全 文 ：黑龙江农业科学为 2005 ,(1)1 ～ 3
Heilong jiang Agricultural Sciences
综　述
芸薹属作物重要农艺性状分子标记研究进展
李柱刚1 , 崔崇士2 , 马荣才3 , 曹鸣庆3
(1.黑龙江省农科院生物技术中心 , 哈尔滨 150086;2.东北农业大学园艺学院 , 哈尔滨 150030;
3.北京农业生物技术研究中心 ,北京 100089)
摘要:综述了近年来芸薹属作物一些重要农作物农艺性状的分子标记进展情况 ,如抗病基因的分
子标记 、芸薹属生殖相关和芥子油苷有关的基因标记以及其它农艺性状的分子标记 。
关键词:农艺性状;芸薹属;分子标记
中图分类号:S 634.5;Q 78　　文献标识码:A　　文章编号:1002-2767(2005)01-0042-04
Advance in Molecular Markers of Important Agronomy
Characters on Brassica
LI Zhu-gang1 , CUI Chong-shi2 , MA Rong-cai3 , CAO Ming-qing3
(1.Bio technology Research Centre of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences , Harbin 150086;
2.College of Horticultural Sciences , Northeast Ag ricultural University , Harbin 150030;3.Beijing
AgroBio technology Research Center , Beijing 100089)
Abstract:This paper summarized the recent advance of the molecular markers of important ag ronomy
characters in Brassica , such as resistance diseases , related procreation , glucosinolates and o ther
agronomy characters.
Key words:ag ronomy characters;Brassica ;molecular markers
0　引言
　　芸薹属(Brassica)属于十字花科(Cruciferae),其
中许多是重要的蔬菜 、油料 、饲料作物和调味品[ 1] ,
同时世界四大油料作物(大豆 、向日葵 、油菜 、花生)
之一的油菜也属于芸薹属。1988 年 , Song 等人及
Figdore等人开辟了芸薹属植物分子标记研究的新
领域[ 2] 。经过近 20年的研究 ,分子标记在芸薹属作
物中得到了广泛的应用。
1　芸薹属作物抗病基因的分子标记
1.1　抗黑胫病基因的分子标记
加拿大萨斯喀彻温农业和农产品研究中心在甘
蓝型油菜 Cresor 品种找到了两个相近的 RAPD 标
记 ,并且转换成 ASA 标记 ,能更好地区分抗 、感材
料[ 3] 。1999年 ,该中心的 Rimmer 等人将甘蓝型油
菜成熟期和子叶期都抗黑胫病的基因定位在甘蓝型
油菜 LG6 上 , 子叶期抗性基因的 RFLP 标记为
wg8g 3 、wg2a11 和 tg2b4 , 两个 AFLP 标记位于
RFLP 和抗性基因之间 , 两个成熟期的 RAPD标记
也和子叶期的抗性标记相连锁[ 4] 。Chevre 等人利
用 RAPD标记区分对黑胫病的抗 、感的甘蓝型油菜
和芥菜的重组品系[ 5] ,Barret 等又将上述的 RAPD
标记转变为共显性的 RFLP 标记[ 6] 。Plieske 等[ 7]
用 RFLP 标记将抗黑胫病的基因定位在甘蓝型油菜
LG6上 ,并指出可以通过种间杂交的途径获得对黑
胫病的抗性 。S truss 等[ 8]发展了 4个 RFLP 标记和
3个AFLP 标记 ,并找到了位于 RFLP 和 AFLP 之
间的 STS 标记 ,获得了对黑胫病防御反应的 ES T。
Yu 等[ 9] 找到了抗黑胫病的两个位点 LepR1 和
收稿日期:2004-11-09
　第一作者简介:李柱刚(1972-),男 ,黑龙江省庆安县人 ,从事作物遗传改良及戊肝疫苗番茄生物反应器研制研究。通讯作者:Tel:
0451-86661820;E-mal:lizhugang@163.com
