAATTGAC


MgCl2、200 μmol L−1 dNTPs、1 U Taq酶(购自 MBI
公司)、100 ng模板 DNA、正向和反向引物各 50 ng,
用 ddH2O补足总体积 20 μL。PCR反应程序为 94℃
1 min; 35℃ 1 min, 72℃ 1 min, 共 5个循环; 94℃ 1
min, 50℃ 1 min, 72℃ 1 min, 共 35个循环; 4℃保
存。在 PTC-225型热循环仪(MJR, 美国)上进行 PCR
反应。
以上两种引物的 PCR扩增产物(除AFLP预扩产
物外)均用聚丙烯酰胺凝胶(6%, 7 mol L−1)电泳分离,
电泳所用仪器为 Sequi-Gen sequencing cell (Bio-Rad,
USA), 缓冲液为 0.5× TBE。电泳时先用恒定功率 100
W预电泳 30 min左右(玻璃板面温度约为 50℃), 上
样后, 用恒定功率 85 W电泳 1.0~1.5 h, 参照陆光远
等[21]的方法进行电泳后的染色与显影。
1.3 遗传连锁图谱构建
采用 Mapmaker/Exp, Ver. 3.0[23], 选用 Kosambi
函数将重组值转换为图距单位(cM)。先用“group”
命令对所有标记进行分组(LOD≥4.0), 将标记分配
到不同连锁群, 对少于 5 个标记的连锁群直接运用
“compare”命令排序, 多于 5 个标记的连锁群, 运
用“three point”命令进行多点测验, 运用“order”
命令进行标记之间排序, 对于多个标记同时出现在
一个可能位置, 运用“try”命令, 将标记逐个插入到
适合的位置, 然后运用“ripple”命令检验连锁群中
标记的最佳顺序。用“map”命令构建连锁图。采用
MapDraw Ver 2.1[24]进行连锁图的绘制。
1.4 分子标记数据统计、命名
对于显性标记, 亲本及群体单株根据带型有无
记为 1 或 0; 对于共显性标记, 亲本 Burley 37 的带
型记为 A, 亲本 Burley 21的带型记为 B, 凡与亲本
Burley 37 带型一致的单株带型记为 A, 凡与亲本
Burley 21 带型一致的单株带型记为 B, 缺失数据记
为“–”。采用引物组合的方法对标记进行命名。SRAP
标记与 AFLP 标记用原始的标记名称 , 如 EM10-
ME03表示 SRAP正向引物 EM10与反向引物 ME03
的组合, P10-M03 表示 AFLP 引物 P10 与 M03 的
组合。
1.5 田间试验设计
单行区种植, 每小区种植 10株, 行株距 120 cm×
45 cm, 四周设保护行。完全随机区组设计, 3次重复,
第 9期 蔡长春等: 白肋烟分子标记遗传图谱的构建及部分性状的遗传剖析 1649


