全 文 ：第 26卷 第 6期 作　物　学　报 Vo l. 26, No. 6
2000年 11月 ACT A AGRONOMICA SIN ICA Nov . , 2000
芸薹属作物抗病性基因同源位点上的遗传多样性
甘　莉　孟金陵
(华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室 , 湖北武汉 430070)
提　要　用已知的拟南芥抗病性基因的 8对引物对 60个芸薹属作物和 1份拟南芥品系进行了遗传多
样性分析 , 除 GPA 1, PR 1外 , 其他 6对引物的同源片段都被检测到。其中与 Atlox l1, BGL 2, R PS 2
及 PG11四个基因同源的片段检出率较高 , 分别为 62. 5% , 94. 7% , 87. 5%及 100%。用这些同源片段
估计了甘蓝型油菜抗耐菌核病材料中油 821、 中 R783、 中 R888、 宁 RS-1之间的遗传距离。聚类分析
结果表明 , 中 R783与中 R888的遗传距离较近 , 为 0. 0323。中 R783, 中 R888与宁 RS-1三个抗病品
系之间的遗传距离为 0. 1007。这三个品系与中油 821的遗传距离为 0. 2463, 与拟南芥的遗传距离为
0. 4979。由于籍以进行聚类分析的遗传标记是与抗病有关基因同源的 DN A序列 , 因此 , 四个甘蓝型油
菜抗病品系间的遗传距离应当或多或少反应了它们之间在抗病性遗传基础上的差别。从 61份 DN A样
品中扩增出与 BGL 2和 RP S 2同源的多态性片段的数据合并作聚类分析 , 在这两个基因同源序列的多
样性上 , 芸薹属作物与拟南芥相似性为 44% , 60份芸薹属作物供试材料在 56%的水平上聚为一类。在
相似性为 70%的水平上可将这些材料分为 5个组: Ⅰ . 包括 1个黑芥品种和所有参与测试的 6个甘
蓝 , 1个埃芥品系和 23个甘蓝型油菜品种。Ⅱ . 1个埃芥品系和 14个甘蓝型油菜品种。Ⅲ . 有 7个甘
蓝型油菜品种。Ⅳ . 含 4个甘蓝型油菜品种。Ⅴ . 含 3个甘蓝型油菜品种。值得注意的是 , 两个甘蓝型
抗病品系中 R888和中 R783仍聚在一起 , 而中油 821和宁 RS-1却分别聚在第 3组和第 4组。
关键词　油菜 ; 拟南芥 ; 抗病性基因 ; 扩增片段
Genetic Diversity Analysis of Brassica Genus for the Loci
Homologous to the Disease Resistant Genes
CAN Li　 MENG Jin-Ling
(N ational Key Labora tor y Crop Genet ic Improvement , Huazhong A gricultural University , Wuhan 430070)
Abstract　　 The genetic div ersi ty o f lo ci homo logous to disease resistant g enes w as analy zed
in Brassica genus using eigh t pai rs of primers designed from know n disease resistant genes of
Arabidopsis thal iana. DN A fragments homologous to 6 of 8 genes had been detected in 60
cultiva rs o r lines of B rassica crops, mainly B. napus , and one line o f Arabidopsis. The
detecting ef ficiency for the homologous loci to Atloxl 1, BGL 2, RPS 2 and PG11 w ere high ,
62. 5% , 94. 7% , 81. 5% and 100% respectiv ely. The homologous f ragments w ere also
amplified f rom four Sclerotinia sclerotiorium resistant lines, Zhongyou821, ZhongR-783,
ZhongR-888 and NingRS-1. Clust analysis show ed that the genetic distance betw een
