全 文 ：远中号八倍体小偃麦及中间偃麦草的
SDS-PAGE和 A-PAGE分析＊
张延滨　　祁适雨　　肖志敏　　辛文利
(黑龙江省农业科学院育种所)
高　智　　韩方普
(哈尔滨师范大学)
　　【摘要】　利用 SDS-PAGE 和 A-PAGE对远中号异源八倍体小偃
麦(中 1-中 7)及其父本中间偃麦草进行了遗传分析 ,讨论了八倍体小偃
麦中 1-中 7 在 SDS-PAGE和 A -PAGE 电泳图谱中中间偃麦草的生
化标记 。
关键词:八倍体小偃麦;电泳;生化标记
收稿日期:1997-11-25
＊黑龙江省科委资助项目
中间偃麦草(Elytrigia intermedia)是野生多年生禾本科异花授粉植物 ,是偃麦草属(E-
lytrigia)中最早同小麦杂交并为小麦育种提供有益基因的远缘物种。黑龙江省农业科学院
育种所小麦室在 50年代利用普通小麦与中间偃麦草杂交 ,然后用普通小麦回交经系统选育
而育成的八倍体小偃麦(远中号小偃麦)[ 6] ,是我国小麦一些主要真菌病害和大麦黄矮病的
重要抗原之一 ,还具有优良的品质及再生等特性[ 1 , 6 , 7 , 8] 。引起了国内外许多单位的重视 ,并
利用它们开展了大量的研究工作[ 3 , 4 , 5 , 7] 。
远中号小偃麦是通过普通小麦与中间偃麦草杂交 ,再与普通小麦回交 ,然后通过多代的
选育形成的异源八倍体小偃麦[ 3 ,6] 。远中号八倍体小偃麦的母本是 50年代的小麦品种 ,最近
我们在研究中发现这一时期的品种 ,特别是合成远中号小偃麦的亲本材料无论是来源相同或
不同的 ,均为不同的类型。因此 ,远中号八倍体小偃麦的普通小麦亲本目前已很难确定。此
外还发现一些地区的中间偃麦草其遗传构成与本研究室保存的有一定的差异 。所以利用我
们育成单位保留的材料进行有关的分析工作对远中号小偃麦的研究工作有重要的参考价
值。为此 ,我们利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和酸性聚丙烯酰胺
凝胶电泳(A-PAGE)对远中号小偃麦和远中号小偃麦父本中间偃麦草的胚乳蛋白质进行
　第 14 卷 　　　　　哈尔滨师范大学自然科学学报 Vol.14 , No.1 1998　
　第 1 期 NATURAL SCIENCES JOURNAL OF HARBIN NORMAL UNIVERSITY　　
了遗传分析 ,并根据电泳结果分析了八倍体小偃麦中 1-中 7在 SDS-PAGE和 A-PAGE
电泳图谱中中间偃麦草的生化标记和远中号小偃麦母本的类型 。现将结果报告如下:
1　材料和方法
1.1　供试材料
中间偃麦草和远中号小偃麦为本研究室保存的材料 ,电泳对照材料为加拿大硬红春小
麦Marquis(HMW 麦谷蛋白亚基为 1 ,7+9 ,5+10)和Neepawa(HMW 麦谷蛋白亚基为2＊ ,7
+9 , 5+10)。
1.2　SDS-PAGE方法
十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)采用 17%的分离胶。亚基编号和
品质评分分别参照 Payne等(1983)[ 11]及 Payne等(1987)[ 13] 。
1.3　A-PAGE 方法参照傅宾孝等[ 2]的方法 ,迁移率按 Sapirstein and Bushuk[ 14]的方法命
名。
2　结果和讨论
小麦胚乳蛋白质的 SDS-PAGE和 A-PAGE图谱是由小麦品种的遗传构成所决定的 ,
由于小麦胚乳蛋白质的组成具有复杂的异质性 ,并且其 SDS-PAGE和 A-PAGE 图谱不受
环境条件的影响 。因此被广泛地应用于小麦品种的实验室鉴定和小麦品种的遗传分析等研
究中 。
小麦胚乳贮藏蛋白质分为两组 ,麦醇溶蛋白和麦谷蛋白 。最初 ,这两种蛋白质是根据它
们在乙醇中的溶解性能不同来区分的。目前 ,则主要根据它们在分散剂中的分子量来区分。
