符 梅，陳 剛，唐 康,3，姜詩政,3，羅文龍，李桂花，郭巨先，駱善偉

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所/廣東省蔬菜新技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640；2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，寧夏 銀川 750002；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642）

芥菜（Brassica junceaL.）是十字花科（Brassiceae）蕓薹屬（Brassica）植物，在進(jìn)化過程中，蕓薹屬植物普遍發(fā)生了一次全基因組三倍乘事件（Whole genome triplication，WGT）［1］。蕓薹屬作物主要包括3 套原始基因組：白菜（Brassica rapa，AA 基因組）、黑芥（Brassica nigra，BB 基因組）和甘藍(lán)（Brassica oleracea，CC 基因組）。芥菜屬于異源四倍體（AABB，2n=4x=36），也稱葉芥或印度芥菜，由白菜（A）和黑芥菜（B）基因組融合加倍形成［2］。芥菜作為重要的冬季油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，于2016 年通過基因組測序，完成原始數(shù)據(jù)的拼裝比對，獲得基因組數(shù)據(jù)信息，其基因組大小為954.90 Mb。芥菜起源于中國，在我國栽培歷史悠久、栽種面積廣泛，不僅是一類重要的鮮食蔬菜，其根、莖和葉也能作為原材料加工成各類咸菜。芥菜由于其優(yōu)良的耐干旱和耐高溫能力，能在降水量較小的區(qū)域成為油菜的替代品種，作為菜籽油的主要提供者。芥菜變種十分豐富，其特有的營養(yǎng)品質(zhì)、功能性成分以及重要變態(tài)器官的形成機(jī)理，均有待挖掘和解析，這些工作將進(jìn)一步促進(jìn)芥菜品種改良。作為重要的蔬菜品種，芥菜栽培研究及其基因功能研究開展歷史已久，在育種、病害防治和基因功能研究領(lǐng)域也取得豐碩成果［3-5］。

遺傳多樣性是種內(nèi)或種間個(gè)體基因型的差異導(dǎo)致，能夠讓每個(gè)物種適應(yīng)多變的生活環(huán)境。無論環(huán)境的變化是自然因素還是人為因素所造成，這些基因的差異隨著地理環(huán)境和區(qū)域的變化，通常會(huì)形成一個(gè)新的小群體進(jìn)而產(chǎn)出新的等位基因，群體的遺傳基因池隨著物種的分布區(qū)域的改變而改變。當(dāng)小群體發(fā)生基因交流時(shí)，這種基因多樣化的積累會(huì)得到強(qiáng)化，隨著進(jìn)化時(shí)間的推移，基因池的累積將最終導(dǎo)致一個(gè)新物種的形成［6］。通過種質(zhì)資源的收集和遷地保護(hù)，大量的蕓薹屬種質(zhì)資源被遺傳資源中心（CGN，荷蘭）、園藝植物遺傳研究所（IVT，荷蘭）、園藝植物研究所（HRI，UK）和作物基因庫研究所（UK）等機(jī)構(gòu)收集。通過對單個(gè)或多個(gè)群體中的個(gè)體進(jìn)行形態(tài)學(xué)特征的描述，可建立各個(gè)群體的形態(tài)圖譜。由于基因型與表型之間的對應(yīng)關(guān)系，傳統(tǒng)的雜交育種可以利用這些優(yōu)良的形態(tài)特征對栽培作物進(jìn)行遺傳改造，從而形成優(yōu)良的栽培品種。

我國的芥菜資源豐富，其中涪陵榨菜、潮汕包心芥菜、惠州梅菜等都是廣泛種植的芥菜品種。這些地方芥菜品種雖然品質(zhì)較優(yōu)，且產(chǎn)量較高［7-8］，但由于在傳統(tǒng)的種子繁殖過程中易與芥菜的其他變種甚至與同屬的白菜、甘藍(lán)串花雜交，造成品種混雜、種性退化，嚴(yán)重影響其品質(zhì)［9］。截至目前，對于地方芥菜品種的育種研究尚少［10］，如何對地方芥菜品種進(jìn)行改良成為亟待解決的問題。本文通過對芥菜育種方法進(jìn)行總結(jié)分析，探索可應(yīng)用于地方芥菜品種育種的方法和思路。

