全 文 ：第 28卷　第 3期 西北农业大学学报 Vol. 28 No. 3
2000年 6月 Ac ta Univ . Ag ric. Bo reali-occidentalis Jun. 2000
[文章编号 ]1000-2782( 2000) 03-0096-05
芸薹属作物分子标记研究⒇
陈书霞 1 ,王晓武 2 ,程智慧1 ,房玉林 1
( 1西北农林科技大学园艺系 ,陕西 杨陵 712100;
2中国农科院 蔬菜花卉研究所 ,北京 100086)
　　 [摘　要 ]　通过对已有资料的分析 ,从芸薹属作物分子连锁图的现状 ,芸薹属作物比较
作图研究以及重要农艺性状的分子标记等方面 ,概述了芸薹属作物分子标记的研究进展 ,并
对今后的研究方向提出了建议。
[关键词 ]　芸薹属作物 ;分子标记 ;分子连锁图 ;基因定位
[中图分类号 ]　 S635. 4　　　 [文献标识码 ]　 A
1　芸薹属作物分子连锁图的现状
芸薹属有许多重要的栽培种 ,包括 3个二倍体 ,如 B .oleracea ( 2n= 2x= 18 genome
CC) , B. campestris ( 2n= 2x= 20 genome AA) ,B .nigra ( 2n= 2x= 16 genome C) ; 3个多
倍体 ,如 B .napus ( 2n= 2x= 38 genome AACC) ,B . carrinata ( 2n= 4x= 16 genome BC) ,
B. juncea ( 2n= 4x= 36 genom AABB) ,其中 B. olracea又包含许多变种。 所以芸薹属遗
传信息十分丰富 ,是研究遗传学的理想材料。遗憾的是由于一直缺乏一套行之有效的形态
学或生理遗传学标记 ,在芸薹属中一直未进行系统化的遗传学分析 ,以及基因所控制的农
艺性状作图研究 [1 ] ,但确定了一些同工酶位点作为标记 [ 2～ 7]。
近年来 , DN A标记系统的迅速发展大大促进了蔬菜作物尤其是芸薹属作物遗传学育
种的研究。 Slocum等 [8 ]用 RFLP标记建立了 B .oleracea的连锁图 ,图中含标记数目 258
个 ,覆盖基因组长度 820 cM (图距单位 , Centi-morgan)。 在此之后 ,芸薹属作物分子连锁
图的绘制得到迅速地发展 (表 1) , Chyi等 [9 ]用 B . rapa的 F2群体构建 RFLP标记连锁图 ,
含有标记数目 360个 ,覆盖基因组长度达 1 876 cM,是芸薹属已构建的连锁图中所含标
记数目最多的 1个。总体看来 ,芸薹属遗传图谱绘制中 ,甘蓝图谱涉及 200多个标记 ,B .
rapa连锁图共涉及 300～ 400个标记 ,黑芥图谱约有 100个标记 ,甘蓝型油菜涉及约 300
个标记 ,这些标记中 , RFLP标记偏多 ,其他类型标记偏少。尽管已经在利用附加系或代换
系把已经发现的连锁群定位于各自的染色体上 ,但这方面的努力还不够。
2　芸薹属作物的比较作图
通过芸薹属作物间的比较作图发现 ,芸薹属作物各种类之间染色体呈现重排现象。在
不同的芸薹属二倍体作物中染色体倒位与易位有所不同 ,但不同种类在较大区段染色体
⒇ [收稿日期 ]　 1999-04-22
[作者简介 ]　陈书霞 ( 1971- ) ,女 ,硕士。
上基因的排列位置一致 ,甚至四倍体和二倍体的芸薹属作物的基因组也显示了相当大的
一致性 [8, 10, 11 ]。 Lydiate等 [ 12]据 B . napus的 RFLP连锁图表明 ,栽培芸薹属作物和同一种
野生种的基因组排列位置一致 ,这说明芸薹属作物染色体呈现较高的保守性。这种关系的
发现不仅在起源演化研究上具有重要意义 ,而且在分子标记育种及基因克隆方面也有重
要作用。据研究 ,作为植物生化、生理、分类及分子遗传学的模式植物拟南芥 ( Arabidopsis
thaliana)和芸薹属是亲缘关系较近的物种 , Kowalski等 [ 13]通过比较作图表明 ,覆盖拟南
芥基因组 24. 6%的 11个保守区域 ,在 B .oleracea基因组中覆盖了 29. 9%的区域。这些表
明 ,随着研究的深入 2种近缘作物之间转移遗传信息一定会成为可能 ,而且还能为共线性
的假设提供有力的证据 [5 ]。
表 1　芸薹属已构建的分子连锁图
种　名 作图群体 标记类型 标记数目 /个 图距 /cM 连 锁 群主要指定 未指定 参考文献
B .oleracea F2 RFLP 258 820 9 0 Slocum et al. 1990
F2 RFLP 201 1 112 9 4 Land ry et al. 1992
F2 RFLP, is ozyme 108 747 9 2 Kianian et al. 1992
F2 RFLP 150 1 023 9 3 刘忠松等 . 1997
F2 RFLP, RAPD 159 921 9 2 Camargo et al. 1997
DH RFLP 303 875 9 0 Bohuon et al. 1996
DH RFLP, AFL P 92 615 12 Voorrips et al. 1997
F2 RFLP 112 1 002 9 Camargo et al. 1995
F2 RFLP, RAPD 310 1 606 9 4 Ch eung et al. 1997
B . rapa F2 RFLP 360 1 876 10 0 Ch yi et al. 1992
F3家系 RFLP 139 1 785 10 1 Teu tonico et al. 1994
F2 RFLP 220 1 593 10 0 Song et al. 1995
F2 RFLP, RAPD 168 519 10 0 Thanhuanpaa et al.