LepR 2 ,其中 LepR 1对 PG2 、 PG3和 PG4的抗性为
显性单基因 ,而 LepR2 ,对 PG2 和 PG3 的抗性为不
完全显性 。
1.2　抗根肿病基因的分子标记
根肿病由真菌病害 Plasmodiophora brassicae引
起 ,它休眠的孢子可以在土壤中残留至少 7 年 [ 10]。
Landry 等[ 11]将 B .napus的抗根肿病基因定为 3个
Q TL , 分别位于 LG2 和 LG6 , 而 G randclement
等[ 12]将甘蓝的抗性基因定为 2 个 Q TL。Hirai
等[ 13]利用 RAPD 标记将抗大白菜根肿基因定位在
一个芸薹连锁图的 LG2和 LG3上 ,Kuginuki等[ 14]
利用芜菁 DH 群体 ,找到三个抗根肿病的 RAPD 标
记 RA12 -75A 、WE22B 和 WE49B 。Mastsumoto
等[ 15]将大白菜抗根肿病的主效基因定位于 DH 群
体的 LG3 ,两个 RFLP 标记与其距离分别为 3 cM
和12 cM 。Voorrips等[ 16]则将甘蓝抗根肿病的基因
划分为 2 个 QTLs , 分别命名为 pb-3 和 pb-4。
Kikuchi等[ 17]也已将芜菁抗根肿病的 RAPD标记转
化S TS 标记 。
1.3　抗黑腐病基因的分子标记
黑腐病由病原菌 Xanthomonas campestris pv.
campestris引起 ,属细菌性病害[ 18 , 19] 。Camargo 等
人[ 20]将甘蓝苗期抗黑腐病的 Q TL 定位在 LG1 、
LG2 、LG3 、LG9上 ,成株期定位在 LG1 、LG9上。
1.4　抗白锈病基因的分子标记
Maria 等[ 21] 利用 RAPD 技术将抗白锈病的基
因定位在甘蓝型油菜 LG6 和 LG9 上 ,这两个位点
也同时抗黑胫病。Ferreira 等[ 22]发现对甘蓝型油菜
白锈病的抗性为单基因 ,并定位在 LG9 上 , RFLP
标记距离该基因为 12.9 cM , Kole 等[ 23]则在甘蓝型
油菜上找到两个抗白锈病的 RFLP 标记。Somers
等[ 24] 利用 ASAs(Allele specific amplicons)区分
Brassica napus 抗 、感白锈病的材料 ,以便进行分子
标记辅助育种。Franke 等[ 25] 在 Brassica juncea 的
F 2群体找到单基因显性的抗性位点 。Tanhuanp‐‐
等[ 26]在 Brassica rapa ssp.olei fera 上找到了 PCR
标记 ,其产物片段大小为 500 bp ,而 Prabhu 等[ 27]也
在 Brassica juncea 的 DH 群体上 , 找到了两个
RAPD抗性标记 。
2　芸薹属生殖相关和芥子油苷有关的
基因标记
2.1　开花和春化基因的分子标记
Quijiada等[ 28]将芜菁和甘蓝中一些与开花有关
的基因同拟南芥进行同源性比较 ,结果发现芜菁中
与开花有关的三个连锁群和拟南芥的Ⅴ染色体的顶
端有很大的共线性 ,而这个区域包含拟南芥几个重
要的开花基因 ,如 FLC 。他们已经从芜菁和甘蓝中
克隆了三个 FLC 的同源基因 。Kim 等从大白菜的
cDNA文库中分离出了三个与花粉有关的基因 ,这
将对进一步阐明雄性不育和自交不亲和的机理提供
素材 。Ferreira[ 29] 等利用 RFLP 将 Brassica napus
控制春化反应的主要位点 ACA1 定位在 LG9 ,
Osbo rn等[ 30]将 Brassica rapa 控制春化开花时间定
为 2个 QTL ,它也与 Brassica napus 控制春化的位
点相符合 , 指出甘蓝型油菜的春化基因来源于
Brassica rapa 。Kole 等[ 23]利用重组近交系的 RFLP
连锁图谱 ,将 Brassica rapa的春化基因定位在 LG 2
和 LG 8 上 ,而冻性品种的春化基因定位在 LG9上。
Hirai等[ 13]将大白菜一个早开花的基因定位在一个
连锁群上 ,但控制晚抽薹的基因没有发现 。
2.2　自交不亲和性的分子标记
Brassica雌蕊S-位点主要包含两类基因:一个
是编码分泌型糖蛋白的 S LG (S locus glycoprotien)
基因 , 另一类为编码受体激酶的 SRK (S locus
recept kinase)[ 31] ;雄蕊的 S 基因编码半胱氨酸富
