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中间偃麦草染色体组构成的同工酶研究



全 文 :遗 传 学 报 , 1 9 ( 4 ) : 3 3 6一 3斗3 , 1 9 , z
滩` 亡。 C曲 n e t i c o s` n i e 。
中间堰麦草染色体组构成的同工酶研究
高 明 君
(青岛海洋大学生物系 , 2 6 6 0 0 3 )
郝 水 何孟元 李 娜
(东北师范大学生物系 , 长春 )
应用聚丙烯酚胺凝胶电泳 ,研究了带有不同染色体组的各种小麦和中间僵麦草的酣酶 、 苹
果酸脱氢酶 、 酸性或碱性磷酸酶同工酶的酶谱 。 通过对各酶谱与染色体组的对比分析表明 , 中
间僵麦草不含与小麦 B 组或 D组同源的染色休 , 而可能含有两组分别与小麦 A组和提莫菲维
小麦 G 组有些同源性的染色体 。 中间煌麦草的染色体组构成可用 E ^ : E^ Nz 。 或 oE : aE : N ` 表
示。
关. 词 中间侮麦草 , 同工酶 , 染色体组
中间惬麦草亦称天兰冰草 ( E I , r r i g i a ` n r o r m e d ` a 或 A g r o户y r o , i n r e , 。 e d ` , 。 ) , 具有
抗病 、 抗虫 、抗旱 、 抗寒 、 耐盐碱和多年生等对小麦改良十分重要的经济性状 。 它有 3 个
染色体组 , 每组 7 对染色体 。 关于它的染色体组构成已有许多研究 , 但至今尚无一致意
见。 一 ,l .01 .51 ,. ’ ` ]。 同工酶 ,特别是醋酶同工酶 , 已被广泛地用作小麦染色体组来源或物种起
源的生化指标。 本文根据对各种小麦和中间恨麦草的几种同工酶分析 , 进一步探讨了中
间僵麦草的染色体组构成。
材 料 和 方 法
(一 ) 供试材料
供试材料及其染色体组结构列人表 1。
(二 ) 样品的制备
用 2多次抓酸钠灭菌 , 无菌水浸种 24 小时的种子去胚后直接制样 , 或萌发生长 (暗
处 , 2 一24 ℃ ) , 天后 ,取籽苗之胚芽鞘 ( C ) 、 幼根 ( R )和幼叶 ( L )在 4℃ 下制样 。 样品与
缓冲液的比为 1 : l( w / V ) 。 提取缓冲液有两种类型 : A 型 , 为 。 . 1 7 0 01 / L T ir s 一柠檬酸
( p H 6
.
8 )
o B型 , 由 0 . o o l m o l / L E D T A 、 0 . o l m o l / L K e一、 0 . 0 0 l m o l / L gM e x: 、 0
.
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7多 蔗糖 、 o . 0 1 4 m o l / L 疏基乙醇和 0 . l m o l / L T r i s 一 H e l ( p H 7 . 8 )组成。 样
品粗提液在 1 6 0 0 0 x g 下离心 ( 4℃ ) 15 分钟 ,立即点样 5 0一 6 0产 10
(三 ) 电泳
采用聚丙烯酞胺凝胶板型电泳 , 电泳条件在我们以前工作田的基础上稍加修改 , 即制
备分离胶缓冲液为 0 . 1 7 m o l / L T r i s 一柠檬酸 ( PH S
.