以亲本 Burley 37和 Burley 21作对照, 相邻种植, 每
隔 20小区种一对照。按当地优质烟叶生产技术规范
进行田间管理。
1.6 农艺性状调查及样品分析
烟株打顶后, 每小区随机选取 5 株, 观察记载
被选 DH 系的株高、茎围、节距、总叶数、中部叶
的长和宽等性状。在晾制结束后, 每小区随机选取 2
株, 取 4 片中部叶, 叶位为 12、13 叶位(自下而上),
鼔在 风干燥箱内烘干并磨碎制成分析样本[25]。参照
中华人民共和国烟草行业标准 YC/T160-2002 [26]采
用连续流动分析仪(API, 美国)分析烟碱、总氮、总
钾、总糖等化学成分。
1.7 QTL定位分析与命名
利用Windows QTL Cartographer Ver. 2.5软件[27],
结合性状表型数据和遗传连锁图谱结果进行QTL定
位分析。采用 Modle6(考虑区间 10 cM 内的 5 个最
大 F值的辅助因子), 在 P=0.05的显著水平下, 排步
测验 1 000 次后, 确定 LOD≥3 作为检测性状 QTL
的阈值。各 DH系性状表型数据取两年均值, 其中烟
碱、总氮、总糖、总钾等化学成分取晾制后中部烟
叶两年的均值。运行软件的结果可同时给出 QTL的
加性效应和贡献率等。
QTL的命名按烟草类型(本研究白肋烟为 bt)+性
状名称(如烟碱为 nic, 总氮为 tn, 总糖为 ts, 总钾为
tk, 株高为 ph, 茎围为 ls, 节距 pt, 总叶数 ln, 中部
叶长为 l, 中部叶宽为 w 等)+序号(相同性状的两个
以上 QTL位点按 1, 2, 3⋯依次编写)。
2 结果与分析
2.1 分子标记分析
以亲本 Burley 37和 Burley 21为材料筛选引物,
将获得的稳定、清晰可靠的多态性引物在 DH 群体
中进行检测。共筛选 AFLP引物 2 925对, 获得在亲
本间多态性明显且条带清晰易读的引物 72对, 在DH
群体中检测到标记 139个, 多态性比例为 1.9; 共筛
选 SRAP引物 620对, 其中 5对引物表现较好, 扩展
出标记 8个, 多态性比例为 1.6。对所有标记的分离
比进行 χ2检验, 在 P=0.01 水平上有 25 个 AFLP 标
记表现偏分离, 占标记总数的 17.0%, 其中 18 个标
记偏向亲本 Burley 37(72.0%), 另外 7个标记偏向亲
本 Burley 21 (28.0%)(表 2)。
2.2 遗传连锁图谱的构建
利用筛选获得的 147 个分子标记构建白肋烟遗
传连锁图谱, 其中 118个分子标记包括 112个 AFLP
标记和 6个 SRAP标记构成了 22个连锁群(A1~A22),
另外 29 个分子标记包括 27 个 AFLP 和 2 个 SRAP
标记未能连锁到图谱上(表 2)。该图谱总遗传距离为
1 953.6 cM, 连锁群的遗传距离从最短 0.5 cM到最
长的 191.9 cM, 标记间的平均距离为 20.5 cM, 最短
为 0.5 cM, 最长为 44.9 cM。连锁群上的标记数目从
最少 2个到最多 12个, 偏分离标记主要集中在第 1、
11 和 14 连锁群上, 而有 10 个连锁群没有偏分离标
记(表 3)。
2.3 部分性状的 QTL分析
2.3.1 亲本和 DH 群体的性状表现 利用最小显
著差数法(least significance difference, LSD)检测两
亲本性状表现的显著性, 结果表明, 除烟碱双亲间
存在显著差异外(P<0.05), 其他性状双亲间均不存
在显著差异(P>0.05)(表 4)。从极值范围来看, 各性
状均存在不同程度的双向超亲现象。从 DH 群体的
斜度和峰度指标来看, 除了节距轻度偏离正态分布
之外, 其他性状均比较符合正态分布, 说明这些性
状具备数量性状特征。对各性状进行二因素(年份与
基因型)方差分析表明(表略), 4种化学成分中除总钾
在年份和基因型间均不存在显著差异外, 其他 3 种
化学成分(烟碱、总氮、总糖)年份和基因型间均存在
显著差异, 其中烟碱在年份和基因型间达到极显著
差异, 农艺性状除株高和总叶数在基因型间存在显
著差异外, 在年份和基因型间均不存在显著差异。
2.3.2 部分性状的 QTL 定位分析 共检测到 11
个主效 QTL与各主要性状显著相关, 涉及到 7个连
锁群(A1、A4、A5、A6、A8、A10和 A17), 其中第

表 2 构建遗传连锁图谱的分子标记分析
Table 2 Analysis of molecular markers constructing genetic linkage map
标记类型
Type
引物数
No. of primers
多态性标记数
No. of polymorphic loci
多态性比例
Polymorphism
ratio
偏分离标记数
No. of distortion-
segregation loci
连锁标记数
No. of linked
loci
未连锁标记数
No. of unlinked
loci
AFLP 72 139 1.9 25 112 27
SRAP 5 8 1.6 0 6 2
合计 Total 77 147 25 118 29

