大白菜根肿病抗性与橘红心性状的遗传关系

侯 华 沈向群 耿新翠 徐 硕

（沈阳农业大学园艺学院，辽宁沈阳 110161）

大白菜根肿病抗性与橘红心性状的遗传关系

侯 华 沈向群*耿新翠 徐 硕

（沈阳农业大学园艺学院，辽宁沈阳 110161）

以育成的黄心抗根肿病直筒叠抱型大白菜CR9112A和CR9112B为母本，直筒舒心橘红心大白菜龙园红1号JH-1自交系为父本，分别完成F1、F2及BC1F1各世代。验证龙园红1号橘红心性状的遗传规律，探究根肿病抗性与橘红心性状之间的遗传关系。抗性和花色鉴定结果表明:根肿病抗性与橘红心性状之间无连锁关系，二者表现为独立遗传。龙园红1号JH-1的基因型为msmsrrhh。提出了转育抗根肿病橘红心大白菜的遗传模式，以期获得经济性状优良的抗根肿病橘红心材料。

大白菜；抗根肿病；橘红心；遗传关系

球心色育种是大白菜〔Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour）Olsson〕品质育种的重要研究内容之一，而黄色和橘红色性状为目前球心色育种研究的热点。黄心性状以数量性状遗传为主，而橘红心性状以质量性状遗传为主（张德双 等，2003；冯辉 等，2009）。橘红心大白菜球心为橘红色，口感脆嫩，营养价值比普通大白菜高（张德双 等，2004）。我国橘红心大白菜材料多从国外引进，由于生态类型和抗病性等原因，无法直接大面积应用于生产。国内已相继育成了适合我国栽培的橘红心大白菜新品种（鹿英杰和史庆馨，2005；苏学军和徐茂俊，2005；张鲁刚 等，2007）。

十字花科植物根肿病是由芸薹根肿菌（plasmodiophora brassicae Woronin）侵染引起的一种世界性病害，是近年来严重影响生产的病害之一。欧洲和日本对抗根肿病的研究较多（吉川宏昭，1993；Bradshaw et al.，1997；Graf et al.，2001），国内关于抗根肿病的研究报道较少，特别是结合生产的实用化研究国内鲜见报道。选用抗病品种是防治根肿病经济安全的措施，符合当前生产的需求。张玉光等（2008）、吴琼等（2010）以大白菜“复等位基因”雄性不育遗传假说为指导，育成了抗根肿病直筒叠抱型大白菜新甲型雄性不育“两用系”和“临时保持系”。

本试验以育成的大白菜抗根肿病材料与橘红心大白菜自交系为试材，探讨橘红心球色与根肿病抗性之间的遗传关系，建立转育大白菜抗根肿病和橘红心性状的遗传模式。旨在拓宽抗根肿病性状的利用范围，加快抗根肿病性状与其他优良遗传资源有效利用的步伐。

1 材料与方法

1.1 材料

不育品系 CR9112A（MsmsRr）、可育品系 CR9112B（MsfMsfRR）均为抗根肿病直筒叠抱型大白菜。CRAB742（MsMs）为抗根肿病甲型雄性不育“两用系”。龙园红1号 JH-1为直筒舒心橘红心自交系，由黑龙江省农业科学院鹿英杰老师提供。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于2008～2010年在沈阳农业大学蔬菜基地进行，2008年将用于花色遗传的种子催芽后在0 ℃低温条件下春化处理30～35 d，播种于装有病菌土的穴盘，然后置于温室，开花后调查各群体的花色，记录花色分离株数。配制组合，以CR9112A株系为母本与JH-1自交系杂交，CR9112B株系与JH-1自交系正反交，套袋授粉，分别收获。用于球色遗传鉴定的种子8月初直播于露地，收获期剖球调查球心色，记录球心色分离株数。2009年重复上述步骤调查 F1群体抗性、花色及育性分离情况，选择F1群体中抗病的单株自交、与JH-1回交获得相应的F2，BC1F1的种子。2010年种植各组合后继续调查抗性、育性和花色分离情况。探讨根肿病抗性与橘红心性状之间的遗传关系，设计转育方案，采用杂交、自交、回交、测交等方法进行。每个世代均进行严格的抗性、花色筛选，同时进行经济性状选择。

1.2.2 抗性筛选方法 采用病菌土置入接种法，供试菌种为沈阳新民大白菜主产区的根肿病菌。每份病菌取15 g鲜质量匀浆，配制100 mL菌液，利用菌落计数法计算出菌液孢子浓度，应达到12×107个·mL-1（高桥贤司和刘学敏，1989），将其加入到约300 g风干草炭土中，加水搅拌均匀，在25 ℃条件下，密封48 h以上，使其充分发酵。先将培养基质装入50孔穴盘中，在每个穴中央开一9 cm3孔，将病菌土置入孔中，播种于孔中病菌土上。感病对照同时播种。播种后苗床地温控制在25 ℃左右，土壤湿度保持在90 %，pH值控制在6～7。冬季接种后45 d左右开始发病，以感病对照全部发病开始调查，按病情严重程度分级调查。