9 )
, 电极缓冲液为 0 . 0 0 3 m o l / L T r i s 一甘
本文于 l , , 0 年 6 月 11 日收到。
4期 高明君等 :中间值麦草染色体组构成的同工酶研究
衰 1 供试材料及其染色体组结构
T比 leI T五 em a t e ri a lo a n d t h ei rg eo nm e eo ns ti t u ti o n
材 料
M
a t e ri a ls
节节麦 A e· s夕 ua r, o ` o
一拉小麦 T · 份 o . o C o c c u m
二粒小麦 T . 成 co “ “ 份
提莫菲维小麦 T . t i , 口户h“ “ 11
斯卑尔脱小麦 .T ` eP l ct
中国春小麦 T . a e s t i , , , c s
新目光 1号 x i n s h u g u a n g l
中间但麦草 石 · ` ” “ ` , ` d ` a …
染色体组型 ( 2。 )
G e n o m e t y P e
染色体数 ( 2 , ) 来 源
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中国农科院品资所
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氨酸 (哪 8 . 3 )。分离胶浓度为 10 外。 染色方法 ,醋酶同前 ut ,苹果酸脱氢酶按 G o dm an 等1IJ ,
酸性 戴碱性磷酸酶按 sa il an 。 等 “ 引。 同工酶在酶谱中的位置以任意相对迁移距离 ( D nt )
表示 。
结 果 与 分 析
(一 ) 不同染色体组构成的胚芽梢幽曲 ( E S T C )
把以 B 型缓冲液制样获得的 E s T C 酶谱分成 4 个带区 (图版 I , A 和图 1 , A )o 近正
极的 E S T C 一 I 带区由 , 条酶带组成 , 其中 E s T C 一 I : ( D 二 一 5 . 0) 呈现于节节麦 、 二粒小
麦 、 六倍体小麦和八倍体小冰麦的酶谱中 , 而一粒小麦缺乏它。 这表明该同工酶主要由 B
组和 D 组染色体控制。 中间僵麦草缺乏这条酶带 。 这与 J a s k 。叨 的缺对一四体和双端体
分析结果一致 。 强染色程度酶带 E S T C一 I。 ( D m 一 4 . 6 )呈现于除节节麦和一拉小麦之外
的供试材料的酶谱中 , 但以提莫菲维小麦的活性最强 , 因此这条酶带主要受 G组染色体
支配 。 中间僵麦草 、 八倍体小冰麦中 : 和中 : 也与提莫菲维小麦同样呈现很强的活性 。 但
aJ as k沪 ” 的遗传分析表明 ,普通小麦的 E s T C 一卜 由 3 A S 上的基因编码 。 由此看来 , 提
莫非维小麦的 E s T C 一几 由 G 组和 A 组染色体共同控制 。 一粒小麦虽无 E s T C 一 1. ,但有 l
条与其迁移率相近的强活性带 E S T C 一 I , ( D m 一 4 . 7 6 ) 。 我们和 J a a s k a 【`” 一样推测它
可能是 E s T C一 I、 的突变类型 。 从 E s T C一 I: 、 E s T c 一 I: ( D m 一 4 . 8 5 ) 和 E S T C一 1. 3条酶
带的相对染色强度看 , 提莫菲维小麦和中 1 、 中 2 也是相似的 , 即它们的染色强度都是大
体呈 1 : 2 : 3 (图版 I , A 和图 1 , A ) 。
E S T C 一 1 1 带区包括 4 条酶带 , 其中以 B 型缓冲液制样所特有的强活性带 E S T C 一川:
( D m ~ 3
.
0 )呈现于节节麦的酶谱中 , 六倍体小麦也有它 , 但染色程度很弱 。 一拉小麦 、 二
拉小麦和提莫菲维小麦缺乏它。 表明这条酶带 由 D 组染色体上的基因编码。 中间惬麦草
无此酶带。 这与 J a s k沪幻 的缺对一四体和双端体分析结果一致。 E S T C 一川 : ( D m 一 3 . 2)
遗 传 学 报1 9卷
和E S C T一1 1 , ( D m ~ 2 . 9 ) 两条酶带同时稳定地存在于提莫菲维小麦的酶谱中 。前者还
为一拉小麦共有 , 后者则为 G 组特有。 因而它们分别由 A 组和 G 组染色体上的基因编码 。
中间傻麦草也有此二酶带 , 只是其 E s T C一川 , 的染色程度更强 。