麦醇溶蛋白的分子量较小 ,为 31k-78k 之间 ,无肽链间的二硫键 ,在 A-PAGE电泳中 ,按
分子量大小 ,可分为 ω、γ、β 、α四类 。麦谷蛋白是由分子量约为 11.5k-150k的各种麦谷蛋
白亚基组成 ,通过肽链间二硫键交联成分子量为 125k-3000k的蛋白质聚合物 。麦谷蛋白
被还原后 ,通过 SDS-PAGE可将其分为两类 ,即高分子量(HMW)麦谷蛋白亚基和低分子
量(LMW)麦谷蛋白亚基。控制 LMW 麦谷蛋白亚基 , ω和γ麦醇溶蛋白合成的基因位于
1A 、1B 和 1D 染色体的短臂上 ,控制 β和α麦醇溶蛋白的基因位于 6A 、6B 和 6D 染色体的
短臂上 ,在每个位点上都存在大量的等位变异[ 14] 。在单项 SDS-PAGE电泳中 , LMW 麦谷
蛋白亚基与醇溶蛋白的迁移率相互重叠 ,无法分辨 ,而 HMW 麦谷蛋白亚基则相反。
编码 HMW 麦谷蛋白亚基的基因位点统称为 Glu-1位点 ,位于染色体 1A , 1B 和 1D
的长臂上 ,分别称作 Glu-A1位点 ,Glu-B1位点和 Glu-D1位点 ,每个位点编码的亚基又
可分为“X ”和“ Y ”亚基两个类型 。在普通小麦中 Glu-A 1位点只编码“X ”型亚基或为缺
失。Glu-1位点存在众多的等位变异[ 14] ,常见的等位变异见表 1。
大量的研究表明 HMW麦谷蛋白亚基与小麦的烘烤品质密切相关 ,呈共显性遗传 ,被用
作小麦品质性状的生化标记[ 9 , 10 ,11 , 12 ,13] 。Payne(1987)[ 13]建立了高分子量麦谷蛋白亚基与
烘烤品质的Glu-1评分标准(表 1),该评分标准可以解释英国小麦品种面包烘烤品质变异
的 47%-60%。由于其可操作性好 ,被世界各国育种家广泛地用于小麦品种加工品质的遗
传分析。表 2为远中号(中 1-中 7)八倍体小偃麦的 HMW 麦谷蛋白亚基 。
中间偃麦草有三个染色体组 ,图 1和图 2分别为异源八倍体远中号小偃麦胚乳储藏蛋
85第 1期 远中号八倍体小偃麦及中间偃麦草的 SDS-PAGE和 A-PAGE分析＊
表 1　单个 HMW麦谷蛋白亚基或亚基对的品质分数
Table 1　Qual ity scores assigned to individual or pairs of HMW glutenin subunits
品质分数
Scores
染色体　Chromosome
1A 1B 1D
4 - - 5+10
3 1 17+18 -
3 2＊ 7+8 -
2 - 7+9 2+12
2 - - 3+12
1 NULL 7 4+12
1 - 6+8 -
表 2　远中号小偃麦的 HMW麦谷蛋白亚基构成
Table 2　The HMW glutenin subunits of Zhong1-Zhong7
品种
Variety
　HM W麦谷蛋白亚基
　HMW Glutenin subuni ts
1A 1B 1D 1E
中 1 Zhong1 1 , 7+8 , 5+10 <91.2kDa
中 2 Zhong2 1 , 7+8 , 5+10 <91.2kDa
中 3 Zhong3 2＊ , 7+9 , 5+10
中 4 Zhong4 2＊ , 7+9 , 5+10
中 5 Zhong5 2＊ , 7+9 , 5+10
中 6 Zhong6 2＊ , 7+9 , 5+10
中 7 Zhong7 2＊ , 7+9 , 5+10
白质的 SDS-PAGE 和A-PAGE 图谱 。从图 1的 SDS-PAGE 图谱来看 ,中间偃麦草只有
两个较为明显的高分子量麦谷蛋白亚基谱带。一个位于亚基 5(128kDa)的上方 ,与亚基 5
靠的非常近 ,染色较浅 ,另一个迁移率略大于普通小麦中迁移率最大的 HMW 麦谷蛋白亚基