1650 作 物 学 报 第 35卷

表 3 连锁群上遗传距离和标记分布
Table 3 Distribution and genetic distance of markers in the linkage groups
连锁群
Linkage group
长度
Length
(cM)
标记数
No. of markers
偏分离标记数
No. of distortion-
segregation markers
最大标记间距
Max interval
(cM)
最小标记间距
Min interval
(cM)
平均图距
Average interval
(cM)
A1 99.1 12 4 13.5 5.1 9.0
A2 0.5 2 0 0.5 0.5 0.5
A3 73.0 5 1 22.9 9.9 18.3
A4 99.0 8 2 17.3 12.1 14.1
A5 15.1 2 0 15.1 15.1 15.1
A6 68.0 5 0 20.8 13.1 17.0
A7 120.6 7 2 21.4 18.5 20.1
A8 99.9 5 1 33.3 21.7 25.0
A9 43.3 4 0 20.5 5.3 14.4
A10 177.7 8 2 38.3 20.2 25.4
A11 191.9 8 4 44.9 19.3 27.4
A12 137.1 6 1 30.5 24.1 27.4
A13 187.4 7 2 43.0 27.2 31.2
A14 131.8 8 3 23.6 12.1 18.8
A15 91.2 6 2 23.2 7.9 18.2
A16 101.7 6 0 33.5 11.2 20.3
A17 110.4 6 1 25.8 16.9 22.1
A18 19.2 2 0 19.2 19.2 19.2
A19 57.6 3 0 29.0 28.6 28.8
A20 48.4 3 0 27.4 21.0 24.2
A21 53.1 3 0 26.8 26.3 26.6
A22 27.6 2 0 27.6 27.6 27.6
合计 Total 1953.6 118 25 44.9 0.5 20.5

表 4 亲本和 DH 群体性状描述性统计
Table 4 Descriptive statistics of traits for the parents and the DH population
亲本 Parent (mean ± SD)

DH群体 DH population
性状
Trait Burley 37 Burley 21 平均数±标准差
Mean ± SD
范围
Range
斜度
Skewness
峰度
Kurtosis
烟碱 Nicotine (%) 4.66±0.78 a 3.23±0.45 b 3.41±0.67 1.38–5.59 0.24 –0.29
总氮 Total nitrogen (%) 5.23±0.70 4.96±0.57 5.37±0.84 3.99–7.10 –0.46 0.78
总糖 Total sugar (%) 0.44±0.05 0.42±0.06 0.52±0.01 0.28–0.72 0.12 0.07
总钾 Total potassium (%) 4.39±0.34 3.69±0.31 3.90±0.05 2.82–5.12 0.62 0.32
株高 Plant height (cm) 155.00±3.12 156.70±2.11 145.60±9.10 121.50–166.80 –0.28 0.21
茎围 Stalk circumference (cm) 9.80±0.10 10.90±0.21 10.40±0.79 8.80–12.80 0.58 0.88
节距 Distance between nodes (cm) 4.30±0.09 3.80±0.11 4.20±0.43 3.50–5.80 1.05 1.72
总叶数 Total No. of leafs (cm) 30.00±0.23 31.20±0.18 30.00±1.17 27.00–32.70 –0.11 –0.07
中部叶长 Length of central leaf (cm) 72.00±0.41 72.80±0.34 69.10±4.33 56.20–77.80 –0.44 0.15
中部叶宽 Width of central leaf (cm) 30.30±0.17 31.70±0.13 31.80±2.40 26.50–37.80 0.40 0.11
a和 b表示亲本间在 0.05水平上差异显著。
a, b: significantly different between parents at P<0.05.