2 结果与分析

2.1 大白菜橘红心性状遗传规律验证

因试验材料来源不同，首先需对材料的遗传特征进行验证。父母本材料的花色和球心色调查结果见表1。

由表1可知，花期调查表明3个CR9112A株系和3个CR9112B株系均开黄花，4个JH-1自交系全开橘红花；结球期鉴定叶球颜色，CR9112A和CR9112B均为黄色球心，JH-1全为橘红心。橘红心球色与花色变化相一致，这与张德双等（2003）的试验结果相同。将橘红色球心与橘红花由1对基因控制或完全连锁这一规律，用于早期选择可加快育种进程。

CR9112A不育株系与JH-1自交系杂交，F1育性调查数据和统计分析结果见表2。

由表2可知，3个CR9112A株系与JH-1杂交，F1群体育性出现分离，经卡平方测验，符合1∶1分离比例，说明橘红心自交系JH-1的育性基因型为msms。

表1 抗根肿病大白菜株系与橘红心自交系的鉴定结果

表2 抗根肿病大白菜不育株系与橘红心自交系杂交F1育性调查结果

橘红心大白菜正反交试验调查数据和统计分析结果见表3。

由表3可知，花色调查结果F1植株全部开黄花，结球期叶球颜色鉴定显示黄色球心性状完全丢失，全部表现为白色球心。可见，黄色球心的遗传表现为数量遗传的特点，这与张德双等（2003）的试验结果一致。3个CR9112B株系与2个JH-1自交系正反交试验结果一致，全部表现为白心抗病，证明橘红心性状是由核基因控制的遗传，与细胞质无关。

表3 抗根肿病大白菜株系与橘红心自交系正反交鉴定结果

2.2 大白菜根肿病抗性与橘红色球心的遗传关系

试验通过6个F2和BC1F1株系抗性鉴定、田间调查筛选、统计及卡平方适合性检验，研究了大白菜根肿病抗性与橘红心性状的遗传关系。各世代的抗性、花色调查数据和统计分析结果见表4。

由表4可知，CR9112A和CR9112B与JH-1杂交，F1株系经自交、与JH-1回交获得相应的F2、BC1F1，6个F2和BC1F1株系4种表现型，经卡平方测验，其分离比例分别为9∶3∶3∶1和1∶1∶1∶1，符合孟德尔2对独立基因的分离和自由组合遗传规律。可见，大白菜根肿病抗性基因（R、r）与控制大白菜橘红花色基因（H、h）二者无连锁关系，各自都表现为由1对核基因控制，属于核基因控制的独立遗传。即大白菜根肿病抗性与橘红心性状的遗传属于独立遗传。

结合表1和表3可知，橘红心自交系JH-1的基因型为msmsrrhh，不育品系CR9112A基因型为MsmsRrHH，可育品系CR9112B基因型为MsfMsfRRHH。

已有研究证明大白菜根肿病抗性基因与育性基因之间是独立遗传关系（孙保亚 等，2005），控制花色和雄蕊育性的基因亦属于独立遗传（冯辉 等，2009），根据根肿病抗性基因与控制橘红花色的基因属于独立遗传，即根肿病抗性基因、橘红花色基因与育性基因三者之间为独立遗传关系，在此基础上设计转育模式。

表4 抗根肿病大白菜与橘红心杂交各世代抗性、花色分离比例

2.3 转育抗根肿病橘红心大白菜雄性不育系遗传模型

以育成的抗根肿病黄心直筒叠抱型大白菜不育品系CR9112A和可育品系CR9112B为母本，直筒舒心橘红心大白菜自交系 JH-1为父本，转育抗根肿病橘红心大白菜雄性不育系，遗传模型如图1。

转育过程:以抗根肿病黄心大白菜不育系CR9112A和可育系CR9112B为母本，橘红心自交系 JH-1为父本杂交，每一世代首先进行抗病性筛选，然后进行花色和育性调查，同时进行经济性状选择。F1筛选抗根肿病的可育株自交、不育株回交，获得的F2和BC1F1开始筛选抗根肿病橘红花株配组合。按恢复基因Msf和不育基因Ms两个方向同时转育，BC1F1后代用CRAB742测交，根据后代育性分离比例鉴定其基因型，保留含有恢复基因Msf和不育基因Ms的株系，同时自交纯化橘红心和抗性。重组恢复基因Msf和不育基因Ms得到系统内杂交一代，选择自交后代有育性分离的株系进行兄妹交，后代仍有育性分离的即为抗根肿病橘红心雄性不育“两用系”（MsMsRRhh:MsfMsRRhh）。与选择出的多代自交纯化的临时保持系（msmsRRhh）杂交，即可得到性状与亲本相近的抗根肿病橘红心大白菜雄性不育系。