1 芥菜誘變育種

誘變育種技術(shù)是通過使用各種外界理化因素對植物材料進(jìn)行處理，使其基因組信息改變。誘變育種技術(shù)分為化學(xué)誘變和物理誘變，具有操作簡單、育種周期短的優(yōu)點(diǎn)，而且很多誘變手段不受材料本身的限制，可以利用種子、愈傷組織、枝條等。截至2022 年，全世界通過誘變技術(shù)獲得的新品種達(dá)3 402 個(gè)，其中大多為糧食作物［11］。芥菜物理誘變育種采用較多的是γ射線輻射育種。Malek等［12］用60Co 產(chǎn)生的γ 射線對當(dāng)?shù)亓餍械慕娌似贩NBARIsarisha-11 進(jìn)行輻射處理，單株收種后在M2群體中進(jìn)行突變體篩選，經(jīng)過4 代的連續(xù)篩選，在M4群體中獲得10 個(gè)穩(wěn)定的突變體，其中MM-10-04 和MM-08-04 與對照相比生物量分別增加23%和14%。化學(xué)誘變技術(shù)是指利用化學(xué)誘變劑對DNA 作用使其突變，其中甲基磺酸乙酯（EMS）是最常用的化學(xué)誘變劑［13］。Halder等［14］利用EMS 對芥菜進(jìn)行誘變，獲得對鉛、鉻和鎘超量積累的芥菜突變體。雖然采用人工誘變的方法不可控制誘變方向，且工作量大，但可以創(chuàng)制新突變類型，在芥菜育種中仍然多有使用。

2 芥菜遠(yuǎn)緣雜交育種

我國擁有豐富的芥菜變種資源，但是不同芥菜變種間遺傳背景差異較小，缺乏抗病、抗蟲、抗逆性好的變種資源。為了豐富芥菜種質(zhì)資源的遺傳多樣性、提高優(yōu)良抗性，利用蕓薹屬植物的種間雜交成為豐富芥菜種質(zhì)資源的有效途徑。蕓薹屬作物具有較高的遺傳多樣性，其主要形成原因可能是：（1）具有不同遺傳背景的親本發(fā)生多次異源雜交事件產(chǎn)生異源多倍體；（2）基因組發(fā)生加倍事件。蕓薹屬植物中作為主要經(jīng)濟(jì)作物的物種主要有4 類：白菜（B.rapa）、芥菜（B.juncea）、埃塞俄比亞芥（B.carinata）和油菜（B.napus）。蕓薹屬包含多個(gè)葉菜品種，具有豐富的基因資源，為遠(yuǎn)緣雜交育種提供了基礎(chǔ)。蕓薹屬作物葉片的形態(tài)、莖的分支性狀和粗細(xì)程度、花序的形態(tài)都具有較大差異，這些差異可以運(yùn)用于芥菜性狀的改良。

遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)迄今為止依然被認(rèn)為是提高作物品質(zhì)最有效的方法之一，野生種與芥菜的雜交工作已經(jīng)在不同水平獲得成功［15］。自然條件下，以5 200 萬份油菜（B.napus，2n=38）作為母本、野芥菜（Raphanus raphanistrum，2n=18）作為花粉供體進(jìn)行雜交，只產(chǎn)生2 個(gè)異源多倍體雜合體（2n=56），油菜和野芥菜的自然雜交率僅為4×10-8。雖然自然條件下遠(yuǎn)緣雜交發(fā)生的概率較低，但是也展示出蕓薹屬遠(yuǎn)緣雜交的可行性，通過人工干預(yù)控制雜交條件，可以提高這一事件發(fā)生的概率。利用人工干預(yù)的遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)，Shashi等［16］改善了埃塞俄比亞芥種子中油的品質(zhì)，使其高油酸含量達(dá)到49%，而且不含芥酸，這一過程主要是利用大白菜（AACC）和芥菜（AABB）作為改良埃塞俄比亞芥種子的原材料。遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)除可改善作物品質(zhì)外，還可用于芥菜抗病研究和雄性不育系的建立。