积蛋白SCR (S locus cy stein rich protein)[ 32] 。Boyes
等[ 33]曾经可以利用脉冲凝胶电泳区分 S6 和 S2的
SLG(S Locus Glycoprotein)及 SRK (S Receptor
Kinase), 但他们试图标记这两个基因却失败了。
1996年 , Cheung[ 34] 在 Brassica napus 的 DH 群体
上 ,找到了 SI 基因的单显性标记位点 。目前 ,甘蓝
在雌蕊和雄蕊中控制自交不亲合反应的基因都已经
被克隆。由于自交不亲合基因的高度多态性 ,不同
S -基因序列特异的 PCR技术已经被广泛应用于
芸薹属各个品种的 S -基因型鉴定 。
2.3　育性恢复基因及雄性不育基因分子标记
Jean 等[ 35] 在 Brassica napus 的连锁群体上找
到了育性恢复基因的 RFLP 和 RAPD 标记 ,
Delourme等[ 36] 在 Brassica napus 上找到了与 CMS
有关的育性恢复基因 Rfo ,王俊霞对甘蓝型油菜
Pol CMS 育性恢复基因进行了图谱定位 , 初步将
R fo 基因定位到 Tentonico 等所构建的图谱的 LG 2
上 ,并且发展了该基因的两个 SCAR标记[ 37] 。Wu
等[ 38]构建了 Brassica napus 双元载体大片段插入
文库 , 从中分离到两个 Ogura CMS育性恢复基因
标记 。Hansen等[ 39]雄性不育基因的显性 RAPD标
记 ,对 Brassica napus 进行标记辅助选择育种。我
431期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　李柱刚等:芸薹属作物重要农艺性状分子标记研究进展
国的王晓武等[ 40 , 41]将一个控制甘蓝的显性不育基
因用 RAPD 、SCAR进行了标记 。
2.4　与芥子油苷有关的基因标记
芥子油苷与甘蓝的品质有直接的关系 ,人食用
高葡萄糖异硫氰苷的甘蓝后 ,降低人的消化能力 ,也
会对身体的器官产生损害[ 42] 。Genyili[ 13]等将甘蓝
中控制芥子油苷形成基因划分为 3个连锁群 , 2001
年他们将其中的 2 个主要基因转化成 SCAR 和
CAPS 标记 。
2.5　其它农艺性状的分子标记
Upadhayay 等[ 43]用 RFLP 对 Brassica napus黄
种皮颜色进行了标记 , 同年 ,Kole 等[ 23]也对黄种皮
颜色进行了 RFLP 标记 , 他们将这个性状定位在
LG5上 。Farnham 等[ 44]指明 Brassica oleracea对霜
霉病的抗性为两对互补的显性基因控制 ,并找到了
一个与其共分离的 RAPD 标记 ,还有利用 Brassica
napus DH 作图群体筛选到了抗 TuMV 的单基因的
分子标记 ,利用 RAPD标记评估 Brassica napus F1
的杂种率 ,并将其转化为 SCAR标记 。Foisset[ 45]等
找到一个与 Brassica napus矮化基因 Bzh相连锁的
RAPD标记 ,Barret等[ 6]又将其转化为 SCAR标记 。
落花是影响以榨油为主的油菜产量的一个主要因
素 ,Mongkolpo rn 等[ 46] 寻找到了与抗落花有关的
RAPD和 SCAR标记。
在形态标记方面 ,刘忠松等[ 47]甘蓝型油菜无蜡
粉的 显 性 基 因 进 行 了 染 色 体 定 位 。 Lan
等[ 48] Brassica oleracea的结球性状的数量位点进行
了比较作图分析 ,发现 8个位点与甘蓝的结球性状
有关 。还有对下胚轴的有无 ,根的伸展性 ,以及叶毛
等性状进行标记的[ 49] 。
综上所述 ,我们可以清楚地知道芸薹属作物农
艺性状被标记的情况 ,也为我们在芸薹属的研究中
提供了借鉴。甘蓝型油菜是国际上研究比较透彻的
一个芸薹属作物 ,这对我们研究原产于中国的大白
菜的研究提供了参考 ,为挖掘我国拥有自主知识产
权的大白菜重要基因提供了一个很好的窗口 。
参考文献:
[ 1] 　Lim Y P , Bang J W , Hur Y K , et al.Application of BAC library
for Chinese cabbage genome research [ C] .Plant & Animal
Genome Ⅸ Conference.2001 , 13-17.