10连锁群聚集了 5个 QTL, 第 1连锁群聚集了 4个
QTL(图 1)。其中与烟碱和总氮相关的 QTL 各 2 个,
总糖相关的 QTL有 3个, 与株高、茎围、节距和中
部叶长相关的 QTL各有 1个, 没有检测到与中部叶
宽、总叶数、总钾相关的 QTL(表 5)。
控制烟碱的 2个主效QTL (btnic1和 btnic2)分别
位于第 1 和第 10 连锁群, 二者贡献率相近, 分别为
16.7%和 17.0%, 二者的加性效应分别来自 Burley 21
第 9期 蔡长春等: 白肋烟分子标记遗传图谱的构建及部分性状的遗传剖析 1651




图 1 白肋烟遗传连锁图谱及部分性状 QTL
Fig. 1 Genetic linkage map and QTLs controlling partial traits of burley tobacco

1652 作 物 学 报 第 35卷

表 5 白肋烟 DH 群体部分性状的 QTL
Table 5 QTLs of partial traits in the DH population of burley tobacco
性状
Trait
连锁群
Group
QTL 标记区间
Flanking markers
置信区间
Trust interval
(cM)
峰值
Peak posi-
tion (cM)
LOD
加性效应
Additive
(%)
贡献亲本
Contribution
parent
贡献率
R2(%)
A1 btnic1 PM43P06a–PM44P22 93.8–98.4 98.40 4.70 –0.56 Burley 21 16. 7 烟碱 NIC
A10 btnic2 PM38P32–PM02P10 143.9–168.1 153.90 4.90 0.47 Burley 37 17.0
A1 bttn1 PM43P06a–PM44P22 94.8–98.4 98.40 3.92 –0.39 Burley 21 14.6 总氮 TN
A10 bttn2 PM02P10–PM07P28a 143.8–168.1 157.90 3.48 0.33 Burley 37 16.1
A1 btts1 PM46P21–PM34P28b 94.8–98.4 27.50 4.10 –0.85 Burley 21 22.1
A1 btts2 PM34P28b–P2M49a 143.8–168.1 33.40 3.16 –0.73 Burley 21 17.3 总糖 TS
A6 btts3 P1M51a–PM22P28 23.8–31.4 59.00 3.11 –0.54 Burley 21 18.3
株高 PH A4 btph P1M7b–PM35P36d 62.6–78.4 70.40 4.60 32.38 Burley 37 26.4
茎围 LS A10 btls PM28P27a–PM28P24a 0–14.0 0.01 3.04 1.68 Burley 37 12.3
节距 PT A10 btpt PM28P27a–PM28P24a 0–9.9 0.01 3.92 0.91 Burley 37 17.0
中部叶长 L A10 btl PM38P31a–PM23P24a 57.6–91.7 69.70 3.26 8.03 Burley 37 16.2
表中负的加性效应代表该效应是由亲本 Burley 21贡献的, 正的加性效应代表该效应是由亲本 Burley 37贡献的。
A positive additive effect is from high nicotine content parent Burley 37, a negative additive effect is from low nicotine content parent
Burley 21. NIC: nicotine, TN: total nitrogen, TS: total sugar, PH: plant height, LS: stalk circumference, PT: distance between nodes, L: length
of central leaf.

