侯 華 沈向群 耿新翠 徐 碩

（沈陽農(nóng)業(yè)大學園藝學院，遼寧沈陽 110161）

大白菜根腫病抗性與橘紅心性狀的遺傳關系

侯 華 沈向群*耿新翠 徐 碩

（沈陽農(nóng)業(yè)大學園藝學院，遼寧沈陽 110161）

以育成的黃心抗根腫病直筒疊抱型大白菜CR9112A和CR9112B為母本，直筒舒心橘紅心大白菜龍園紅1號JH-1自交系為父本，分別完成F1、F2及BC1F1各世代。驗證龍園紅1號橘紅心性狀的遺傳規(guī)律，探究根腫病抗性與橘紅心性狀之間的遺傳關系?？剐院突ㄉb定結果表明:根腫病抗性與橘紅心性狀之間無連鎖關系，二者表現(xiàn)為獨立遺傳。龍園紅1號JH-1的基因型為msmsrrhh。提出了轉育抗根腫病橘紅心大白菜的遺傳模式，以期獲得經(jīng)濟性狀優(yōu)良的抗根腫病橘紅心材料。

大白菜；抗根腫??；橘紅心；遺傳關系

球心色育種是大白菜〔Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour）Olsson〕品質(zhì)育種的重要研究內(nèi)容之一，而黃色和橘紅色性狀為目前球心色育種研究的熱點。黃心性狀以數(shù)量性狀遺傳為主，而橘紅心性狀以質(zhì)量性狀遺傳為主（張德雙 等，2003；馮輝 等，2009）。橘紅心大白菜球心為橘紅色，口感脆嫩，營養(yǎng)價值比普通大白菜高（張德雙 等，2004）。我國橘紅心大白菜材料多從國外引進，由于生態(tài)類型和抗病性等原因，無法直接大面積應用于生產(chǎn)。國內(nèi)已相繼育成了適合我國栽培的橘紅心大白菜新品種（鹿英杰和史慶馨，2005；蘇學軍和徐茂俊，2005；張魯剛 等，2007）。

十字花科植物根腫病是由蕓薹根腫菌（plasmodiophora brassicae Woronin）侵染引起的一種世界性病害，是近年來嚴重影響生產(chǎn)的病害之一。歐洲和日本對抗根腫病的研究較多（吉川宏昭，1993；Bradshaw et al.，1997；Graf et al.，2001），國內(nèi)關于抗根腫病的研究報道較少，特別是結合生產(chǎn)的實用化研究國內(nèi)鮮見報道。選用抗病品種是防治根腫病經(jīng)濟安全的措施，符合當前生產(chǎn)的需求。張玉光等（2008）、吳瓊等（2010）以大白菜“復等位基因”雄性不育遺傳假說為指導，育成了抗根腫病直筒疊抱型大白菜新甲型雄性不育“兩用系”和“臨時保持系”。

本試驗以育成的大白菜抗根腫病材料與橘紅心大白菜自交系為試材，探討橘紅心球色與根腫病抗性之間的遺傳關系，建立轉育大白菜抗根腫病和橘紅心性狀的遺傳模式。旨在拓寬抗根腫病性狀的利用范圍，加快抗根腫病性狀與其他優(yōu)良遺傳資源有效利用的步伐。

1 材料與方法

1.1 材料

不育品系 CR9112A（MsmsRr）、可育品系 CR9112B（MsfMsfRR）均為抗根腫病直筒疊抱型大白菜。CRAB742（MsMs）為抗根腫病甲型雄性不育“兩用系”。龍園紅1號 JH-1為直筒舒心橘紅心自交系，由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院鹿英杰老師提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2008～2010年在沈陽農(nóng)業(yè)大學蔬菜基地進行，2008年將用于花色遺傳的種子催芽后在0 ℃低溫條件下春化處理30～35 d，播種于裝有病菌土的穴盤，然后置于溫室，開花后調(diào)查各群體的花色，記錄花色分離株數(shù)。配制組合，以CR9112A株系為母本與JH-1自交系雜交，CR9112B株系與JH-1自交系正反交，套袋授粉，分別收獲。用于球色遺傳鑒定的種子8月初直播于露地，收獲期剖球調(diào)查球心色，記錄球心色分離株數(shù)。2009年重復上述步驟調(diào)查 F1群體抗性、花色及育性分離情況，選擇F1群體中抗病的單株自交、與JH-1回交獲得相應的F2，BC1F1的種子。2010年種植各組合后繼續(xù)調(diào)查抗性、育性和花色分離情況。探討根腫病抗性與橘紅心性狀之間的遺傳關系，設計轉育方案，采用雜交、自交、回交、測交等方法進行。每個世代均進行嚴格的抗性、花色篩選，同時進行經(jīng)濟性狀選擇。