[ 2] 　卢钢 ,曹家树 ,陈杭.芸薹属植物分子标记技术和基因组研究进
展[ J] .园艺学报 , 1999 , 26(6):384-390.
[ 3] 　Dion Y , Gugel RK , Rakow GF , et al.RFLP mapping of
resi stance to the blackleg disease[ causal agent , Leptosphaeria
maculans(Desm)Cas et de Not] in canola (Brassica napus L)
[ J] .TAG , 1995 , 91:1190-1194.
[ 4] 　Rimmer S R , Borhan M H , Zhu B , et al.Mapping resistance genes
in Brassica napus to Leptosphaeria maculans [ C] .Canberra.:
Proceeding of the10th internat ional Rapeseed congress , 1999.
[ 5] 　Chevre A M , Barret P.Selection of stable Brassica napus-B.
juncea recombinant lines resistant to black (Leptosphaeria
maculans)1.Identi fication of molecular markers , chromosomal
and genomic origin of the int rogression[ J] .TAG , 1997 , 95:1104-
1111.
[ 6] 　Barret P B.A rapeseed FAE1 gene is linked to the E1 locus
associated w ith variation in the content of erucic acid [ J] .TAG ,
1998 , 96:177-186.
[ 7] 　Plieske J , St russ D., R9 bbelen G.Inheritance of resistance
derived f rom the B-genome of Brassica against Phoma ligama in
rapseed and the development of molecular markers [ J] .TAG ,
1998 , 97:929-936.
[ 8] 　S truss D , Plieske JG.Development of S TS markers linked to
blackleg resistance genes of B genone for marker assi sted selection
in oilseed rape[ C] .Plant &Animal GenomeⅧ Conference , 2000.
9-12.
[ 9] 　Yu F , Rimmer S R.Ident ification of tw o loci in Brassica napus for
resistance to Leptosphaeria maculans [ C] .Plant & Animal
Genome ⅩC onference , 2002.12-16.
[ 10] 　Voorrips R E.Plasmodiophora brassicae:Aspect of pathogenesis
and resistance in Brassica oleracea[ J] .Euphytica , 1995 , 83:139-
146.
[ 11] 　Landry B S.A genetic map of Brassica oleracea based on RFLP
markers detected w ith expressed DNA sequence and mapping of
resistance genes to race 2 of Plasmodiophora brassicae Woron[ J] .
Genome , 1992 , 35:409-420.
[ 12] 　Grandclement C F , Laurent F , Thomas G.Detection and analysis
of QT Ls based RAPD markers for polygenetic resistance to
Plasmodiophora brassicae Woron in Brassica oleracea L[ J] .TAG ,
1996 , 93:86-90.
[ 13] 　Hirai M , Ajisaka H , Kuginuki Y , et al.Uti lization of DNA
polymorphism in vegetable b reeding[ J] .Symposium of the 75th
anniversary of Japanese Society for Horticultural , 1998 , 67(6):
1186-1188.
[ 14] 　Kuginuki Y , Ajisaka H.RAPD markers linked to a club root-
resistance locus in Brassica rapa L [ J] .Euphyt ica , 1997 , 98:149-
154.
[ 15] 　Mastsumoto E , Yasui C.Linlage analysis of RFLP markers for
clubroot - resi stance and pigmentation in Chinese cabbage
(Braasica rapa ssp.pelinensi s)[ J] .Euphytica , 1998 , 104:79-86.