ZhongR-783 and ZhongR888 is as sho rt as 0. 0323, while the distance betw een the tw o and
NingRS-1 is 0. 1007. Zhongyou821 and Arabidopsis have a rela tiv ely large genetic distance

通讯联系人 , E-mail: jmeng@ public. wh . hb. cn
收稿日期: 1999-09-27, 接受日期: 2000-03-08
国家 863高技术项目和国家自然科学基金项目资助
w ith the three resistant lines, 0. 2463 and 0. 4979 respectiv ely. Since the genetic ma rkers
applied in clust analysis are the DN A sequences homology to the disease resistant g enes, the
above da ta mo re or less represent the di fference of genetic backg round involv ing disease
resistance. The clust analysis w as also conducted using the combined data derived f rom the
amplified polymorphic f ragment homology to BGL2 and RPS2 from 61 DNA samples. It
demonst rated that the simi lari ty betw een B rassica genus and Arabidopsis was 44% . 60
accessions f rom Brassica can be gathered into one g roup a t the similarity lev el of 56% , and
into fiv e g roups at the simila ri ty lev el of 70% . The fiv e g roups a re: GroupⅠ , including 1
cultiva r o f Brassica nigra , all six lines of B. oleracea accessions, 1 line o f B. carinata and 23
cultiva rs B . napus. GroupⅡ , 1 line of B . carinata and 14 cultiva rs of B . napus . GroupⅢ ,
7 cul tiv ars of B . napus. GroupⅣ , 4 cultiva rs o f B. napus. Group Ⅴ , 3 cultiv ars of B .
napus.
Key words　　 Brassica napus; Arabidopsis thaliana; Sequence homo logous to disease
resistant g enes; Amplified f ragments
植物在进化过程中 , 经受着各种病原体的侵害 , 在长期抵抗侵染的相互作用及其进化
中 , 逐渐获得了对不同病原体的不同抗性。这种抗病性资源是抗病育种的宝贵材料。随着现
代生物技术的广泛应用 , 对抗病的分子基础已有了认识。近年来通过分子标记定位于染色体
上的抗病基因已经逾百。截止 1997年 , 至少已有 14个抗病基因被克隆 [1 ]。从已有克隆基因
的序列分析表明 , 几乎所有的抗病基因均存在丰富亮氨酸重复序列 ( Leucine-rich repeat ,
LRR)
[2 ] , 许多基因同时还存在核苷酸结合位点 ( nucleotide-binding si te, NBS)或丝氨酸 -苏
氨酸激酶 ( serine-threonine kinase, STK)等同源序列。这种序列广泛存在于植物抗病基因中
的结构域 , 很可能决定着寄主与病原的特异性识别、 信号传导、 蛋白激酶 [ 3]的磷酸化或自磷
酸化等 [4, 5 ]。另外 ,植物在遭受各种类型病原入侵时 ,可以诱导一些与抗病性有关的防卫基因
( defense genes)的表达 , 产生多种形式的防卫反应来拮抗 [6 ]。如: 产生植物防卫素 ( plant
defensins)
[7 ]、 几丁质酶 [8 ]、 葡聚糖酶、 蛋白质抑制剂等病原相关蛋白来限制病菌的进一步侵