1.2.2 抗性篩選方法 采用病菌土置入接種法，供試菌種為沈陽新民大白菜主產(chǎn)區(qū)的根腫病菌。每份病菌取15 g鮮質(zhì)量勻漿，配制100 mL菌液，利用菌落計數(shù)法計算出菌液孢子濃度，應達到12×107個·mL-1（高橋賢司和劉學敏，1989），將其加入到約300 g風干草炭土中，加水攪拌均勻，在25 ℃條件下，密封48 h以上，使其充分發(fā)酵。先將培養(yǎng)基質(zhì)裝入50孔穴盤中，在每個穴中央開一9 cm3孔，將病菌土置入孔中，播種于孔中病菌土上。感病對照同時播種。播種后苗床地溫控制在25 ℃左右，土壤濕度保持在90 %，pH值控制在6～7。冬季接種后45 d左右開始發(fā)病，以感病對照全部發(fā)病開始調(diào)查，按病情嚴重程度分級調(diào)查。

2 結果與分析

2.1 大白菜橘紅心性狀遺傳規(guī)律驗證

因試驗材料來源不同，首先需對材料的遺傳特征進行驗證。父母本材料的花色和球心色調(diào)查結果見表1。

由表1可知，花期調(diào)查表明3個CR9112A株系和3個CR9112B株系均開黃花，4個JH-1自交系全開橘紅花；結球期鑒定葉球顏色，CR9112A和CR9112B均為黃色球心，JH-1全為橘紅心。橘紅心球色與花色變化相一致，這與張德雙等（2003）的試驗結果相同。將橘紅色球心與橘紅花由1對基因控制或完全連鎖這一規(guī)律，用于早期選擇可加快育種進程。

CR9112A不育株系與JH-1自交系雜交，F(xiàn)1育性調(diào)查數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析結果見表2。

由表2可知，3個CR9112A株系與JH-1雜交，F(xiàn)1群體育性出現(xiàn)分離，經(jīng)卡平方測驗，符合1∶1分離比例，說明橘紅心自交系JH-1的育性基因型為msms。

表1 抗根腫病大白菜株系與橘紅心自交系的鑒定結果

表2 抗根腫病大白菜不育株系與橘紅心自交系雜交F1育性調(diào)查結果

橘紅心大白菜正反交試驗調(diào)查數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析結果見表3。

由表3可知，花色調(diào)查結果F1植株全部開黃花，結球期葉球顏色鑒定顯示黃色球心性狀完全丟失，全部表現(xiàn)為白色球心?？梢?，黃色球心的遺傳表現(xiàn)為數(shù)量遺傳的特點，這與張德雙等（2003）的試驗結果一致。3個CR9112B株系與2個JH-1自交系正反交試驗結果一致，全部表現(xiàn)為白心抗病，證明橘紅心性狀是由核基因控制的遺傳，與細胞質(zhì)無關。

表3 抗根腫病大白菜株系與橘紅心自交系正反交鑒定結果

2.2 大白菜根腫病抗性與橘紅色球心的遺傳關系

試驗通過6個F2和BC1F1株系抗性鑒定、田間調(diào)查篩選、統(tǒng)計及卡平方適合性檢驗，研究了大白菜根腫病抗性與橘紅心性狀的遺傳關系。各世代的抗性、花色調(diào)查數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析結果見表4。

由表4可知，CR9112A和CR9112B與JH-1雜交，F(xiàn)1株系經(jīng)自交、與JH-1回交獲得相應的F2、BC1F1，6個F2和BC1F1株系4種表現(xiàn)型，經(jīng)卡平方測驗，其分離比例分別為9∶3∶3∶1和1∶1∶1∶1，符合孟德爾2對獨立基因的分離和自由組合遺傳規(guī)律。可見，大白菜根腫病抗性基因（R、r）與控制大白菜橘紅花色基因（H、h）二者無連鎖關系，各自都表現(xiàn)為由1對核基因控制，屬于核基因控制的獨立遺傳。即大白菜根腫病抗性與橘紅心性狀的遺傳屬于獨立遺傳。

結合表1和表3可知，橘紅心自交系JH-1的基因型為msmsrrhh，不育品系CR9112A基因型為MsmsRrHH，可育品系CR9112B基因型為MsfMsfRRHH。

已有研究證明大白菜根腫病抗性基因與育性基因之間是獨立遺傳關系（孫保亞 等，2005），控制花色和雄蕊育性的基因亦屬于獨立遺傳（馮輝 等，2009），根據(jù)根腫病抗性基因與控制橘紅花色的基因?qū)儆讵毩⑦z傳，即根腫病抗性基因、橘紅花色基因與育性基因三者之間為獨立遺傳關系，在此基礎上設計轉育模式。

表4 抗根腫病大白菜與橘紅心雜交各世代抗性、花色分離比例

2.3 轉育抗根腫病橘紅心大白菜雄性不育系遺傳模型

以育成的抗根腫病黃心直筒疊抱型大白菜不育品系CR9112A和可育品系CR9112B為母本，直筒舒心橘紅心大白菜自交系 JH-1為父本，轉育抗根腫病橘紅心大白菜雄性不育系，遺傳模型如圖1。