[ 16] 　Voorrips R E , Jongerius M C , Kanne H J.Mapping of tw o
genes for resistance to clubroot(Plasmodiophora b rassicae)in a
population of doubled haploid lines of Brassica oleracea by means of
RFLP and AFLP markers[ J] .TAG , 1997 , 94:75-82.
[ 17] 　Kikuchi , M., H.Ajisaka , Y.Kugi nuki , et al.Conversion of
RAPD markers for a clubroot resistance gene of Brassica rapa into
sequence-tagged sites(STSs)[ J] .Breed.Sci.1999 , 49(2):
83.
44 　　　　　　　　　　　　　　　黑　龙　江　农　业　科　学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1期
[ 18] 　Manzanares Dauleux MJ , Delourme R , Glory P , et al.Isolate-
specific resistance to club root in Brassica napus is expressed at high
or partial level[ J] .Cruciferae New sletter , 2000 , 22:57-58.
[ 19] 　Westman A L , Dickson M H.Disease react ion to Alternaria
b rassicicola and Xanthomonas cam pestris pv.campest ris in Brassica
nigra and other w eedy crucifers[ J] .Cruciferae New sletter , 2000 ,
22:87-88.
[ 20] 　C amargo W Y , C hampagne G.Mapping of quantitative t rai t loci
cont rolling resistance of Brassica oleracea to Xanthomonas
campest ri s pv.campest ris[ J] .Phytopathology , 1995 , 85(10):
1296-1300.
[ 21] 　Maria C A , Karla A A.Genetic mapping of ISOZYME , RAPD
AND SSR loci in Brassica napus [ C] .Plant &Animal Genome V
Conference , 1997.12-16.
[ 22] 　Ferrei ra ME , William s PH , Osborn TC.Mapping of a locus
cont rolling resistance to Albugo candida in Brassica napus using
molecular markers[ J] .Phytopath , 1995 , 85:218-220.
[ 23] 　Kole C , Kole P.RFLP M apping of Brassica rapa Using
Recombinant Inb red Lines[ C] .Plant Genome Ⅳ Conference ,
1996.
[ 24] 　Somers D.Developing marker-assisted breeding for quali ty and
disease resistance t rai ts in Brassica oilseeds [ C ] .Canberra:
Proceeding of the10th international Rapeseed congress , 1999.
[ 25] 　Franke C , Pot t sD A , Males D R.The development and genetic of
w hite rust(Albugo candida) race 2v - resi stance canola quality
Brassica juncea [ C ] . Canberra:Proceeding of the 10th
in ternational Rapeseed congress , 1999.
[ 26] 　Tanhuanpaa , Vilkki J.Tagging of locus for resistance to Albugo
candida in Brassica rapa ssp.oleifera[ C] .Canberra:Proceeding of
the 10th internat ional Rapeseed congress , 1999.
[ 27] 　Prabhu K V , Somer D J.Molecular markers linked to w hite rust
resi stance in mustard Brassica juncea[ J] .TAG , 1998 , 97:865-
870.
[ 28] 　Quijiada P ,S chranz E M , Osborn T C.Mult iple FLC homologs
in Brassica correspond w ith major QTL for flowering time[ C] .
Plant &Animal Genome Ⅸ Conference , 2001.13-17.
[ 29] 　Ferreira ME , Satagopan J , Yandell BS , et al.M apping loci
cont rolling vernalizat ion requirement and f low ering time in
Brassica napus[ J] .TAG , 1995 , 90:727-732.
[ 30] 　Osborn T , Kole C.Comparison of Vernalization Responsive
Flowering Time Genes in Brassica rapa , B.napus and Arabidopsis
thaliana[ C] .Plant Genome IV Conference , 1996.
[ 31] 　崔海洋 ,赖钊 ,薛勇彪.值得的十五年-从 SLG 到 SCR/ SPII
[ J] .植物学报 , 2001 , 43(1):1-5.
[ 32] 　 Schopfer C R , Nasrallah M E , Nasrallah J B.The male
determinant of Self - Incompatibility in Brassica[ J] .Science ,
1999 , 286:1697-1700.