2.1 遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)增強(qiáng)芥菜抗病能力

植物病害在全世界范圍內(nèi)都極大地影響作物產(chǎn)量，植物的抗病機(jī)制成為多種作物的研究重點(diǎn)，其中包括重要經(jīng)濟(jì)作物如水稻［17］、小麥［18］和油菜［19］等。與此同時(shí)，芥菜的病害相關(guān)研究也取得長足進(jìn)步。植物抗病基因主要分為質(zhì)量性狀基因、數(shù)量性狀基因兩種類型。質(zhì)量性狀是通過單個(gè)基因提供較高的抗病性［20］，數(shù)量性狀通常是幾個(gè)主效基因共同行使功能，每個(gè)主效基因發(fā)揮部分作用，共同作用增強(qiáng)植物抗病能力［21-22］。

芥菜常見的病害包括黑腿?。↙eptosphaeria maculans，L.biglobosa）、核盤菌莖腐病（Sclerotinia sclerotiorum）、白銹?。ˋlbugo candida）、葉枯?。ˋlternaria brassicae，A.brassicicola，A.raphani）、白葉斑病（Pseudocercosporella capsellae）、霜霉?。℉yaloperonospora brassicae）、白 粉?。℉yaloperonospora brassicae）、白葉枯?。≒seudomonas syringae）、黑腐?。╔anthomonas campestris）、葉疫?。≒seudomonas syringae）、蕪菁黃化?。˙eet western yellows virus）、花椰菜花葉病毒（Caulif lower mosaic virus）、蕪菁花葉病毒（Turnip mosaic virus）等［8］。這些芥菜常見病主要分為真菌與卵菌病、細(xì)菌病和病毒病三大類。通常來說，芥菜比油菜具有更高的黑腿病抗性，受黑腿病的影響而引起的減產(chǎn)也較油菜輕。因此，Chevre等［23］利用芥菜卡諾拉作為抗性基因的供體與油菜卡諾拉進(jìn)行雜交，通過選育獲得具有穩(wěn)定RIM6 抗性基因的油菜；但該基因并沒有對引起黑腿病的另一種病菌L.maculans表現(xiàn)出良好抗性，而且該病菌已經(jīng)成為黑腿病的主要致病菌［24］。對于菌核病的防治，也可以通過遠(yuǎn)緣雜交的方式提高芥菜抗性。2017 年，Rana等［25］利用野生的十字花科植物Brassicaceae fruticulosa與芥菜進(jìn)行雜交從而引入菌核病的抗病基因，并且建立了10 個(gè)連鎖顯著的標(biāo)記。隨后，Atri等［26］延續(xù)前人的工作，通過GWAS 技術(shù)確定了抗性基因的位點(diǎn)，他們在7 個(gè)染色體上鑒定出13 個(gè)顯著位點(diǎn)，并且獲得與菌核病抗性相關(guān)的20 個(gè)候選基因，這些候選基因?qū)儆谝恍┲饕目共〉鞍准易?，包括TIR-NBS-LRR 家族、幾丁質(zhì)酶、malectin/受體樣蛋白激酶、防御素類（DEFL）、脫硫硫甙硫轉(zhuǎn)移酶蛋白和脂氧合酶。通過遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)不僅能夠?qū)⒕哂锌剐云贩N的抗性基因轉(zhuǎn)移到目標(biāo)品種中，提高目標(biāo)品種對病害的抗性，而且結(jié)合現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)能夠進(jìn)一步找到抗性基因，解釋其抗病機(jī)制。Rana等［25］發(fā)展了一套芥菜與E.cardaminoides基因?qū)塍w系，基于SSR 分子標(biāo)記技術(shù)鑒定出6 個(gè)在A 和B 基因組中都有的抗性標(biāo)記位點(diǎn)，通過使用GWAS 技術(shù)探究這些基因抵抗菌核病的作用機(jī)制，找到信號(hào)傳導(dǎo)通路以及抗真菌的蛋白和代謝物。抗菌核病基因包括編碼LRR 蛋白激酶家族蛋白的LRR-RLK 基因、與病原體相關(guān)分子模式相關(guān)的遺傳因子（PAMPs）和效應(yīng)物觸發(fā)免疫（ETI）相關(guān)基因。利用遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)將抗性基因?qū)虢娌酥械难芯侩m然已卓有成效，然而尚有許多芥菜高發(fā)病缺乏相應(yīng)的抗性基因，這部分工作仍需繼續(xù)進(jìn)行。此外，對于一些病毒病如蕪菁花葉病毒和花椰菜花葉病毒，蕓薹屬缺乏相應(yīng)的抗性基因，需要尋求其他方式進(jìn)行改良。