和 Burley 37, Burley 21在 btnic1位点的等位基因使
烟碱降低了 0.56%。Burley 37在 btnic2位点的等位
基因提高了 0.47%的烟碱; 与晾制后中部叶总氮相
关的主效 QTL有 2个, bttn1和 bttn2, 分别位于第 1
和第 10连锁群上, 贡献率分别为 14.6%和 16.1%, 加
性效应分别使总氮降低和提高了 0.39%和 0.33%,
btnic1 与 bttn1 处于相同的标记区间, 且峰值相同,
处于共分离状态; 与总糖相关的 QTL有 3个, btts1、
btts2 和 btts3, 前两者均分布于第 1 连锁群, 第 3 个
分布于第 6 连锁群, 贡献亲本均为 Burley 21, 分别
降低了 0.85%、0.73%和 0.54%的总糖, 贡献率分别
为 22.1%、17.3%和 18.3%; 与株高相关的 QTL btph
被定位在第 4 连锁群, 处于 AFLP 标记 P1M7b 与
PM35P36d之间, 其贡献率为 26.4%, 为所有QTL中
最大贡献率者, 亲本 Burley 37 使株高增加了 32.38
cm; 在第 10连锁群上检测到 btls, btpt和 btl 3个QTL,
分别影响茎围、节距和中部叶长的表现, 其中 btls
和 btpt 均处于 AFLP 标记 PM28P27a~PM28P24a 之
间, 峰值相同, 贡献率分别为 12.3%和 17.0%, btl对
中部叶长的贡献率为 16.2%, 亲本 Burley 37 在这 3
个 QTL位点处的等位基因分别使茎围、节距和中部
叶长增加了 1.68、0.91和 8.03 cm (表 5)。
3 讨论
3.1 白肋烟分子标记遗传连锁图谱
烟草狭窄的遗传背景导致其分子标记的多态性
不丰富, 因此, 目前已构建的分子遗传图谱数量较
少[6-12], 且因使用的标记不同而可比性不强, 利用的
作图群体类型有 F2群体、DH 群体和重组自交系群
体, 分子标记类型主要包括 RFLP、SSR、AFLP、
RAPD、SRAP 及 ISSR 等, 图谱中标记总数从 117
至 293个不等, 连锁群数目在 10~27个之间, 图谱总
遗传距离最长为 2 094.6 cM[9], 最短仅 383 cM[7]。本
研究所构建的白肋烟遗传连锁图谱总遗传长度为
1 953.6 cM, 仅次于肖炳光等[9]构建的烤烟连锁图谱
长度, 并采用了适合用来构建遗传连锁图谱的 SRAP
标记[28]。目前烟草遗传连锁图谱的质量(标记数量和
密度)相对于其巨大的基因组而言仍然远远不够, 仍
需要通过烟草基因组计划(TGI)发表的大量 EST 序
列、烟草 cDNA文库、BAC文库和其他茄科植物的
标记来补充大量的分子标记以不断增加图谱的饱和
度, 同时需适当增加作图群体大小。
3.2 白肋烟性状的超亲现象
超亲现象的产生一方面可能是双亲中控制性状
两个表型方向极值的基因分离表达的结果, 另一方
面也可能是隐性基因的纯合效应所致。关于第二点,
Edwards 等[29]在分析引起玉米的超亲现象的原因时
曾有过讨论。因此, 我们可以充分利用超亲现象并
借助分子标记辅助选择手段获得性状表现极高或极
低的单株, 进而在遗传和育种中加以利用, 如选择
极低烟碱含量的 DH系培育低烟碱品种等。
3.3 白肋烟性状的 QTL分析
有关烟草重要性状的QTL定位分析研究报道较
少。Julio等[10]利用烤烟重组自交系群体扫描到与中
第 9期 蔡长春等: 白肋烟分子标记遗传图谱的构建及部分性状的遗传剖析 1653