轉育過程:以抗根腫病黃心大白菜不育系CR9112A和可育系CR9112B為母本，橘紅心自交系 JH-1為父本雜交，每一世代首先進行抗病性篩選，然后進行花色和育性調(diào)查，同時進行經(jīng)濟性狀選擇。F1篩選抗根腫病的可育株自交、不育株回交，獲得的F2和BC1F1開始篩選抗根腫病橘紅花株配組合。按恢復基因Msf和不育基因Ms兩個方向同時轉育，BC1F1后代用CRAB742測交，根據(jù)后代育性分離比例鑒定其基因型，保留含有恢復基因Msf和不育基因Ms的株系，同時自交純化橘紅心和抗性。重組恢復基因Msf和不育基因Ms得到系統(tǒng)內(nèi)雜交一代，選擇自交后代有育性分離的株系進行兄妹交，后代仍有育性分離的即為抗根腫病橘紅心雄性不育“兩用系”（MsMsRRhh:MsfMsRRhh）。與選擇出的多代自交純化的臨時保持系（msmsRRhh）雜交，即可得到性狀與親本相近的抗根腫病橘紅心大白菜雄性不育系。

圖1 抗根腫病橘紅心大白菜雄性不育系轉育模式

3 結論與討論

張德雙等（2003）（選用韓國的材料）研究橘紅心、黃心和白心大白菜純系材料的球色、花色遺傳規(guī)律及二者之間相關性，與余陽俊等（1993）研究（選用國內(nèi)的材料）的結果不一致。本試驗選用的材料雜交一代開花期花色調(diào)查結果全部開黃花，結球期葉球顏色鑒定顯示黃色球心性狀完全丟失，全部表現(xiàn)為白色球心。由此可見，黃心與橘紅心沒有等位基因位點，以后F2、BC1F1世代葉球顏色均不再出現(xiàn)黃色，只表現(xiàn)程度不同的橘紅色。本試驗所選育的抗根腫病大白菜品系僅是針對根腫病菌生理小種4號，可能不具有廣泛抗性。

本試驗通過驗證控制橘紅心性狀的遺傳規(guī)律，運用橘紅心球與橘紅花完全連鎖關系，把花色作為標記性狀用于早期選擇，加快育種進程。探明了大白菜根腫病抗性與橘紅心性狀的獨立遺傳關系。得出控制大白菜橘紅心性狀、根腫病抗性與育性三者之間屬于獨立遺傳。依據(jù)此特性設計出轉育模式，用于指導抗根腫病、橘紅心的選育實踐。

本試驗設計的轉育模式，采用雜交、自交、回交、測交及系內(nèi)交同時進行的方法，加速育種進程。轉育過程中按恢復基因Msf和不育基因Ms兩個方向進行轉育，每個世代都進行抗性、花色篩選，淘汰感病株，種植抗病株；同時自交純化抗性和橘紅心性狀，用CRAB742測交保留MsfMs型的株系，篩選經(jīng)濟性狀與親本相近具橘紅心特點的優(yōu)良抗病植株繼續(xù)轉育，確定最佳轉育代數(shù)。該項研究后續(xù)工作正在進行中。

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孫保亞，沈向群，郭海峰，周永紅，盧維豐.2005.大白菜抗根腫病遺傳規(guī)律初探.中國蔬菜，（6）:15-17.

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Genetic Relationship between Chinese Cabbages in Anti-clubroot with Orange Head Traits

HOU Hua, SHEN Xiang-qun*, GENG Xin-cui, XU Shuo
（College of Horticulture, Shenyang Agricultural University, Shenyang110161, Liaoning, China）

Taking the existing anti-clubroot CR9112A and CR9112B lines of straight canister folded common Chinese cabbage〔Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour）Olsson〕as female parent and stably inherited‘Longyuanhong No.1’JH-1 inbred lines of Chinese cabbage with orange head as male parent, we prepared every generations of F1, F2and BC1F1. The inheritance rule of‘Longyuanhong No.1’inbred lines was verified, and the relationship between clubroot resistance gene with orange head leaf gene was explored. The identification results showed that there was no linkage relationship between clubroot resistance and orange head characteristics, and these2 were independently inherited. The gene type of‘Longyuanhong No.1’JH-1 was msmsrrhh. On this basis, the paper put forward a genetic model for transferring clubroot resistance to orange head traits, so as to obtain an excellent orange head Chinese cabbage resistant to clubroot.

Chinese cabbage; Anti-clubroot; Orange head; Genetic relationship

S634.1

A

1000-6346（2011）02-0039-05

2010-10-05；接受日期:2010-11-08

遼寧省博士啟動基金（20051052）

侯華，女，碩士研究生，專業(yè)方向:蔬菜遺傳育種，E-mail:houhua2006@163.com

*通訊作者（Corresponding author）:沈向群，男，博士生導師，專業(yè)方向:蔬菜和花卉遺傳育種，E-mail:shenxiangqun54@163.com