图1 抗根肿病橘红心大白菜雄性不育系转育模式

3 结论与讨论

张德双等（2003）（选用韩国的材料）研究橘红心、黄心和白心大白菜纯系材料的球色、花色遗传规律及二者之间相关性，与余阳俊等（1993）研究（选用国内的材料）的结果不一致。本试验选用的材料杂交一代开花期花色调查结果全部开黄花，结球期叶球颜色鉴定显示黄色球心性状完全丢失，全部表现为白色球心。由此可见，黄心与橘红心没有等位基因位点，以后F2、BC1F1世代叶球颜色均不再出现黄色，只表现程度不同的橘红色。本试验所选育的抗根肿病大白菜品系仅是针对根肿病菌生理小种4号，可能不具有广泛抗性。

本试验通过验证控制橘红心性状的遗传规律，运用橘红心球与橘红花完全连锁关系，把花色作为标记性状用于早期选择，加快育种进程。探明了大白菜根肿病抗性与橘红心性状的独立遗传关系。得出控制大白菜橘红心性状、根肿病抗性与育性三者之间属于独立遗传。依据此特性设计出转育模式，用于指导抗根肿病、橘红心的选育实践。

本试验设计的转育模式，采用杂交、自交、回交、测交及系内交同时进行的方法，加速育种进程。转育过程中按恢复基因Msf和不育基因Ms两个方向进行转育，每个世代都进行抗性、花色筛选，淘汰感病株，种植抗病株；同时自交纯化抗性和橘红心性状，用CRAB742测交保留MsfMs型的株系，筛选经济性状与亲本相近具橘红心特点的优良抗病植株继续转育，确定最佳转育代数。该项研究后续工作正在进行中。

冯辉，姜楠，李承稶.2009.橘红心大白菜核基因雄性不育系转育方法研究.中国蔬菜，（12）:48-52.

鹿英杰，史庆馨.2005.彩色大白菜“龙园红1号”的选育.北方园艺，（6）:31.

孙保亚，沈向群，郭海峰，周永红，卢维丰.2005.大白菜抗根肿病遗传规律初探.中国蔬菜，（6）:15-17.

苏学军，徐茂俊.2005.彩色大白菜新品种红抗1、2号的选育.中国瓜菜，（4）:25-27.

吴琼，沈向群，徐硕，聂凯，耿新翠.2010.大白菜抗根肿病“临时保持系”的选育方法研究.江西农业大学学报，32（2）:289-294.余阳俊，陈广，段建雄.1993.大白菜球色遗传.北京农业科学，11（5）:18-19.

张德双，张凤兰，徐家炳.2003.大白菜花色和球色遗传规律的研究.华北农学报，18（2）:81-84.

张德双，徐家炳，张凤兰.2004.不同球色大白菜主要营养成分分析.中国蔬菜，（3）:37.

张鲁刚，惠麦侠，张明科.2007.彩色大白菜新品种“金冠2号”的选育.西北农业学报，16（1）:204-206.

张玉光，沈向群，聂凯，孟星河.2008.向大白菜A1、A2的同步转育抗根肿病和显性核不育基因的研究.河南农业科学，（6）:89-91.

高桥贤司，刘学敏.1989.十字花科蔬菜根肿病休眠孢子简易定量分析法.吉林农业大学译丛，（3）:43-45.

吉川宏昭.1993.关于十字花科蔬菜的根肿病抗性育种研究.蔬菜茶业试验场研究报告A（蔬菜、花卉）第7号专刊.

Graf H，Sokolowski F，Klewer A，Diederichsen E，Luerben H，Siemens J.2001.Electrophpretic karyotype of the obligate biotrophic parasite Plasmodiophora brassicae Wor.Phytopatholog，149:313-318.

Brabshaw J E，Gemmell D J，Wilson R N.1997.Transfer of resistance to clubroot（Plasmodiophora brassicae）to swedes（Brassica napus L. var. napobrassica Peterm）from B. rapa. Ann appl Biol，130（2）:337-348.

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

辽宁省博士启动基金（20051052）

侯华，女，硕士研究生，专业方向:蔬菜遗传育种，E-mail:houhua2006@163.com

*通讯作者（Corresponding author）:沈向群，男，博士生导师，专业方向:蔬菜和花卉遗传育种，E-mail:shenxiangqun54@163.com