部叶长相关的 QTL Dev3, 贡献率为 9.2%, 控制烟碱
的 QTL NIRSTAR, 贡献率为 13.3%。肖炳光等[9]利用
烤烟 DH 群体扫描到控制总糖、烟碱和氧化钾的加
性 QTL 分别为 2 个、2 个和 3 个, 总贡献率分别为
5.83%、9.54%、14.64%。本研究扫描到与中部叶长
相关的主效QTL 1个, 贡献率 16.2%, 与烟碱和总糖
相关的主效 QTL分别有 2个和 3个, 总贡献率分别
为 33.7%和 57.7%, 没有扫描到与总钾、总叶数和中
部叶宽相关的 QTL。另外, 本文作者利用该 DH 群
体对白肋烟烟碱含量所作的遗传分析表明, 烟碱含
量主要受 2 对主基因控制, 与本研究结果较为一致
(尚未公开发表的数据)。
本研究检测到控制烟碱和总氮的 QTL(分别为
btnic1 和 bttn1)与一侧的 AFLP 标记 PM44P22 的遗
传距离仅为 0.69 cM, 此标记可经进一步确认之后转
化为 SCAR 标记, 为用于分子标记辅助选择适宜烟
碱含量的白肋烟新品种提供了一种可能, 从而大大
提高育种的精确性, 节省时间。另外, btnic1和 bttn1
的共定位表明烟碱的合成和氮素吸收之间可能存在
某种目前尚不清楚的生物学相关性, 而且, 烟碱含
量与总氮含量也存在极显著的正相关 (r=0.39, P<
0.001)。
本研究所构建的遗传连锁图谱为不同烟草类型
遗传图谱的相互比较、整合及高密度遗传连锁图谱
的构建和比较基因组学研究的开展提供了良好的参
考材料, 也为进一步精细定位和克隆控制白肋烟重
要性状的功能基因奠定了良好基础, 目前后续研究
工作正在进行中。
4 结论
构建了包括 112 个 AFLP 标记和 6 个 SRAP 标
记、由 22个连锁群组成的白肋烟分子标记遗传连锁
图, 总遗传长度为 1 953.6 cM, 平均标记间距为 20.5
cM。共检测到 11个主效 QTL可解释各性状表型变
异的 12.3%~26.4%, 其中 7 个与白肋烟晾制后中部
烟叶的烟碱、总氮、总糖等化学成分相关, 另外 4
个与株高、茎围、节距和中部叶宽等农艺性状相关。
控制烟碱和总氮的 QTL(分别为 btnic1和 bttn1)处于
共分离状态, 与一侧的 AFLP标记 PM44P22的遗传
距离仅为 0.69 cM, 经转化为 SCAR标记后对于分子
标记辅助育种有一定的利用价值。
References
[1] Galbraith D W, Harkins K R, Maddox J M, Ayres N M, Sharma D
P, Firoozabady E. Rapid flow cytometric analysis of the cell cycle
in intact plant tissues. Science, 20: 1049–1051
[2] Del Piano L, Abet M, Sorrentino C, Acanfora F, Di Muro A. Ge-
netic variability in Nicotiana tabacum and Nicotiana species as
revealed by RAPD markers: 1. Development of the RAPD pro-
cedure. Beiträge zur Tabakforschung International (Contribu-
tions to Tobacco Research), 2000, 19: 1–15
[3] Julio E, Verrier J L, Dorlhac de Borne F. Development of SCAR
markers linked to three disease resistances based on AFLP within
Nicotiana tabacum L. Theor Appl Genet, 2006, 112: 335–346
[4] Ren N, Timko M P. AFLP analysis of genetic polymorphism and
evolutionary relationships among cultivated and wild Nicotiana
species. Genome, 2001, 44: 559–571
[5] Rossi L, Bindler G, Pijnenburg H, Isaac P G, Giraud-Henry I,
Mahe M, Orvain C, Gadani F. Potential of molecular marker
analysis for variety identification in processed tobacco. Plant Var
Seeds, 2001, 14: 89–101
[6] Lin T Y, Kao Y Y, Lin S, Lin R F, Chen C M, Huang C H, Wang
C K, Lin Y Z, Chen C C. A genetic linkage map of Nicotiana
plumbaginifolia/Nicotiana longiflora based on RFLP and RAPD
markers. Theor Appl Genet, 2001, 103: 905–911
[7] Nishi T, Tajima T, Noguchi S, Ajisaka H, Negishi H. Identifica-
tion of DNA markers of tobacco linked to bacterial wilt resistance.
Theor Appl Genet, 2003, 106: 765–770
[8] Xiao B-G(肖炳光), Xu Z-L(徐照丽), Chen X-J(陈学军), Shen
A-R(申爱荣), Li Y-P(李永平), Zhu J(朱军). Genetic linkage map
constructed by using a DH population for the flue-cured tobacco.
Acta Tabacaria Sin (中国烟草学报), 2006, 12(4): 35–40 (in
Chinese with English abstract)
[9] Xiao B-G(肖炳光), Lu X-P(卢秀萍), Jiao F-C(焦芳蝉), Li
Y-P(李永平), Sun Y-H(孙玉合), Guo Z-K(郭兆奎). Preliminary
QTL analysis of several chemical components in flue-cured to-
bacco (Nicotiana tabacum L.). Acta Agron Sin (作物学报), 2008,
34(10): 1762–1769 (in Chinese with English abstract)
[10] Julio E, Denoyes-Rothan B, Verrier J L, Dorlhac de Borne F. De-
tection of QTLs linked to leaf and smoke properties in Nicotiana
tabacum based on a study of 114 recombinant inbred lines. Mol
Breed, 2006, 18: 69–91
[11] Bindler G, Rutger van der Hoeven, Gunduz I, Plieske J, Ganal M,
Rossi L, Gandani F, Donini P. A microsatellite marker based
linkage map of tobacco. Theor Appl Genet, 2007, 114: 341–349
[12] Ma H-B(马红勃), Qi J-M(祁建民), Li Y-K(李延坤), Liang
J-X(梁景霞), Wang T(王涛), Lan T(兰涛), Chen S-H(陈顺辉),
Tao A-F(陶爱芬), Lin L-H(林荔辉), Wu J-M(吴建梅). Construc-
tion of a molecular genetic map of tobacco based on SRAP and
ISSR markers. Acta Agron Sin (作物学报), 2008, 34(11): 1958–
1963 (in Chinese with English abstract)
[13] Noguchi S, Tajima T, Yamamoto Y, Ohno T, Kubo T. Deletion of
a large genomic segment in tobacco varieties that are resistant to
potato virus Y (PVY). Mol Gen Genet, 1999, 262: 822–829
[14] Bai D, Brandle J E. Identification of two RAPD markers tightly
linked with the Nicotiana debneyi for resistance to black root rot
1654 作 物 学 报 第 35卷