12(91.2kDa),染色很深 ,普通小麦在此未见相应亚基 。因此 ,极易分辩。但是我们在研究中
发现来源于一些单位的中间偃麦草其电泳图谱与黑龙江省农业科学院育种所保存的中间偃
麦草是不同的 ,不具有迁移率略大于亚基 12的染色很深的谱带 。
八倍体小偃麦中 1-中 7除具有 A 、B 、D 三组普通小麦的染色体组以外 ,还各具有一组
中间偃麦草的染色体组。在远中 1和远中 2HMW 麦谷蛋白亚基 10下面的一条颜色很深的
谱带即是中间偃麦草高分子量麦谷蛋白的一个亚基 。在中 3-中 7的 HMW 麦谷蛋白亚基
图谱中未发现中间偃麦草的高分子量麦谷蛋白亚基 ,其原因可能有二 。一是中 3-中 7携带
着位于亚基5上方的中间偃麦草的 HMW 麦谷蛋白亚基 ,无法分辩 。二是中 3-中 7携带的
中间偃麦草的染色体组无 HMW麦谷蛋白亚基 。中间偃麦草的高分子量麦谷蛋白亚基对烘
烤品质的影响尚不清楚 ,有待于进一步研究。在本研究的 SDS-PAGE 图谱中除远中 1和
远中 2的 HMW 麦谷蛋白亚基有一中间偃麦草的明显标记外 ,没发现其它明显的生化标记 。
86 哈尔滨师范大学自然科学学报 1998年
在A-PAGE 中 ,远中 1 和远中 2的图谱基本上是相同的 ,远中 3-远中 7的图谱除了
远中 3在α段多一条迁移率大约为 R 86的带以外 ,其它谱带都是一致的 。在该图谱中迁移
率为 25.5染色很深的电泳谱带是远中 3-远中 7和中间偃麦草所共有的谱带 ,谱带的浓度
及脱色后的谱带颜色(紫红色)也相同 ,在普通小麦尚未没发现这条谱带 ,作者认为这条谱带
是远中 3-远中 7的 A-PAGE图谱中中间偃麦草的生化标记。
本研究结果支持中 1 、中 2为一基本类型 ,所带的中间偃麦草染色体基本相同;而中 3 、
中 4 、中 5为另一基本类型 ,所带的中间偃麦草染色体属于同一染色体组的结论[ 4] 。
由于远中号异源八倍体小偃麦在选育过程中 ,与普通小麦进行了天然回交 ,此外 ,我们
在研究中发现这一时期的品种 ,特别是合成远中号小偃麦的亲本材料无论是来源相同或不
同的 ,均为不同的类型(不同的生物型甚至是不同的品种)因此 ,没有将远中号异源八倍体小
偃麦的普通小麦亲本作为电泳对照 。但根据本研究结果来看远中 1和远中 2母本和回交亲
本的 HMW 麦谷蛋白亚基应该是 1 , 7+8 , 5+10 ,远中 3-远中 7的母本和回交亲本 HMW
麦谷蛋白亚基应该是 2＊ ,7+9 , 5+10 ,50年代这二类品种在黑龙江省较多。考虑到远中 1
和远中 2 、远中 3-远中 7之间 A-PAGE图谱的一致性 ,其母本或回交亲本的 A-PAGE图
谱可能与远中号小麦有较多的相同谱带 。远中 3-远中 7之间 A-PAGE图谱的一致性可
能是由同一小麦品种回交的结果。
在远中号八倍体小偃麦中均含有中间偃麦草的一个染色体组 ,但作者在对其进行的多
次电泳分析中只能确定两个较明显的生化标记 ,其原因可能是很复杂的 ,我们初步认为:一
是中间偃麦草的胚乳贮藏蛋白基因在远中号八倍体小偃麦胚乳中表达的很少;二是中间偃
麦草的基因在远中号八倍体小偃麦胚乳中表达后被修饰而无法鉴别 。
图 1　八倍体小偃麦中 1-中 7及中间偃麦草的 SDS-PAGE图谱
87第 1期 远中号八倍体小偃麦及中间偃麦草的 SDS-PAGE和 A-PAGE分析＊
1 , Marquis;2 , 中 1;3 , 中 2;4 , 中间偃麦草;5 , 中 3;6 , 中 4;7 , 中 5;
8 , Neepaw a;9 , 中 6;10 , 中 7;11 , 中间偃麦草
Fig.1　SDS-PAGE patterns of Octoploid of w heat-wheatgrass (zhong1-zhong7)and
Thinopyrum intermedium