近负极的 E ST C 一 IV 带区包括 12 条酶带 ,其中被固蓝深染的 E S T C 一 Iv : ( D m 一 2 . 3 )
和 E S T C一 IV , ( D m ~ 2 . 1) 呈现于一粒小麦和普通小麦的酶谱中 , 节节麦和二粒小麦缺乏
它们。 看来此二酶带可能与 A 组染色体有关。 中间僵麦草和八倍体中 3 、 中 4 、 中 , 也具有
这两条酶带 。
(二 ) 不同染色体组构成的幼根 . 曲 ( E S T R )
把以 A型缓冲液制样获得的 E S T R 酶谱分成 4个带区 (图版 I , C 和图 1 , B ) 。 在
sE T R
一 I 带区 , 与 E s T c 酶谱一样 , 中间但麦草呈现了由 小 麦 3 A s 控 制 的 E s T R 一 I `
( D m 一 4 . 6 ) ,但缺乏由 B 组和 D 组染色体控制的 E s T R 一 I: ( D m 一 , . 0 ) 。 E s T R一 1 带区
包括 , 条酶带 , 其中 E S T R一 1 : ( D m ~ .4 2) 以较强的染色程度呈现于节节麦的酶谱中 ,
六倍体小麦也呈现之 ,但活性较弱 。 一粒小麦 、 二粒小麦和提莫菲维小麦缺乏它 。 表明该
酶带受 D 组染色体支配 。 中间僵麦草缺乏这条酶带 。 这与 J a s k a叫 的遗传分析是一致
的。
E S T R一 111 带区由 4 条酶带组成 , 其中 E S T R一川 : ( D m 一 3 . 0 ) 为一粒小麦 、 提莫菲
维小麦和普通小麦的酶谱共有 ,节节麦和二粒小麦缺乏它。 看来该酶带可能由 A 组控制 。
中间僵麦草也有此酶带。 E s T R 一 111 , ( D m ~ 2 . 8 ) 和 E s T R 一 111、 ( D m ~ 2 . 5 )呈现于提莫
菲维小麦的酶谱中 , 其它供试小麦缺乏它们。 因而认为此二酶带由 G 组染色体控制 。 中
间但麦草也有这两条酶带 。
E S T R

IV 带区包括 7条酶带 ,其中 E s T R 一 IV ; ( D m 一 1 . 7 ) 在一粒小麦中呈较强活
性 ,在二粒小麦 、 提莫菲维小麦和斯卑尔脱小麦中也有这条酶带 ,节节麦缺乏它 。 因此它
是由 A组控制的。 中间恨麦草也呈现之。 E S T R 一 IV , ( D m ~ 1 . 6 ) 以较强的染色程度可
见于节节麦和普通小麦的酶谱中 ,一粒小麦 、 二粒小麦和提莫菲维小麦缺乏它 , 表明这条
酶带由 D 组染色体控制 。 中间僵麦草无此酶带 。
以 B 型缓冲液制样获得的 E S T R 酶谱也由 4 个带区组成 (图版 I , A和图 2 , A ) 。 在
近正极的 E s T R一 I 带区和酶谱中部的 E s T R一 m 带区 ,与 E s T C 酶谱相同 ,中间僵麦草
缺乏 E S T R一 I : ( D m ~ 5 . 0 ) 和 E S T R 一 111: ( D m 一 3 . 0 ) ,但呈现强活性带 E S T R一 I; ( D m ~
斗. 6 ) 。 E s T R 一 11 带区包括 6 条酶带 , 其中 E s T R 一 11` ( D m 一 3 . 5 )呈现于一粒小麦 、 二粒小
麦和六倍体小麦的酶谱中 , 节节麦和提莫菲维小麦缺乏它 。 因而它可能受 A 组染色体支
配 。 中间恨麦草也有此酶带 。 这与 J a s h lZ , 的非整倍体遗传分析相一致。 E S T R 一 I v 带
区由 8 条酶带组成 , 其中 sE T R 一 Iv : (D m ~ 2 . 0) 以强活性呈现于节节麦的酶谱中 ,另也
为六倍体小麦的酶谱共有 ,但活性较弱。 一粒小麦 、 二粒小麦和提莫菲维小麦缺乏它 , 表
明该酶带 由 D 组控制 。 中间恨麦草无此酶带 。
(三 ) 不同染色体组构成的幼叶酸曲 ( E S T L )
把用 A 型提取液制样获得的 E S T L 酶谱分成 4 个带区 (图版 I , D 和图 2 , C ) 。 在
E S T L 一 I 带区 ,一粒小麦呈现了两条相对染色强度为 l : l 的强活性带 , ,即 E s T L 一卜( D m ~
4
.
7 )和 E s T L 一 I , ( D m 一 4 . , ) 。 其中后者为幼叶组织特有。 中间僵麦草和节节麦呈现 了
4期 高明君等 : 中间僵麦草染色体组构成的同工酶研究
口 . . . . . . . . . . . . . . .