2.2 遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)建立芥菜雄性不育系

蕓薹屬近源種的另一個(gè)應(yīng)用是構(gòu)建不育系用于雜交育種，常用的雜種優(yōu)勢利用途徑包括細(xì)胞核雄性不育（GMS）、細(xì)胞質(zhì)雄性不育（CMS）和自交不親和（SI）［27］。利用雄性不育創(chuàng)制的雜交種，其雜種優(yōu)勢已在多種作物中得到體現(xiàn)，且在育種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［28］。通過外源物種作為供體將細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物種中，采用這種方法獲得的不育系稱為細(xì)胞質(zhì)雄性不育?？茖W(xué)家利用原生質(zhì)體融合技術(shù)，將芥菜（2n=35；AABB）的細(xì)胞核導(dǎo)入B.fruticulosa細(xì)胞質(zhì)中，構(gòu)建了新的CMS 不育系，該不育系雄性不育完全、穩(wěn)定，表現(xiàn)為含有不育花粉粒的發(fā)育花藥，且未對花和植株的其他性狀產(chǎn)生影響，并且可通過細(xì)胞質(zhì)供體中導(dǎo)入育性基因恢復(fù)育性［27］。原生質(zhì)體融合技術(shù)也被運(yùn)用于雄性不育的構(gòu)建，通過原生質(zhì)體融合技術(shù)將西藍(lán)花的細(xì)胞質(zhì)雄性不育和大麗黃萎病的抗性基因?qū)氲浇娌酥?，獲得擁有正?；ò旰托廴锏脑偕仓?，能夠產(chǎn)生花粉和結(jié)實(shí)［29］。鄒瑞昌等［30］利用芥菜型油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育型hauCMS（00-6-102A）與多個(gè)區(qū)域（上海、浙江、重慶、武漢和貴州）的常規(guī)芥菜品種雜交，經(jīng)多代回交純合獲得5 個(gè)葉用不育系。章時(shí)蕃等［31］以蘿卜質(zhì)雄性不育大白菜為不育源、以結(jié)球芥菜及長柄芥菜為父本，通過雜交、連續(xù)回交的方法育成結(jié)球芥及長柄芥不育系，該不育系植株及花器官生長正常，雄性不育度達(dá)到100%，且育性穩(wěn)定，不受環(huán)境影響；利用該不育系配制的雜交組合表現(xiàn)出明顯的雜種優(yōu)勢，且雜交制種產(chǎn)量正常。截至目前，利用遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)和細(xì)胞融合技術(shù)，已經(jīng)構(gòu)建了多個(gè)芥菜不育品系，為芥菜雜交育種提供了便利。