入。抗病基因和抗性相关基因 (本文中将这两类基因统称为抗病性基因 )的克隆以及各类克隆
在不同植物 DNA序列的保守性 , 不仅为采用同源法寻找并克隆新的抗性基因开拓了新途
径 [9 ] , 也为估计这些基因的遗传变异提供了新的工具。
拟南芥 ( Arabidopsis thaliana)具有生育期短、 染色体数目少和基因组小等特征 , 一直被
用来作为植物遗传研究的模式植物 , 已有一系列抗病基因及与抗病有关的基因被克隆 [10 ]。大
量研究表明 , 生物的基因组之间存在不同程度的相似性 [11 ] , 而在各种作物中 , 芸薹属作物与
拟南芥的关系最近 , 同属芸薹族 ( Brassiceae) , 有 86%的编码蛋白质的 DNA序列在这两类植
物之间是保守的 [12 ]。 Robert报道 , 芸薹属 A、 B、 C三个基因组分别表现为大小是拟南芥基因
组三倍的复合体 , 复合体的每一个组成部分不仅在基因组大小上和拟南芥相似 , 且 RFLP分
子标记的排序也相当接近 [ 13 ]。 Kow alsk等用芸薹属和拟南芥 DNA片段作探针 , 检测到拟南
芥和甘蓝基因组之间存在着 11个保守区域 , 这些保守区覆盖了拟南芥基因组的 24. 6%和甘
蓝基因组的 29. 9% [14 ]。 Teutonico和 Osbo rn在白菜与拟南芥中也检测到某些连锁保守性 [15 ]。
因此 , 人们可望率先在芸薹属作物中利用拟南芥的遗传信息。芸薹属中的甘蓝型油菜是我国
的主要油料作物 , 种植面积约 6百余万公顷 , 但常年由于病害所造成的损失达 10%～ 20% ,
6516期　　　　　　　　甘　莉等: 芸薹属作物抗病性基因同源位点上的遗传多样性　　　　　　　　　　　
而且还造成籽粒品质的严重下降。我国的科学工作者在发掘抗病性油菜品种资源方面做了大
量的工作 , 但至今收效不大 , 仅筛选到了几份抗性材料。本研究以拟南芥中已克隆的 8个抗
病性基因保守序列设计的特异性引物 , 对以甘蓝型油菜为主的芸薹属作物品种资源的 DNA
为模板成功地进行了 PCR扩增 , 并依据 PCR产物的凝胶电泳片段大小进行了遗传多样性分
析 , 为油菜抗病性资源的开拓提供借鉴。
1　材料与方法
1. 1　选用了 61份品种或材料 , 其中甘蓝型油菜 ( Brassica napus ) 51份 , 甘蓝 ( Brassica
oleracea ) 6份、埃芥 (Brassica carinata ) 2份 , 黑芥 (Brassica nigra )和拟南芥各 1份。这些材料
主要来源于中国 , 也包括加拿大、 瑞典、 英国、 波兰、 德国、 法国、日本、澳大利亚等国的材
料。其来源见表 1。
表 1　　实验材料的编号及来源
Table 1　　 The accessions of cultivars and lines
编　号
Num ber
种　名
Species
基因组
Genome
品种 (系 )名
St rain o r cultiv ars
来　源
Source
1 拟南芥 Arabidopsis thal iana T 拟南芥 Arabidopsis 英国 Eng land
2 黑芥 B .n igra B Giebra 瑞典 Sw eden
3 甘蓝 B .oler cea.botryt is C Greenia
4 甘蓝 B .olercea capi tata C A12Dt td 英国 Eng land
5 甘蓝 B .olercea capi tata C 甘蓝 2号 Ganlan2 中国 China
6 甘蓝 B .olercea capi tata C 甘蓝 12号 Ganlan12 中国 China
7 甘蓝 B. olercea caulorap e C 苤蓝 Pielan 中国 China
8 甘蓝 B. olercea caulorap e C 青苤蓝 Qingpielan 中国 China
9 甘蓝型油菜 B . napus AC Apex GDS. DLF
10 甘蓝型油菜 B . napus AC Bok. Wokb 美国 USA
11 甘蓝型油菜 B . napus AC Bris tol 法国 France
12 甘蓝型油菜 B . napus AC Bul let
13 甘蓝型油菜 B . napus AC B92-5666 中国 China
14 甘蓝型油菜 B . napus AC ECN不育 ECNBuyu 中国 China
15 甘蓝型油菜 B . napus AC Exp ress 德国 Germany
16 甘蓝型油菜 B . napus AC 甘油 5号 Ganyou5 中国 China
17 甘蓝型油菜 B . napus AC GT2-12 中国 China