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r o o t e , t e r a o e ( B )
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口 p 11 ; , : T . s P口 l r口 . 6 , 16 : 才口 . , 叮“ 口 r r o ` a . 7 , l , : 召 . 1 . 君口 r , 一 d i a . 8 : X l n s h u g u 盈 n g l ,
9 : Z h o n g l书 1 0 : Z h o n g 2 . 1 1: Z h o n g 3 ; 1 2 : Z h o n ` 4 ; 13: Z h o n g 5 . A l l w i r h
t y P e B e x t r a c t i o n b u f f e r
.
与 E S T C 和 E S T R 相同的带区表型 。 E s T L一 11! 带区包括 4 条酶带 , 其中 E S L T 一 111:
( D m ~ 2
.
9 ) 和 Es T L 一 1 1。 ( D m 一 2 . 4 )只在提莫菲维小麦中存在 ,其它供试小麦没有它
们。 说明它们由 G 组染色体上的基因编码。 中间惬麦草具有 E S T L 一川 带区的全部 4 条
酶带 。
以 B 型提取液制样获得的 E S T L 酶谱也由 4 个带区组成 (图版 I , B 和图 2 , B )o 在
E S T L
一 I 带区 ,一粒小麦 、 节节麦和中间僵麦草的酶谱与 A 型缓冲液制样获得的 E S T L 相
同。 在 E s T L 一川 带区 ,与 E s T C 酶谱相同 , 中间僵麦草缺乏 E S T L一川: (D m 一 3 . 0 ) , 但
呈现了分别由 A 组和 G 组染色体控制的两个同工酶 , 即 sE T L 一川 : ( D 。 ~ .3 2) 和 E s T L -
, 4。 遗 传 学 报 ” 卷
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O一、.,!、 .rJ、 lJ`口一一口三一圈一ù荟一口三二国一D口1目一口1l国..-ōō…三! , S T R一 E S丁 L一份ES T L一 1E S T L一 且ù二一ù一口一巴二一ó一一口ó0一功:,D01 国 } E s T L 一 1署一曰口一.E S T R一 111E S T R一 1E S T R一 I二一ōō一三一口二一ùù…ó435O一 . . . . . . . .内. . . . . . .1 2 3 4 5 6 7 8D m 、 l卜eJ, t沙1.J口一二一口二口一口吕一口目一OD吕口ù一1口一.0口户二一.E S T L一份 I2E S T L一 1 3E S T L一 1 4邓 T L一 1 5 E S丁 E一冲E S T E一 mE S T E一 1二嚣 , 国 星 .扁 二 三 国 }鹅 ET 一 I1`犷.JI`J、、 .、一ù工ó1一ó1ù一ù一1一三一=二一01ùō一口ù1的`。曰46 一 `一1 2 3 4 5 6 7 8圈 2 幼根醋酶 ( A )、 叶片醋醉 ( B , C )和胚乳酣酶 ( D )酶谱表型模式图卜 . 中国春 , 小麦 ; 2 : 一粒小麦 ; :3 二粒小麦 ; 七 提莫菲维小麦 ; 卜 斯卑尔脱小交 ; :6 节节麦 : :7 中间恨麦草 : 贬 新曙光 l 号 。 A , C 和 D 用 A 型 , B用 B 型缓冲液制样 。F I B . 2 D i a g r a m 一 o f 比 e z y m o g r a m p h e n o t y p e s二 t e r a s e ( B & C ) a n d e n d o 台p e r 口 e . t e t t 吕 e
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111
.