of tobacco. Theor Appl Genet, 1995, 91: 1184–1189
[15] Julio E, Verrier J L, Dorlhac de Borne F. Development of SCAR
markers linked to three disease resistances based on AFLP within
Nicotiana tabocum L. Theor Appl Genet, 2006, 112: 335–346
[16] Jonhson E S, Wernsman E A. Origin of the black shank resis-
tance gene, Ph, in tobacco cultivar Coker 371-Gold. Plant Dis,
2002, 86: 1080–1084
[17] Yi H Y, Rufty R C, Wernsman E A. Mapping the root-knot
nematode resistance gene (Rk) in tobacco with RAPD markers.
Plant Dis, 1998, 82: 1319–1322
[18] Yi Y H. RAPD markers elucidate the origin of the root-knot
nematode resistance gene (Rk) in tobacco. Tob Sci, 1998, 42:
58–63
[19] Chai L-G(柴利广), Zhang J-J(张俊杰), Lin G-P(林国平), Wang
Y(王毅), Xu F-S(徐芳森). Construction of two DH populations
and identification of chromosome ploidy in burley tobacco. Acta
Tab Sin (中国烟草学报), 2007, 13(2): 33–37 (in Chinese with
English abstract)
[20] Li J(李佳), Shen B-Z(沈斌章), Han J-X(韩继祥), Gan L(甘莉).
An effective procedure for extracting total DNA in rape. J
Huazhong Agric Univ (华中农业大学学报 ), 1994, 13(5):
521–523 (in Chinese with English abstract)
[21] Lu G-Y(陆光远), Yang G-S(杨光圣), Fu T-D(傅廷栋). Molecu-
lar Markers for the Dominant Genic Male Sterility Gene and the
Suppressor Gene in Brassica napus and Their Applications. PhD
Dissertation of Huazhong Agricultural University, 2003. pp
38–40 (in Chinese with English abstract)
[22] Li G, Qurios C F. Sequence-related amplified polymorphism
(SRAP), a new marker system based on a simple PCR reaction:
Its application to mapping and gene tagging in Brassica. Theor
Appel Genet, 2001, 103: 455–461
[23] Lincoln S, Daly M, Lander E S. Construction Genetic Maps with
Mapmaker/Exp 3.0. Whitehead Institution Technical Report. 2nd
edn. Cambridge, MA: Whitehead Institution, 1992. pp 1–49
[24] Liu R-H(刘仁虎), Meng J-L(孟金陵). MapDraw: A microsoft
excel macro for drawing genetic linkage maps based on given
genetic linkage data. Hereditas (Beijing) (遗传), 2003, 25(3):
317–321 (in Chinese with English abstract)
[25] Wang Z-D(王志德), Wang Y-Y(王元英), Mou J-M(牟建民), Dai
P-G(戴培刚), Liu Y-H(刘艳华), Qian Y-M(钱玉梅), Kong
F-Y(孔凡玉), Zhang H-B(张怀宝). Descriptors and Data Stan-
dard for Tobacco (Nicotiana spp.)(烟草种质资源描述规范和数
据标准). Beijing: China Agriculture Press, 2006. pp 12–36 (in
Chinese)
[26] Determination of total plant alkaloid of tobacco and tobacco
products-continuous flow method. Industry Standard of People
Republic China (中华人民共和国行业标准), YC/T160-2002,
Beijing: Standards Press of China, 2002. pp 1–6 (in Chinese)
[27] Zeng Z B. Precision mapping of quantitative trait loci. Genetics,
1993, 136: 1457–1468
[28] Cai C C, Tu J X, Fu T D, Chen B Y. The genetic basis of flower-
ing time and photoperiod sensitivity in rapeseed Brassica napus
L. Russian J Genet, 2008, 44: 326–333
[29] Edwards M D, Helentjaris T, Wright S. Molecular-marker- facili-
tated investigation if quantitative trait loci in maize: 4. Analysis
based on genome saturation with isozyme and restriction frag-
ment length polymorphism markers. Theor Appl Genet, 1992, 83:
765–774