3 芥菜轉(zhuǎn)基因育種

遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)提供了一個(gè)直接的品種改良解決方案，通過將特定的目標(biāo)性狀基因直接導(dǎo)入到目標(biāo)材料，對特定性狀進(jìn)行定向改良。遺傳轉(zhuǎn)化體系在多種蕓薹屬植物中已經(jīng)建立，包括黑芥菜［32］、埃塞俄比亞芥菜和白菜［33］。遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)在提高蕓薹屬作物多樣化研究中具有重要作用，利用該技術(shù)導(dǎo)入的基因能夠跨越蕓薹屬本身的限制，導(dǎo)入的基因不僅可以是蕓薹屬的，也可以是其他作物甚至微生物的。以往研究中發(fā)現(xiàn)，通過遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)引入外源基因，能夠促使蕓薹屬植物產(chǎn)生諸如降解塑料、合成藥物和其他營養(yǎng)物質(zhì)的功能［34］。Stoutjesdijk等［35］通過構(gòu)建攜帶油酸脫氫酶基因的共抑制質(zhì)粒，以農(nóng)桿菌作為植物遺傳轉(zhuǎn)化媒介，將潮霉素抗性基因作為標(biāo)記，將芥菜中內(nèi)源的油酸脫氫酶基因沉默，從而實(shí)現(xiàn)提高油酸含量的目的，其油酸含量提高73%。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)也能幫助構(gòu)建雄性不育體系，將攜帶有特異的tapetum 啟動(dòng)子的barnase基因轉(zhuǎn)入到芥菜中從而獲得雄性不育植株，該不育系的育性可以通過與攜帶有barstar基因的轉(zhuǎn)基因株系進(jìn)行雜交獲得［36］。采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法在芥菜中過表達(dá)DWF4基因，能夠促進(jìn)植株生長，株高、開展度、最大葉長和最大葉寬顯著大于對照，并且抽薹時(shí)間和開花時(shí)間提前，表現(xiàn)出更強(qiáng)的生長勢［37］。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)還能提高芥菜的抗蟲能力，Das等［38］將來源于芋頭的塊莖凝集素（CEA）基因轉(zhuǎn)到 芥菜B.junceacv.B85 中，使CEA 蛋白在轉(zhuǎn)基因植株的可溶性蛋白中占比0.20%～0.47%，并且轉(zhuǎn)基因芥菜植株上蚜蟲的死亡率比非轉(zhuǎn)基因植株提高70.00%～81.67%，蚜蟲的繁殖能力降低49.35%～62.11%。通過生物信息學(xué)分析，免疫篩查和BALN/c 老鼠模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CEA 蛋白并不會(huì)引起過敏反應(yīng)。另一項(xiàng)研究中，芥菜B.junceacv.B85 過表達(dá)線蟲抗性基因RIHSPRO2，使得線蟲死亡率增加45%、蚜蟲死亡率達(dá)45.6%［39］。Rani等［40］提出一種多毒素工程方法，將一個(gè)融合基因?qū)隑.junceacv.Varuna，在韌皮部特異性啟動(dòng)子rolC的作用下表達(dá)了扁豆凝集素基因和鷹嘴豆蛋白酶抑制劑基因，提高蚜蟲抗性；芥菜蚜蟲從植物的韌皮部吸食汁液，而導(dǎo)入的基因在韌皮部特異性表達(dá)；蚜蟲生物試驗(yàn)中，轉(zhuǎn)基因植株的幼蟲存活率下降到40%，對葉片的損害也比對照植株小。轉(zhuǎn)基因技術(shù)除用于抗蟲研究，在抗病領(lǐng)域也有應(yīng)用。Tasleem等［41］利用MPK3基因轉(zhuǎn)化了B.juncea，分析其對Alternaria brassicae的耐受性，并且評估轉(zhuǎn)基因植物中抗氧化酶的活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照相比，抗壞血酸過氧化物酶（APX）和愈創(chuàng)木酚過氧化物酶活性以及脯氨酸含量均提高，從而增加轉(zhuǎn)基因植物清除由于Alternaria感染而產(chǎn)生活性氧的能力。轉(zhuǎn)基因技術(shù)雖然可以快速而且直接解決生產(chǎn)上的問題，但是其對環(huán)境的影響還需進(jìn)一步研究，消費(fèi)者對轉(zhuǎn)基因蔬菜的接受也需要一個(gè)過程［42］。轉(zhuǎn)基因技術(shù)為芥菜的基因功能研究提供了巨大幫助，然而由于當(dāng)前國內(nèi)政策原因，芥菜轉(zhuǎn)基因育種尚處于技術(shù)儲(chǔ)備階段。