18 甘蓝型油菜 B . napus AC 华 1Hual 中国 China
19 甘蓝型油菜 B . napus AC 黄籽 821 Huangzi821 中国 China
20 甘蓝型油菜 B . napus AC 黄籽双低 Huangzish uangdi 中国 China
21 甘蓝型油菜 B . napus AC 华油 8号 Huayou8 中国 China
22 甘蓝型油菜 B . napus AC 华油 11号 Huayou11 中国 China
23 甘蓝型油菜 B . napus AC 华油 12号 Huayou12 中国 China
24 甘蓝型油菜 B . napus AC 华油 14号 Huayou14 中国 China
25 甘蓝型油菜 B . napus AC 沪农早 Hunong zao 中国 China
26 甘蓝型油菜 B . napus AC Janus 瑞典 Sw eden
27 甘蓝型油菜 B . napus AC Karat 加拿大 Canada
28 甘蓝型油菜 B . napus AC Kunto 加拿大 Canada
29 甘蓝型油菜 B . napus AC Kw30 日本 Japan
30 甘蓝型油菜 B . napus AC 老红甘 Laohonggan 中国 China
31 甘蓝型油菜 B . napus AC 凉油 4号 Liangyou4 中国 China
32 甘蓝型油菜 B . napus AC Libra 波兰 Poland
33 甘蓝型油菜 B . napus AC Liporta 德国 Germany
34 甘蓝型油菜 B . napus AC Liraw el l 加拿大 Canada
652　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　 26卷
续表 1　
编　号
Num ber
种　名
Species
基因组
Genome
品种 (系 )名
St rain o r cultiv ars
来　源
Source
35 甘蓝型油菜 B . napus AC Major 法国 France
36 甘蓝型油菜 B . napus AC Mandarin ( WOSR)
37 甘蓝型油菜 B . napus AC Mandarin
38 甘蓝型油菜 B . napus AC Marnoo 澳大利亚 Au st ralia
39 甘蓝型油菜 B . napus AC Mars
40 甘蓝型油菜 B . napus AC 宁 RS-1Ning RS-1 中国 China
41 甘蓝型油菜 B . napus AC 日本君脂油菜 RiBen junzhiyoucai 日本 Japan
42 甘蓝型油菜 B . napus AC 胜利清梗 Sh engliqinggeng 中国 China
43 甘蓝型油菜 B . napus AC Sponsor
44 甘蓝型油菜 B . napus AC Stellar 瑞典 Sw eden
45 甘蓝型油菜 B . napus AC 铁杆青 Tieganqing 中国 China
46 甘蓝型油菜 B . napus AC Topos 加拿大 Canada
47 甘蓝型油菜 B . napus AC 皖油早 Wanyouzao 中国 China
48 甘蓝型油菜 B . napus AC Wesbrook 澳大利亚 Au st ralia
49 甘蓝型油菜 B . napus AC Wesway 澳大利亚 Au st ralia
50 甘蓝型油菜 B . napus AC 杏黄花 Xingh uangh ua 中国 China
51 甘蓝型油菜 B . napus AC 油光叶 Youguangye 中国 China
52 甘蓝型油菜 B . napus AC 云油 5号 Yunyou5 中国 China
53 甘蓝型油菜 B . napus AC 早熟胜利油菜 Zaosh ush engliyoucai 中国 China
54 甘蓝型油菜 B . napus AC 中油 821 Zh ongyou821 中国 China
55 甘蓝型油菜 B . napus AC 中 R-888 Zh ong R-888 中国 China
56 甘蓝型油菜 B . napus AC 中 R-783 Zh ong R-783 中国 China
57 甘蓝型油菜 B . napus AC 中油 324 Zh ongyou 中国 China
58 甘蓝型油菜 B . napus AC 中油 333 Zh ongyou 中国 China
59 甘蓝型油菜 B . napus AC 92-166 中国 China