[ 33] 　Boyes D Cand , June B.Physical linkage of the SLG and SRK
genes at the self-incom patibility locus of Brassica oleracea[ C] .
Plant Genome I Conference , 1992.
[ 34] 　C heung , W.Y., Landry , B.S..Current status of genome
mapping in the Cruci ferae[ M] .In Genome Mapping in Plants ,
A.H.Paterson , ed(Landes Bioscience Press , Austin TX), pp.
1996.193-210.
[ 35] 　Jean M , Gregory G.Mapping of the ” restorat ion of fert ility”
gene for pol cytoplasmic male sterilit y in canola[ C] .Plant Genome
I Conference , 1992.
[ 36] 　Delourme R , Bouchereau N.Ident ification of RAPD markers
linked to fertilit y restorer gene for the Ogura radish cytoplasmic
male steri li ty of rapeseed(Brassica napus L.)[ J] .TAG , 1994 ,
88:741-748.
[ 37] 　王俊霞 ,杨圣光 ,傅廷栋.甘蓝型油菜 Pol CMS 育性恢复基因
图谱定位[ J] .云南大学学报(自然科学版), 1999 , 21:38.
[ 38] 　Wu , Y., Tulsieram , L., Rothstein , S.J. Identif icat ion and
characterization of a putat ive light-harvesting chlorophyll a/ b-
binding protein gene encoded at a fertilit y restorer locus for the
Ogura CMS in Brassica napus L [ J] .T heoretical and Applied
Genet ics 2000.477:1-8.
[ 39] 　Hansen M , Hallden C.Marker -assisted select ion of restored
male-fert ile Brassica napus plants using a set of dominant RAPD
marker[ J] .M olecular Breeding , 1997 , 3:449-456.
[ 40] 　王晓武 ,方智远 ,孙培田 ,等.甘蓝显性雄性不育基因的延长随
机引物扩增 DNA(ERPAD)标记[ J] .园艺学报 , 1999 , 26(1):
23-27.
[ 41] 　王晓武 ,方智远 ,孙培田 ,等.一个用于甘蓝显性雄性不育基因
转育的 SCAR标记[ J] .园艺学报 , 2000 , 27(2):143-144.
[ 42 ] 　 Wathelet J P , Mabon N , Marlier M.Determination of
glucosinolates in rapeseed improvemen t of the off icial HPLC ISO
method(precision and speed)[ C] .C anberra:Proceeding of the
10th internat ional Rapeseed congress , 1999.
[ 43] 　Upadhayay A , Mohapat ra T , Pai RA , et al.Molecular mapping
and character tagging in mustard(Brassica juncea)2.Association
of RFLP markers w ith seed coat colour and quanti tative t rait s[ J] .
Jour Plant Biochem &Biotech 1996 , 5:17-22.
[ 44] 　Farnham M W , Wang M.Tow ards mapping genes for dow ny
mildew resi stance in Brassica oleracea [ C] .Plant & Animal
Genome Ⅸ Conference , 2001.13-17.
[ 45] 　Foisset N Jourdren C.A Brassica napus genetic map and targeted
mapping of genes cont rolling oligogenic t rai ts[ C] .Plant Genome
IV Conference , 1996.
[ 46] 　Mongkolporn O , Pang E CK.Evaluation of SCAR markers for
shat ter resistance in Brassicas[ C] .Canberra:Australia Proceeding
of the 10th international Rapeseed congress , 1999.
[ 47] 　刘忠松 ,官春云 ,陈社员 ,等.甘蓝型油菜显性无蜡粉基因的染
色体组定位[ J] .湖南农业大学学报, 2000 , 26(3):183-184.
[ 48] 　Lan T H , Paterson A H.Comparative m apping of quantitative
t rait loci sculpt ing the curd of Brassica oleracea[ J] .Genetics ,
2000 , 155:1927-1954.
[ 49] 　刘公社 ,赵泓 ,刘杰 ,等.分子标记技术及其在芸薹属植物研究
中的应用[ J] .植物学通报 , 1998 , 2:67-72.
451期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　李柱刚等:芸薹属作物重要农艺性状分子标记研究进展