RIL RFLP 144 890 10 2 Kole et al. 1996
F2 RFLP 280 1 805 10 0 Song et al. 1991
B . nig ra BC1 RFLP 288 855 8 0 Lagercrantz et al. 1995
B . nig ra F2 RFLP, RAPD 124 667 8 3 Truco et al. 1994
DH RFLP 132 1 016 22 6 Ferrei ra et al. 1994
BC1 RFLP 323 2 602 19 5 刘忠松等 . 1997
DH RFLP, RAPD 207 1 441 19 2 Uzunova et al. 1995
DH RFLP, RAPD 254 1 765 19 Foiss et et al. 1996
DH RFLP, RAPD 250 1 500 19 4 刘忠松等 . 1997
RFLP 354 2 264 19 11 Ch eung et al. 1997
DH RFLP 277 2 264 19 6 Sh arp et al. 1997
RFLP, RAPD,
ST S
274+
6+ 2
2 125 19 10 Ch eung et al. 1995
BC1, D H RFLP 158 1 204. 5 19 How el l et al. 1996
F2 RFLP 137 1 413 19 17 Land ry et al. 1992
B . juncea DH RFLP 343 2 073 18 5 Ch eung et al. 1996
　　在芸薹属甚至十字花科植物中 ,对控制开花的基因是研究得比较多的。 利用在 A.
thaliana中定位的控制开花时间的基因 CO (已被克隆 )邻近 1. 5 mb(百万碱基对 )区域的
RFLP探针 , Lagercrantz等 [14 ]发现 B . nigra的 LG2 , LG5 , LG8 3个连锁群都存在对应的
共线性区域 ,其中 LG2和 LG8 2个连锁群对应区域存在控制开花时间的 QTL位点 ,分别
97第 3期 陈书霞等: 芸薹属作物分子标记研究
控制总变异的 53%和 12%。 Osbo rn等 [15 ]认为 ,Brassicas控制开花时间的 Q TL在种内和
种间都处于同源染色体的相似区域。 而且此种关系已在玉米和高梁 ( Sorghum )中发
现 [16 ]。 事实证明 , Brassica的一些重复区段显示了和 Arabidopsis thaliana第 5染色体的
末端区域的相似性 [17 ]。 这种染色体组之间保守性和共线性关系表明 ,可以利用模式植物
A. thaliana已构建的分子标记图谱和物理图谱信息研究 Brassica的染色体组 ,进行 B ras-
sica染色体组的染色体步移。
在芸薹属内部 ,通过比较作图发现 ,B. olaracea的连锁图有 8条在 B . napus的连锁图
中处于保守位置。这些保守区段的存在反应了 A和 C基因组的同源性。Lagercrantz等 [14 ]
比 较分属 A, B, C 3个不同基因组的 3种植物 B . rapa (n= 10) , B . nigra (n = 8)和
B. oleracea (n= 9)的 RFLP图谱发现 , 2个不同染色体组的不同片段之间具有非常明显的
共线性关系。 通过比较以后 , Cheung等 [18 ]指出 ,除了 B. napus的连锁群有 1个附加性位
点出现外 ,在 B .oleracea中 S-位点的连锁群和 B . napus的连锁群有相当程度的同源性。
3　芸薹属作物重要农艺性状的分子标记及基因定位
由于分子标记的发展 ,目前人们已有可能将复杂的数量性状进行分解 ,象研究质量性
状一样对控制数量性状的多个基因分别进行研究 ,从而使数量遗传研究取得了突破性的
进展。目前 ,对芸薹属的各种数量性状的分子标记已经广泛开展。Cama rgo等 [19 ]通过甘蓝
品种“ BI-16”和抗病青花菜“ O SU CR-7”杂交的 F3家系 ,找到了与甘蓝抗 Xanthomonas
campestris pv. campestris有关的若干个数量基因座位。有关苗期抗性的 Q TL分别位于
LG1 , LG2 , LG9和 LG3 ,而成株期抗性的 Q TL分别位于 LG1和 LG9 ,和苗期的 2个位点相
同。Voo rips等 [ 20]通过甘蓝的 DH群体来定位抗 clubroot的有关基因 ,发现了 pb-3, pb-4 2
个主效基因座位和 2个微效基因座位 , pb-3和 pb-4分别定位于 LG3和 LG4上。 Benoi t
等 [21 ]通过 RFLP标记构建 Brassica oleracea的连锁图发现 ,有 2个与甘蓝根肿病 2号生