1 , Marquis;2 , zhong1;3 , zhong2;4 , Thinopyrum intermedium ;5 , zhong3;
6 , zhong4;7 , zhong5;8 , Neepaw a;9 , zhong6;10 , zhong7;11 , Thinopyrum
intermedium
图 2　八倍体小偃麦中 1-中 7及中间偃麦草的 A-PAGE图谱
1 ,Neepaw a;2 ,中间偃麦草;3 ,中 1;4 ,中 2;5 ,中 3;6 ,中 4;7 ,中 5;8 ,中 6;
9 ,中 7;10 ,中间偃麦草;11 , Neepaw a.
Fig .2 　A -PAGE patterns of Octoploid of w heat -wheatgrass(zhong1 -zhong7)
and Thinopyrum intermedium
1 ,Neepaw a;2 , Thinopyrumintermedium3 ,Zhong1;4 ,Zhong2;5 ,Zhong3;
6 ,Zhong4;7 ,Zhong5;8 ,Zhong6;9 ,Zhong7;10 , Thinopyrum intermedium ;
11 ,Neepaw a
88 哈尔滨师范大学自然科学学报 1998年
参 考 文 献
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3　郝水.小麦 X 天蓝冰草后代五个中间类型的细胞遗传研究.植物学报 , 1979 , 21:259-261
4　何孟元等.两套小冰麦易附加系的建立.中国科学 , B辑 , 1988 , 11:1161-1168
5　李集临 ,孙善澄.普通小麦与天兰偃麦草杂交中间型遗传的研究.遗传学报 , 1980 , 7(2):157-164
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89第 1期 远中号八倍体小偃麦及中间偃麦草的 SDS-PAGE和 A-PAGE分析＊
GENET IC ANALYSIS OF BIOCHEM ICAL
FINGERPRINTS OF OCTOPLOID OF
WHEAT -WHEATGRASS(ZHONG1 -ZHONG7)
AND THINOPYRUM INTERMEDIUM BY
SDS -PAGE AND A -PAGE
Zhang Yanbin　Xiao Zhimin　Qi Shiyu　Xin Wenli
(C rop Breeding Institute ,Heilongjiang Academy of Agricultu ral Science)
Gao Zhi　Han Fangpu
(Harbin Normal Universi ty)
ABSTRACT
Octoploid of w heat-wheatgrass(Zhong1-Zhong7)and Thinopyrum intermedium were
analy sed by SDS -PAGE and A -PAGE.It w as discused that the biochemical marker of
Thinopyrum intermedium in the SDS-PAGE elect rophoregrams and A-PAGE electrophore-
g rams of octoploid w heatw heatgrass(Zhong1-Zhong7)and some characters of female parents
of octoploid Triti trigia(Zhong1-Zhong7).
Keywords:Octoploid of wheat-wheatg rass;Elect rophoresis;Biochemical M arker
90 哈尔滨师范大学自然科学学报 1998年