欢迎订阅 2010 年《分子植物育种》
《分子植物育种》是一份为转基因育种、分子标记辅助育种及常规育种服务的科学杂志, 也是中国唯一
的一份以育种为名的科学杂志。创刊于 2003 年, 创刊伊始即被美国化学文摘(CA), 中国科学引文数据库、
中国科技期刊全文数据库、中国引文数据库、中国科技期刊数据库、中文科技期刊数据库、中国核心期刊(遴
选)数据库、中国生物学文摘和中国生物学数据库等多家国内外数据库和检索系统收录。据 2008年《中国学
术期刊综合引证报告》登载, 本刊的影响因子为 1.230。本刊设专题评述、研究论文、研究报告、专题介绍、
学位论文简报、新基因新种质新品种、新思路新技术新方法和信息索引等栏目, 主要刊登水稻、小麦、玉米、
油菜、大豆、棉麻、薯类、果树、蔬菜、花卉、茶叶、林草等植物的育种及相关领域研究成果, 是了解中国
分子植物育种的一个重要窗口。本刊已建立了全英文的期刊网站, 定期发布学术动态、出版信息及期刊近期
目录等, 实现作者编者读者同步分享。
欢迎订阅《分子植物育种》, 本刊单月 28日出版, 国内定价: 40.00元/期, 240.00元/年; 国外定价: 20.00
美元/期, 120.00美元/年。国内统一刊号: CN 46-1068/S, 国际标准刊号:ISSN 1672-416X, 邮发代号: 84-23。
读者可到当地邮局订阅, 或直接汇款至编辑部, 免收邮费。
地址: 海南省海口市海秀大道 128号双岛公寓 13B室(邮编: 570206)
电话: 0898-68966415; 传真: 0898-68958180
E-mail: mpb@hibio.org, mpb@molplantbreed.org; 网址: http://www.molplantbreed.org
ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