4 芥菜基因編輯育種

基因編輯技術(shù)由于其精準(zhǔn)的基因編輯能力，在基礎(chǔ)研究和作物育種工作中展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景?；蚓庉嫾夹g(shù)主要包括3 類：鋅指酶（Zinc finger nuclease，ZEN）、轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶（Transcription activator like effector nuclease，TALEN）和CRISPR/Cas9（Clustered regularly interspaced short palindromic repeat-CRISPR associated protein 9）［43］。ZFN 和TALEN技術(shù)由于在實(shí)際操作中具有難度較大、耗時(shí)較長等缺點(diǎn)，其應(yīng)用受到限制［44］，而CRISPR/Cas9是一種具有開創(chuàng)性的基因組編輯系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有易操作、編輯效率高和適用范圍廣等特點(diǎn)，在育種領(lǐng)域得到廣泛的認(rèn)可和使用［45］。Cas9 蛋白通過RNA-DNA 堿基對識(shí)別PAM（Proto-spaceradjacent motif）區(qū)域上游的特定DNA 位點(diǎn)進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)其基因編輯功能。雖然Cas 基因核心原件可以分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型三大類，但由于Ⅰ型和Ⅲ型CRISPR/Cas 系統(tǒng)需要多個(gè)Cas 蛋白才能形成切割復(fù)合體，而Ⅱ型CRISPR/Cas9 系統(tǒng)只需Cas9 蛋白就能完成對DNA 雙鏈的切割工作，因此Ⅱ型CRISPR/Cas9 成為最常用的人工核酸酶系統(tǒng)［46］。近年來，能夠定向改變基因組的分子技術(shù)CRISPR/Cas9 已應(yīng)用于多種作物研究［47-48］。研究人員采用CRISPR/Cas9 技術(shù)分別對蕓薹屬作物油菜［49］和卷心菜［50］的M 位點(diǎn)蛋白激酶和S-受體激酶進(jìn)行編輯，干擾其基因功能，實(shí)現(xiàn)了孢子體自交不親和。Wang等［51］利用CRISPR/Cas 將油菜內(nèi)源EPSPS 替換成EPSPSmTIPS 和SPSPSmLFGAAGMCRL，創(chuàng)制了抗草甘膦的油菜新品系。芥菜存在一類過敏物質(zhì)Bra j I蛋白，Assou等［52］利用CRISPR/Cas9 系統(tǒng)對黑芥的Bra j I基因進(jìn)行編輯，一共獲得4個(gè)Bra j I等位基因大片段缺失（缺失片段566～790 bp）的株系，并且通過CRISPR/Cas9 獲得的突變植株的性狀大多表現(xiàn)為可遺傳，這些突變株的Bra j l蛋白含量顯著降低。由于CRISPR/Cas9 技術(shù)優(yōu)異的基因編輯能力，在芥菜基礎(chǔ)研究和育種領(lǐng)域的應(yīng)用必將越來越廣泛，為以往難以解決的科學(xué)問題提供了新的解決方案。

5 芥菜分子標(biāo)記技術(shù)輔助育種

分子標(biāo)記是根據(jù)個(gè)體或種群間核苷酸序列的差異作為遺傳標(biāo)記，能夠用于評估植物個(gè)體間的遺傳多樣性和親緣關(guān)系，輔助芥菜種質(zhì)資源庫的建設(shè)。目前，多種分子標(biāo)記技術(shù)已經(jīng)開發(fā)用于植物的遺傳育種研究，如隨機(jī)擴(kuò)增DNA 多態(tài)性（RAPD）、限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）、擴(kuò)增長度多態(tài)性（AFLP）、微衛(wèi)星序列標(biāo)記（SSR）和單核苷酸多態(tài)性（SNP）。由于RAPD 技術(shù)和RFLP 技術(shù)的簡便性，目前芥菜育種中常用的分子標(biāo)記多基于RAPD 和RFLP，而基于基因序列的分子標(biāo)記技術(shù)如SSR、SNP 具有更加廣泛的應(yīng)用范圍［53-54］。