( D m 一 2 . 9 ) o
(四 ) 不同染色体组构成的胚乳酸 (曲 T E S E )
用 A 型缓冲液制样获得的 E S T E 酶谱如图版 I , E 和图 2 , D 所示。 在近正极的
E S T E一 I 带区 ,节节麦和中间恨麦草呈现了与 E S T C 、 E S T R 和 E S T L 相同的带区表型 。
在 E s T E一 1 带区 ,二粒小麦和六倍体小麦呈现了 E s T E一 1 , ( D m ~ 3 . , ) , 而一粒小麦 、 节
节麦和提莫菲维小麦缺乏它 , 表明它由 B组染色体控制。 中间恨麦草则无此酶带。 这与
aJ as ka
“ ” 的缺对一四体分析是一致的 。
(五 ) 不同染色体组构成的苹果酸脱氮酶 ( M D H )
把以 B型缓冲液制样获得的胚芽鞘 M D H 和幼根 M D H 酶谱分成 3 个带区 (图版
I
, F 和图 1 , C ) 。 胚芽鞘 M D H 一 11 带区包括 5 条酶带 , 其中 M D H 一 11: ( D m 一 4 . 0 ) 和
M D H 一 1 : ( D m 一 3 . 3 ) 呈现于普通小麦的酶谱中 ,中间僵麦草也呈现之。根据 D i a : 等 9[]
的非整倍体遗传分析 ,该同工酶带由普通小麦 I A L 控制 。 幼根 M D H 一 1 带区也由 , 条
酶带组成 , 其中 M D H 一 1 : ( D m ~ 3 . 9 ) 呈现于节节麦和中国春小麦的酶谱中 , 一粒 小麦
缺乏它 。 说明它可能受 D 组染色体支配。 中间僵麦草无此酶带 。 这与 D i az 等!9] 的分析
相一致 。
` 期 高明君等 : 中间僵麦草染色体组构成的同工酶研究 3 4 1
此外 , 我们还分析了带有不同染色体组的各种小麦和中间僵麦草的酸性或碱性磷酸
酶 ,也发现由小麦 B组和 D组染色体控制的同工酶未呈现于中间但麦草的酶谱中。
讨 论
根据我们对各种小麦同工酶的分析 , 发现许多同工酶分别由 A 、 B 、 D 和 G 组染色体
控制 (表 2 ) 。 其中大多结果与 J a : ka 1Z[ 和 D i az 等 t’1 用缺对 一四体和双端体作的分析是
一致的 。 从中间恨麦草的酶谱看 , 由 A 组和 G 组染色体控制的同工酶均呈现其中 ,而由 B
组和 D 组染色体控制的酶带在该植物中没有 (表 2 ) 。
农 2 杏种小班和中问一衰 , 网工 . 的染色体组挽例
T a b l e 2 T h o g e n o m . c o n t r o l o f ht . i . o z y m e: i n w h e一 t` a : 一 d . h e o t g r a一
祖取级冲液 同 工 酶 ( O m ) 控制该同工酶的染色体组 中间诬交草
E x t r a c t i o n l一。 : y m e s ( D m ) G e n o m e . c o n t r o l l i n g 的同工醉
b u f f e r t h e 云一 o z y m e , I s o z y m e 一 i n
份 b二 t g r一 *A 型 B 型 A B D G
T y P e A T y P e B
十 十 E S T E 一 I一( 4 . ` ) , E S T R一 1 . ( 4 . 6 ) + . 十
E S T L

1 . ( 今
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6 )
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十 E s T C 一川 : ( 3 . 2 ) , E S T C 一 IV : ( 2 . 3 ) + } 十
E S T C

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.
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, E S T R 一1 1一( 3
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11
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( 4
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0 )
, M D H一 11 : ( 3
.
9 ) 十 . +
+ E S T R
一川 : ( 3 . 0 ) , E S T R一 I V 一( 一。 7 ) 十 十
E S T E

11 , ( 3
·
5 ) 十
+ 十 E S T C 一 l : ( 5 . 0 ) , E S T R一 I : ( 5 . 0 ) 十 +
E s T L一 I: ( 5
·
o )
, E s T E 一 l : ( 5

o )
+ E S T C一 1 11: ( 3
.
0 )
, E S T R 一川 : ( 3 . 0 ) 十
E s T L一川 : ( 3 . 0 ) , E S T E一川 : ( 3 . 0 )
E S T R一 I V : ( 2
.
0 )
M D H

11一( 3
.
3 ) 十 .
+ E S T R 一 11: (斗. 2 ) , 名S T R一 I V , ( 1 . ` ) +
E S T R 一川 , ( 2 . 8 ) , E S T R 一川一 ( 2 . , ) + +
E S T L一 1 11: ( 2
.
9 )
, E S T L一川一 ( 2 . 峪 )
十 E S T C 一 111一( 2 . , ) 十 +
E S T C一 I一 ( 4
. ` ) 十 . 十 十
· J 。 a s k a t` , , 和 D i : : 等 t , ,的缺对 一四体和双端休分析结果 。
T h e r e s u l t o o f t h e n u l li
一 t e t r a . o m i e 一 泣 n d d i t e l o ` o 口 i c . a n a l y s e o b , J a a : k a [川 a n d D i一 : e t 一 1. ,.