60 埃塞俄比亚芥 B . carina ta BC 10167-1 埃塞俄比亚 Ethiopia
61 埃塞俄比亚芥 B . carina ta BC 10167-2 埃塞俄比亚 Ethiopia
1. 2　在 5～ 8片真叶期 , 从每个品种 (系 )的 5个单株上采集幼嫩真叶 , 混合 , 保存于 - 70℃
冰箱 , 用李佳等 [16 ]的方法提取并纯化 DNA。
1. 3　英国东英格兰大学的肖顺元博士提供了根据拟南芥抗病性基因保守序列设计的 8对特
异性引物。与引物扩增有关的基因名称及 PCR反应条件见表 2。 25μL PCR反应体积中 , 含
40～ 60 ngDN A模板 , 1～ 2 U Taq DNA聚合酶 , 2～ 3 mmo l /L Mg Cl2 , 160～ 200μmo l /L
dN TP, 参照廖玉才等 [17 ]的方法另外加入 0. 01% gela tion, 2μmol /L 四甲基氯化铵
( TM ACL)。 PCR反应条件为 94℃变性 2分钟 ,然后 94℃变性 30～ 45秒 , 52～ 61℃复性
30～ 45秒 , 34个循环最后 72℃延伸 2分钟。每对引物均有不同的复性温度 , 不同的变性与
复性时间。其条件如表 2。 1. 4% Agarose电泳 ( TAE系统 ) , EB染色 , 紫外透射仪观察、 照
相并记录结果。
1. 4　记录各样本中产生的多态性条带 , 同一位点上有条带记为 1, 无电泳条带记为 0。输入
计算机。根据 Virk和 Fo rd-loyd( 1995)的公式计算遗传距离 [18 ] , 该计算公式为:
GD = ∑ [A i - B i ] /n
　　其中 GD ( Genetic distance)为遗传距离 , A、 B为不同的样本数 , i为扩增位点数 , n为某
一引物扩增位点总数。
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表 2　　基因及 PCR扩增的条件
Table 2　　 Genes and PCR conditions for ampl ifying
据以设计引物的基因名称
Th e nam e of genes related
to the speci fic primers
复性温度
Renaturation
temperature (℃ )
变性与复性时间
Denatu ration and
renaturation time ( s )
脂氧化酶基因
Lipoxygenase At lox 1
61 45
葡聚糖基因
Beta glucosidase BGL2
53 45
连接蛋白基因
Link protein gene Ctrl1
53 30
编码 G蛋白 A亚基基因
G protein alpha sub uni t gene GPA 1
55 45
抗麦类核腔菌基因
Resis tan t to Pyremophora g raminea PG11
52 30
病程相关蛋白 1基因
Path ogen esis-related p rotein 1 PR 1
55 30
抗表达毒性的假单胞杆菌基因
avr Rpml RPM1
60 45
抗假单胞杆菌基因
Resis tant to Psel ldomonas syrin g RPS2
60 45
　　根据上述公式用计算
机计算每个基因片段在群
体内的遗传距离 , 并用
N TSYS软件统计分析 , 根
据 UPGMA ( Unw eighted
pai r g roup method w ith
arithmetic mean)方法构建
表征树。
2　结果与分析
2. 1　用拟南芥抗病性基因
特异性引物扩增芸薹属作
物 DNA模板的 PCR产物
特征
我们用 8对特异性引物
在拟南芥 DNA中都扩增出
了相应的 DNA序列片段 ,
其片段长度与该基因相应区段的长度相符。用 BGL 2、 RPM1和 RPS 2基因有关的引物扩增的片
段各达到 3条 , 似乎表明了基因家族的存在。当以芸薹属作物 DNA作模板 ,用这 8对引物测试油
菜的遗传多样性时 , 除 GPA 1, PR 1外 , 其它 6对引物均扩增出了多态性片段。其中用与
Atlox 1, BGL2, RPS 2及 PG11四对基因有关的引物扩增时 , 在较多的油菜品种中
获得了 PCR产物 ,分别占供试品种数的 62. 5% , 94. 7% , 87. 5%及 100% 。当用某个拟南芥
表 3　　特异性引物在拟南芥和芸薹属作物中扩增的 DNA片段的特征