5.1 分子標(biāo)記技術(shù)輔助建庫

RAPD 技術(shù)是基于隨機(jī)引物在基因組DNA 上的隨機(jī)結(jié)合位點(diǎn)，根據(jù)DNA 序列的差別擴(kuò)增獲得差異片段。Frello等［55］利用RAPD 技術(shù)分析芥菜（母本）與油菜（父本）雜交后代基因的遺傳特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)雜交后代表現(xiàn)出19%～93%的多態(tài)性，并且用RAPD 技術(shù)分析雜交后代的花粉與親本的相似性，選擇與父本基因相似的雜交后代的花粉進(jìn)行回交，有效減小了回交的群體大小和回交的世代。Rabbani等［56］利用RAPD 技術(shù)對收集的198 份芥菜遺傳親緣關(guān)系進(jìn)行鑒定，并通過對RAPD 結(jié)果的聚類分析，獲得各地區(qū)芥菜品種的遺傳特點(diǎn)。Srivastava等［57］使用AFLP 技術(shù)對由21 個(gè)自然品系和9 個(gè)組合品系組成的芥菜群體進(jìn)行遺傳多態(tài)性分析，一共獲得778 個(gè)多態(tài)性條帶，每對引物平均產(chǎn)生37 個(gè)多態(tài)性條帶，進(jìn)一步從中獲得4 對多態(tài)性條帶最為豐富的引物，能夠高效完成芥菜群體的區(qū)分鑒別。Thakur等［58］利用SSR 技術(shù)揭示了3 個(gè)二倍體和3 個(gè)異源四倍體蕓薹屬作物的遺傳特征，研究中將蕓芥（Eruca sativa）作為離群值，通過NJ-基礎(chǔ)的系統(tǒng)樹圖將40 個(gè)蕓薹屬植物分為兩大類，一類包含芥菜、黑芥、大白菜，另一類包含埃塞俄比亞芥、油菜、甘藍(lán)，研究結(jié)果還表明C-基因組的蕓薹屬植物保留了相對于A-基因組和B-基因組更高的保守性，芥菜和大白菜中的A-基因組更加原始。使用分子標(biāo)記技術(shù)，能夠從基因水平對芥菜各個(gè)亞種進(jìn)行鑒定和分類，為我國豐富的芥菜資源的歸類提供了巨大幫助。

5.2 分子標(biāo)記技術(shù)輔助育種

分子標(biāo)記技術(shù)除可以進(jìn)行多態(tài)性分析外，還可用于輔助育種工作者進(jìn)行基因鑒定。利用分子標(biāo)記技術(shù)可以克隆定位關(guān)鍵基因或QTL、開發(fā)功能標(biāo)記，并將全基因組輔助育種技術(shù)廣泛應(yīng)用到芥菜的材料創(chuàng)制、優(yōu)勢預(yù)測、定向改良等工作中，建立和完善芥菜分子和基因組輔助育種技術(shù)體系。分子標(biāo)記技術(shù)可用于標(biāo)記非生物脅迫相關(guān)基因，F(xiàn)usco等［59］采用以cDNA 為基礎(chǔ)的AFLP技術(shù)，對鎘處理芥菜的基因表達(dá)進(jìn)行分析，一共獲得對鎘脅迫有響應(yīng)的基因73 個(gè)，其中52 個(gè)基因功能已知、10 個(gè)基因功能未知，還有11 個(gè)基因沒有匹配到相應(yīng)的基因庫。SSR 技術(shù)是基于基因組中的微衛(wèi)星重復(fù)序列設(shè)計(jì)，具有操作相對簡單、可重復(fù)性強(qiáng)的特點(diǎn)。Sharma等［60］利用155個(gè)SSR 引物標(biāo)記芥菜的482 個(gè)等位基因，Singh等［61］開發(fā)了芥菜中與非生物脅迫相關(guān)的miRNAs的SSR 標(biāo)記，為分子標(biāo)記輔助篩選芥菜抗非生物脅迫品種奠定了基礎(chǔ)。SNP 技術(shù)是基于作物的基因組信息，通過多樣本比對分析，獲得每個(gè)樣本相同基因某一位點(diǎn)的單核苷酸多態(tài)性。SNP 技術(shù)是基于基因組信息開發(fā)的標(biāo)記，需要高質(zhì)量參考基因組，隨著測序技術(shù)的發(fā)展，SNP 技術(shù)必然會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。通過基因組重測序，已經(jīng)獲得白菜和甘藍(lán)兩個(gè)物種間892 536個(gè)SNP位點(diǎn)，這些SNP 位點(diǎn)可以作為白菜和甘藍(lán)雜交育種的重要篩選標(biāo)記［62］。利用SNP 技術(shù)可以對抗病基因進(jìn)行鑒定，Atri等［63］采用SNP 技術(shù)構(gòu)建了20 個(gè)候選基因，并對芥菜品系中通過外源引入的抗性基因進(jìn)行定位，為芥菜育種提供便利。Rana等［64］采用SNP技術(shù)鑒定芥菜對菌核病的關(guān)鍵抗性基因，為后續(xù)抗性基因的深入研究提供基礎(chǔ)。Raman等［65-67］利用6 464 個(gè)高質(zhì)量、具有染色體位置信息的多態(tài)性DArTseq 標(biāo)記，對300 個(gè)BC73526（果莢不易破碎）和BC73524（果莢易破碎）雜交的F2群體進(jìn)行篩選，最終獲得5 個(gè)與果莢破碎性狀緊密關(guān)聯(lián)的QTL（LOD ≥3），分別分布于B1、B3、B8、C5 染色體。隨著測序技術(shù)的發(fā)展，芥菜基因組信息的完善以及性狀連鎖基因的挖掘，分子標(biāo)記技術(shù)輔助分子育種必將獲得越來越廣泛的應(yīng)用。高質(zhì)量的性狀連鎖基因的挖掘仍然是分子標(biāo)記育種的核心，如何尋找與性狀緊密關(guān)聯(lián)的基因仍然是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，尤其是一些地方芥菜品種的基因組信息不明確，增加了分子標(biāo)記育種的使用難度。