理小种抗性基因连锁的标记 , 2个标记分别定位于 LG6和 LG1上。 Kennard等 [ 22]对一个
甘蓝和青花菜的 F2群体的农艺性状分析表明 ,茎部性状集中分布在 3c, 8c;叶片性状集中
分布于 4c, 5c。他们还发现 ,一些控制同一性状的不同 Q TL位点分布与不同连锁群重复
的 RFLP标记分布具有平行关系。
利用连锁图 ,人们可以进行重要基因及所感兴趣的基因定位 ,包括主效基因和 Q TL。
Ferrei ra[16 ]通过 132个 RFLP位点的连锁图 ,表明 B. napus有关春化要求的基因和 7个
位点连锁 ,定位于第 9个连锁群。确定了有关春化要求的主效基因 Wg6b10。 Nozaki等 [1 ]
关于 B . campesrtis的抽薹时间做了一些分析 ,表明抽苔时间与 2个同工酶标记紧密连锁 ,
还有 6个 RAPD标记和该性状连锁 ,主效基因位点分布在第 8和第 9连锁群上。 这些重
要性状的分子标记为芸薹属作物育种提供了有力的帮助。其他一些重要性状也已得到明
确标记 ,如甘蓝的黑腐病抗性 [ 19]、根肿病抗性 [20 ]、油菜 [21 ]的 CMS恢复基因、硫苷含量、白
腐病抗性等。 大量分子标记的产生 ,为育种提供了明确的指导。
通过与重要性状紧密连锁的标记 ,可对所需要的性状进行早期、间接、准确地选择 ,即
所谓的分子标记辅助育种 ( M AS)。 王晓武 [ 23 ]利用 BSA分析法获得了 1个与甘蓝显性雄
性不育基因 M S连锁的 ERPAD标记 ,在辅助 2个甘蓝自交系回交一代及 2个青花菜自
98 西北农业大学学报 第 28卷
交系回交一代的 MS基因转育中预测的准确性超过 90%。
4　问题与展望
纵观芸薹属分子连锁图 ,所用的 RFLP标记较多 ,而其他类型的标记则相对较少 ,尤
其是 AFLP和 SSR标记 ,而且所用的群体多为 F2分离群体。B . napas中用 DH群体构建
了一些永久图谱 ,但缺点是不够完整。总体来说 ,芸薹属作物在连锁图绘制上 ,亟待解决的
问题是:要增加标记的数目 ,增加图谱的饱和度 ,同时要积极创造条件构建 DH群体。除此
之外 ,要把 RFLP标记转换为以 PCR为基础 ,易于操作、容易为人们所掌握的技术 ,还要
通过深入地研究比较作图 ,达到芸薹属作物的遗传信息及探针共享 ,这样就可对整个芸薹
属作物进行更深入地研究 ,使连锁图在育种中发挥更大作用。
总之 ,通过数量性状基因位点作图 ,一些数量基因已被绘制在连锁图上 ,而且也找到
了与其紧密连锁的分子标记。如果人们把其与建立 YAC( Yeast a rtificial ch romosome)库
或 BAC( Bacterial ar ti fial ch romosome)库结合起来 ,则可以进行目标基因图谱克隆。目前
番茄的多个抗病基因已被克隆 [24 ]。相信通过分子标记技术和高密度的基因图谱 ,人们会
尽快明了数量性状的机理 ,为育种打下良好基础。
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Studies on molecular markers of Brassica crops
CHEN Shu-xia
1 ,WANG Xiao-wu
2 , CHENG Zhi-hui
1 , FANG Yu-l in
1
( 1 Depa rtment of Hort icul ture, Northwest Science and Tech nolog y University of
Agr icul ture and Forest ry ,Yangl in g ,Shaanxi 712100,China;
2 Insti tute of Vegetable Crop s,Ch inese Acad emy of Agr icul tural S ciences ,Beij ing 100086,China )
Abstract: Advances in studies of molecular markers of B rassica crops w ere summa-
rized f rom the follow ing aspects: the sta te of molecular mapping , the study of compara-
tiv e mapping and th e mo lecular marker of impo rtant t rai ts. Suggestions on the for thcom-
ing studies w ere also made in the present paper.
Key words: B rassica crops; molecular marker; moletular linkage map; Gene mapping
100 西北农业大学学报 第 28卷