Table 3　　 Characteristic of PCR products ampl ified f rom Arabidopsis andBrassica crops with the speci fic primers
据以设计引物
的基因名称
The name of
genes
related to
th e specif ic
primers
在拟南芥中
扩增的片段
Bands
amplifi ed
f rom
Arabidopsis
在油菜等芸薹属作物中扩增的片段
Bands am plifi ed f rom rapeseed and other Brassica crops
是否有与拟南芥片
段长度相同的条带
Whether th ere is a band
similar wi th that of in
Arabidopsis on si ze
扩增的总
条带数
Total
bands of
amplif ied
多态性
条带数
No. of
polymorphic
bands
测试样
本　数
No. of
samples
tes ted
有条带的
样本数
No. of samples
wi th amplif ied
bands
At lox 1 2. 2 k b* ( 1)* * + 5 2 61 60
BGL 2 1. 6 k b( 3) + 7 6 61 61
Ctrl1 130 bp( 1) - 4 4 60 16
GPA 1 1. 6 k b( 0) - 0 0 10 0
PG11 1. 3 k b( 2) + 4 2 14 14
PR 1 1. 0 k b( 0) - 0 0 30 0
RPM 1 2. 7 k b( 3) + 5 3 30 10
RP S2 2. 6 k b( 3) + 8 8 61 61
　　* 所给出的片段大小为预期的该基因片段长度　　* Band s am pli fi ed f rom A rabidop sis on si ze
　　* * 括号中的数字表示在拟南芥中扩增出的与预期片段长度不同的其它片段数目
　　* * Brack et show s No. of dif ferent bands in Arabidopsis on si ze
　　+ 表示有与拟南芥中有关基因预期片段大小相同的条带 , -表示没有相同的条带
　　+ There i s a band similar w ith th at of in Arabidopsis , - Th ere is no band in th e same size
654　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　 26卷
1 A . thal iana　 2 Ning RS-1　 3 Zh ong　　　
R-783　 4 Zhong R-888　 5 Zh ongyou 821　　　
6λDN A /Eco R.Ⅰ + HindⅢ　　　
图 1　　以基于 PG11的引物从 4个抗　　　
(耐 )菌核病品种 (系 )中扩增的 DNA片段　　　
Fig. 1　　 DN A f ragments am plifi ed f rom　　　
dis ease resis tance lines of B . napus　　　
wi th p rimers bas ed on PG11　　　
1 A. thaliana　 2. Zh ong R-783　 3. Zhong R-888　　
4 Ning RS-1　 5 Zhong you 821　　
图 2　甘蓝型油菜 4个抗病品种 (系 )的聚类图　　
Fig. 2　 Dendrogram of 4 dis ease resis tance　　
cult ivars ( lines) of B . napus　　
　
　　
表 4　　四份抗病材料与拟南芥中抗病相关位点扩增的片段特征
Table 4　　 Characteris tic of ampl ification loci of A. thal iana resistance disease related in four lines of B. napus
据以设计引物的基因名称
Th e name of genes related
to the speci fic primers
项目　 Item
中油 821
Zh ongyou
821
中 R-783
Zhong
R-783
中 R-888
Zhong
R-888
宁 RS-1
Ning
RS-1
At lox 1 2. 2 kb* - - - -
油菜特异条带 Characteris ti c - + + +
band in B. napus
多态性条带 Polymorphic 0 1 1 1