许多学者研究过中间僵麦草的染色体组成。 eP ot `川 分别观察了二拉系小麦和普通小
麦与中间惬麦草杂种 F: 减数分裂染色体的联会 , 认为 中间僵麦草有一组与小麦 A 或 D 组
部分同源的染 色体 ,染色体组为 A x Y 。 B aK aP 16t] 研究了小麦与中间健麦草杂种 lF _ . 减
数分裂染色体的构型 , 认为它有两组分别与 A 组和 D 组同源的染色体 , 尤与 A 组的同源程
度更大 ,染色体组为 A . D . x 、 。 松村清二囚观察 了 A B 、 A G 和 A B O 不同类型的小麦与
遗 传 学 报 1 9 卷
中间恨麦草杂种 F: 减数分裂染色体的构型 ,认为它有一组与小麦 B组同源的染色体 , 染
色体组为 B E F 。
st eb ib sn 等“ 习通过对黑麦 x 中间僵麦草 F , 减数分裂染色体的配对研究 , 发现它有
两种染色体部分同源 , 把染色体组表示为 E: 几N 或 E N汹 2。 D e w o y门 研究了中间僳麦
草的多元单倍体 ( 3 x ) , 获得与 st eb b i sn 等类似的结果 , 把染色体组任意用字母表示为
A I A :几。 后来修改为 瓦几Xt 目 。
D vo ar k叫 的杂交实验表明 , 中间僵麦草有两组与长穗但麦草 ( x2 ) E 组远缘的染色
体 , 表示为 N 、 N i , 染色体组为 x 4N N i o
朴真三因研究了中间恨麦草和普通小麦的 C一带带型 , 发现它有两组染色体的带型相
似 , 另一组与小麦 B 组染色休在形态和带型上有某些相似之处 , 染色体组为 B Zx 沐 : 。 杨
世湖等闭通过系统比较分析 A G 、 人 B 和 A B D 类型小麦与中间恨麦草杂种 F : 减数分裂
染色体的构型 ,发现它有两组部分同源的染色体 ,另一组与其远缘。 结合 N 一带带型分析 ,
确认它不含与 小麦 B 组同源的染色体 , 染色体组为 N N ix 。 伶明友 等口综合应用染色体
分带和杂种 F : 减数分裂染色体构型等分析 , 也表明它不含与小麦 B 组 i司源的染色体 , 并
用 X乌马 表示其染色体组。
我们的实验结果表明 :
1
. 由 B组和 D 组染色体控制的同工酶在中间恨麦草的酶谱中没有看到 (表 )z 。 由此
进一步表明 ,中间僵麦草不含与小麦 B组或 D 组同源的染色休。
2
. 由小麦 A 组和 G 组染色体控制的同工酶呈现于中间僵麦草的酶谱中 (表 2 ) , 亦即
编码这些同工酶的冰草基因与 A 组和 G 组染色体上的结构基因同源 。 由此看来 , 它有两
组分别与小麦 A 组和 G 组有些同源性的染色体。
3
. 前人的工作已证明 , 中间僵麦草有两组染色体部分同源 。 一 ,.1 .1O , 但目前还不清楚这
两组染色体是与 A 组还是 G 组有些同源性 , 故我们用 E o E幻 N 。 或 oE :阮 N ` 表示中间怪
麦草的染色体组。
参 考 文 献
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4 期 高明君等 : 中间僵麦草染色体组构成的同工酶研究 4 3 3
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fJ 芽 鞘 苹果 酸脱氢酶交F . 1一 6 , 8 )和幼根苹果酸脱氢酶 ( F . 7 , 9 , 1 0 , 1 4 ) 的潜 、
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“ 中 {_习春 ” 小麦 ,
2 、 10 ) 一粒小麦 , ( 3 、 1 1 ) 二粒小麦 , ( 4 、 1 2 )提莫菲维小麦 , ( 5 、 13 )斯 卑尔脱小麦 , ( 6 、 l 峪) 节竹麦 , ( 7 、 15 )
`一 l, !飞1工健麦草 , ( 8 、 16 )新曙光 x 号 。 A 、 B 和 F 用 B 型 , C , 。 和 E 用 ^ 型缓冲液制样 。
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