6 結(jié)論與展望

芥菜是我國特色蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中的一部分，芥菜品種改良、芥菜類蔬菜的種子生產(chǎn)、芥菜育種技術(shù)的開發(fā)等工作都亟需改進(jìn)。本文總結(jié)了芥菜育種的常規(guī)技術(shù)手段，包括誘變育種技術(shù)、遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)、轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)、基因編輯育種技術(shù)和分子標(biāo)記技術(shù)，同時(shí)對應(yīng)用以上技術(shù)的原理及所取得的成果進(jìn)行綜述，尤其是對近幾年應(yīng)用這些技術(shù)開展的芥菜育種工作進(jìn)行了介紹。芥菜種植遇到的傳統(tǒng)問題尚未完全解決，一些新問題又出現(xiàn)了，如芥菜種植遇到新的流行病以及全球氣候變化帶來的極端天氣情況增加，需要抗逆性更強(qiáng)的新品種；勞動(dòng)力成本增加，需要能夠進(jìn)行機(jī)械化操作的新品種等。這些新問題的出現(xiàn)，迫使育種技術(shù)向前發(fā)展，推動(dòng)育種工作者進(jìn)行芥菜新品種的培育以應(yīng)對新的困難。

芥菜存在許多地方品種，這些地方品種由于長期自留種、環(huán)境變化等原因造成種性退化或者難以適應(yīng)生產(chǎn)需求，亟需育種工作者對其進(jìn)行改良。本文通過對芥菜育種的常用技術(shù)及采用此技術(shù)獲得的成果進(jìn)行總結(jié)，為地方品種的改良提供參考和借鑒。芥菜地方品種的改良任重道遠(yuǎn)，常規(guī)提純復(fù)壯往往不能滿足生產(chǎn)上的需求，因此采用先進(jìn)育種技術(shù)將是必由之路。采用誘變育種技術(shù)，能夠改變地方品種的一些不良特征；采用遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)能夠增加地方品種的抗病性和抗逆性；利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)和基因編輯技術(shù)將能夠定向改變地方品種的某個(gè)基因，可以增加地方品種的風(fēng)味物質(zhì)，也能減少地方品種不良物質(zhì)的積累；利用分子標(biāo)記輔助育種將能夠快速將有利性狀基因整合到地方品種中，有利于快速改良地方品種的不良性狀。