BGL 2 1. 6 kb* - - - -
油菜特异条带 Characteris ti c + + + +
band in B. napus
多态性条带 Polymorphic 1 4 4 4
Ctrl1 130 bp* - - - -
油菜特异条带 Characteris ti c - - - +
band in B. napus
多态性条带 Polymorphic 0 0 0 2
PG11 1. 3 kb* - + + +
油菜特异条带 Characteris ti c + + + +
band in B. napus
多态性条带 Polymorphic 2 4 4 4
RPM 1 2. 7 kb* - - - -
油菜特异条带 Characteris ti c - + + +
band in B. napus
多态性条带 Polymorphic 0 2 2 2
RP S2 2. 6 kb* + + + +
油菜特异条带 Characteris ti c + + + +
band in B. napus
多态性条带 Polymorphic 5 6 6 5
　　* 指以拟南芥 DNA为模板时扩增的特异性片段
　　* The bands w hen using A . th aliana DN A as model ch aracteris tic
6556期　　　　　　　　甘　莉等: 芸薹属作物抗病性基因同源位点上的遗传多样性　　　　　　　　　　　
抗病性基因特异性引物在芸薹属作物中检测到有关片段时 , 往往既检测到与拟南芥扩增片段
分子量相同的片段 , 又有片段长度上的多态性变异 , 这似乎表明这些基因同样以基因家族的
形式存在于芸薹属作物中 (表 3)。
2. 2　以拟南芥抗病性基因特异性引物的扩增片段估计甘蓝型油菜抗耐菌核病材料间的遗传
距离
中油 821、 中 R783、 中 R888和宁 RS-1是我国培育和筛选的抗菌核病品种或品系。用
Atloxl 1, BGL 2, Ctrl1, PG11, RPM1和 RPS2等 6个抗病性基因的特异性引物 , 从上述四
份材料的 DNA中均扩增出了相关片段 (图 1)。其中用 PG11和 RPS2的两个特异性引物分别
在 3个和 4个品种 (系 )中扩增出与拟南芥特异性片段大小相同的片段 , 其余四对抗病性基因
特异性引物仅扩增出了油菜所特有的片段 (表 4)。
根据这些扩增片段的信息 , 对这 4个抗病品种及拟南芥进行了聚类分析。结果表明 , 中
R-783与中 R-888的遗传距离较近 , 为 0. 0323。中 R-783, 中 R-888与宁 RS-1三个抗病品系
之间的遗传距离仅为 0. 1007。这 3个品系与中油 821的遗传距离为 0. 2463, 它们与拟南芥的
遗传距离为 0. 4979(图 2)。由于籍以进行聚类分析的遗传标记是与用抗病性基因特异性引物
扩增的 DNA序列 , 因此 , 4个甘蓝型油菜抗病品系间的遗传距离应当或多或少反应了它们之
间在抗病性遗传基础上的差别。
1～ 12, 14～ 25为油菜品种 (系 ) , 13λDN A/Eco RⅠ + HindⅢ
图 3　　以基于 BGL 2的引物从油菜中扩增的 DNA片段
Fig. 3　　 DN A fragments amplifi ed f rom rapeseeds w ith primers based on BGL 2
1～ 8, 10～ 20为油菜品种 (系 ) , 9λDN A/Eco RⅠ + HindⅢ
图 4　　以基于 RP S2的引物从油菜中扩增的 DNA片段
Fig. 4　　 DN A fragments amplifi ed f rom rapeseeds w ith primers based on RP S2
656　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　 26卷
2. 3　用 BGL 2和 RPS2的特异性引物在芸薹属作物品种资源中检测到的遗传多样性
用 BGL 2和 RPS2特异性引物在所有 61个供试材料的 DNA样品中均扩增出了片段 (图
3, 4)。其中用 BGL2的特异性引物扩增出了 6个不同长度的片段 , 分子量变化在 2000 bp到
100 bp之间 ,用 RPS2的特异性引物扩增出的 8个不同片段的分子量大小在 3000bp到 100bp
图 5　　油菜品种聚类图。各品种编号代表的品种名称见表 1
Fig. 5　　 Dendrogram of cul tivars of rapeseeds.
Th e num bers represent cultiv ars show n in table 1.
之间 , 这似乎表明在芸薹属作物中与
RPS 2位点有关的遗传变异大于 BGL 2。
　　将用 BGL 2和 RPS 2特异性引物从上
述 61份 DNA样品中扩增出的多态性片
段的数据合并作聚类分析。结果表明 , 在
这两个基因的扩增序列多样性上 , 芸薹属
作物与拟南芥相似性为 44% , 60份芸薹
属作物供试材料在 56%的水平上聚为一
类。在相似性为 70%的水平上可将这些材
料分为 5个组。Ⅰ : 包括 1个黑芥和所有
参与测试的 6个甘蓝 , 1个埃芥和 23个甘
蓝型油菜。Ⅱ : 含 1个埃芥和 14个甘蓝型
油菜。Ⅲ : 有 7个甘蓝型油菜。Ⅳ : 含 4个
甘蓝型油菜。Ⅴ : 含 3个甘蓝型油菜。值
得注意的是 , 与图 1相比较 , 两个甘蓝型
抗病材料中 R888和中 R783仍聚在一起 ,
而中油 821和宁 RS-1却分别聚在第 3组
和第 4组 (图 5)。
3　讨论
植物抗病基因及其家族含有同源序
列 , 已受到广泛的重视。人们已开始用抗
病基因同源序列的方法从大豆、 马铃薯、
水稻中克隆了抗病基因 [9 ]。 BGL 2、 RPS 2、
PG11等抗病基因的特异性引物在油菜抗
性品系中不仅检测出 PCR产物在片段长
度上的多态性 , 而且 3个抗病品系还具有
其独特的片段。但这些片段是否为抗病基
因片段 , 必须作进一步的克隆和测序分析
才能确定。
拟南芥 8个抗病基因的特异性引物对
61份油菜样本进行的测试表明 , 仅
RPS 2, BGL2, Atlox l 1和 PG11的同源片
段在所测试样本中存在较高的阳性率 , 而
其它几个基因的同源片段检测的阳性率极低。 这说明在不同的油菜样本中存在着丰富的遗传
6576期　　　　　　　　甘　莉等: 芸薹属作物抗病性基因同源位点上的遗传多样性　　　　　　　　　　　
变异。它们含有不同扩增的 DNA序列 , 所以不同的基因在不同的样本中靶序列的存在与否
是不尽相同的。
　　拟南芥抗性基因特异性引物扩增片段在油菜资源中的广泛存在 , 似乎表明不论是抗病品
种还是感病品种都含有抵御病原入侵的抗性基因。植物的抗病基因不是字义上的具有抗病功
效的基因 , 而是指基因对基因假说中的寄主植物中与病原无毒基因表现非亲和性互作的基
因 [19 ] , 除此之外的使植物表现抗病性功效的基因称防卫基因 , 防卫基因及其表达并不像抗病
基因那样仅抗病植株所特有 , 而是感病植株也存在。植物在受到病原菌侵染时通过诱导产生
防卫反应来拮抗 , 感病植株中的防卫基因相对抗病植株被激活得慢和表达微弱得多而已 [7 ]。
在油菜中抗性基因特异性引物扩增的片段分布与油菜品种 (系 )之间的亲缘关系并不完全
相同。黑芥品种 Giebra与 3个甘蓝型油菜 324, Express, M ajor聚为一类 , 但在其亲缘关系
上它们之间相差较远 , Giebra属 B基因组 , 而另 3个甘蓝型油菜是 AC基因组 , BC基因组的
2个埃芥及其杂交种在 70%的水平上分布在 B组与 C组 , 6个 C基因组的甘蓝虽然都聚在 B
组 , 但它们之间 ( B组内 )的相似性小于组内其他甘蓝型油菜之间的相似性。
甘蓝型油菜中所发现的 3个抗耐菌核病 ( Sclerotinia sclerot iorum )品系 , 中 R-783, 中 R-
888, 宁 RS-1, 在抗性基因特异性引物扩增的片段分析中 , 分别聚类在 B组和 E组 ; 中 R-783
与中 R-888具有 95%以上的相似性 , 而宁 RS-1与二者仅有 65%的相似性 , 这表明不同的抗
病品系具有明显不同的抗病遗传基础。陈爱武等应用 RAPD、 ST S分析的结果表明 , 来源十
分不同的 5份抗 (耐 )菌核病材料有一定的亲缘关系 , 其中中 R-783与中 R-888较近 , 与宁
RS-1遗传距离较远 [ 20] , 这与本文的结果相似。只是本文所检测到的遗传距离绝对值比陈爱
武等的要偏小些 , 这可能是使用的标记类型和样本大小的不同所致。
致谢: 英国东英格兰大学肖顺元博士提供了拟南芥抗病基因特异性引物 , 并对本文提出
了建设性意见。
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