全 文 ：甜荞·苦荞和大野荞的高分子量种子蛋白亚基研究
王燕 ,陈庆富＊　(贵州师范大学生命科学学院植物遗传育种研究所,贵州贵阳 550001)
摘要　[目的]探讨甜荞、苦荞和大野荞的高分子量种子蛋白亚基。 [方法]利用 SDS-PAGE电泳法对 18个不同地方居群的大野荞、3个
甜荞和 3个苦荞收集系的高分子量种子蛋白亚基进行研究。 [结果 ]从这 3个物种的 24个收集系中 ,在高分子量区域(20 ～ 70kDa)共
发现 12个不同的种子蛋白亚基谱带 ,种间差异大 ,种内差异小。 3个物种在种子蛋白亚基分布上存在一定的相似性 ,约 30%的谱带相
同。其中 ,甜荞发现有 9个谱带 ,含 1个独特谱带(SSP33.71);苦荞有 8个谱带 ,含不同于甜荞的 2个独特谱带(SSP39.15和SSP29.35);大野荞
有 7个谱带 ,不仅含有苦荞的独特谱带 ,而且其谱带分布与苦荞极为相似。 [结论]该研究为荞麦品质遗传育种、种间系统关系 、高品质
种子蛋白亚基基因工程等研究提供指导。
关键词　甜荞;苦荞;大野荞;SDS-PAGE;种子蛋白亚基
中图分类号　S517　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2010)33-18678-03
StudyonHMWSeedProteinSubunitsinCommonBuckwheat, TartaryBuckwheatandFagopyrummegaspartaniumAccessions
WANGYanetal　 (InstituteofPlantGeneticsandBreeding, SchoolofLifeScience, GuizhouNormalUniversity, Guiyang, Guizhou
550001)
Abstract　 [ Objective] ThestudyaimedtodiscusstheHMWseedproteinsubunitsincommonbuckwheat, tartarybuckwheatandFagopyrum
megaspartaniumaccessions.[ Method] TheHMWseedproteinsubunitsof18wildbuckwheataccessionsofF.megaspartaniumnativetoin
diferentplacesand6commonbuckwheatandtartarybuckwheataccessionswerestudiedbymeansofSDS-PAGE.[ Result] Thereweretotaly
12seedproteinsubunitbandsinhighmolecularweightregion(20-70kDa)discoveredin24accessionsfrom3species, withgreatvariation
amongdiferentspeciesandlittlevariationwithinthesamespecies.3specieshadsimilarspectrumofseedproteinsubunitsandabout30%
bandsweresame.Amongthem, Thecommonbuckwheathad9bandsincludingaspecialband(SSP33.71)diferentfromothers.Tartarybuck-wheathad8 bandsincluding2 specialbands(SSP39.15 andSSP29.35)diferentfromcommonbuckwheat.F.megaspartaniumhad7 bands,
whichnotonlyincludethosespecialbandsoftartarybuckwheat, butalsoitsbanddistributionwassimilarwiththatoftartarybuckwheat.
[ Conclusion] Thestudyprovidedtheguidanceforthestudiesonqualitygeneticbreeding, interspeciessystemrelations, geneengineeringof
buckwheatseedproteinsubunits.
Keywords　Commonbuckwheat;Tartarybuckwheat;Fagopyrummegaspartanium;SDS-PAGE;Seedproteinsubunit
基金项目　国家科技支撑计划(2006BAD02B06);国家自然科学基金
(3106020);贵州省动植物育种专项(黔农育专字 [ 2010]
023号)。
作者简介　王燕(1986-),女 ,陕西渭南人 , 本科生 ,专业:生物技术。
＊通讯作者 ,教授 ,从事植物遗传 、进化与育种研究。
收稿日期　2010-08-30
　　荞麦(Buckwheat)属于蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fago-
pyrumMil)[ 1-3] ,有 2个栽培种 , 1个是甜荞(F.esculentum
Moench),另 1个是苦荞 [ F.tataricum(L.)Gaertn.] 。
与其他作物相比 ,荞麦具有较高的营养价值 ,它不仅蛋
白质含量高 ,而且蛋白质的氨基酸组成十分平衡 ,非常适合
人类的营养。荞麦蛋白质主要是水溶性清蛋白 、盐溶性球蛋
白 、谷蛋白等 ,其蛋白质营养优于大米 、小麦和玉米 。
但是 ,相比于豆类和谷物贮藏蛋白来讲 ,关于荞麦蛋白
亚基的资料还是很有限的 [ 4-19] 。Zeler利用 SDS-PAGE电泳
发现栽培甜荞的蛋白亚基存在高度的多态性 ,而且某些荞麦
蛋白亚基是单基因遗传的 [ 20] 。作物种子贮藏蛋白的多态性
作为一种遗传标记已用于作物品种和种类鉴别 、起源和进化
研究。但是 ,目前世界上对荞麦种子蛋白亚基的研究主要集
中于少数甜荞和苦荞品种的种子蛋白亚基上 ,对野生荞麦种
类的种子蛋白亚基进行系统研究的报道较少 。比较系统的
对野生荞麦的研究为 Li和 Chen,他们的研究发现荞麦种子
蛋白有 36条带(亚基),甜荞 、野甜荞 、F.esculentumvar.homo-
tropicum、F.megaspartanium、F.zuogongense拥有相似的蛋白
亚基图谱 ,苦荞与野苦荞 、F.pilus关系较近 ,并且它们各有一
条或者几条独特谱带。为进一步研究不同大野荞(F.megas-
partanium)的特别是较高分子量的种子蛋白亚基变异 ,该研
究拟对大野荞 18个不同地方居群的种子蛋白亚基进行 SDS-
PAGE研究 ,以期为荞麦品质遗传育种 、种间系统关系 、荞麦
高品质种子蛋白亚基基因工程等研究提供指导。
1　材料与方法
1.1　材料　试验所用的材料为 18个大野荞(F.megasparta-
nium)收集系(W1 ～18)种子以及 3个甜荞(F.esculentum)品
系(E1 ～ 3)、3个苦荞(F.tataricum)品系(T1 ～ 3)。所有试验
材料的种类 、名称 、编号 、倍性 、原产地等信息见表 1。全部试
验材料均由贵州师范大学植物遗传育种研究所提供 ,所有研
究均在该植物遗传育种研究所进行。
1.2　方法　以大野荞种子为材料 ,将其粉碎制作成粉末状 ,
然后离心提取。提取液的制备如下:准备溶液 B:50ml55%
异丙醇 , 1 mol/L20 mlpH值为 8的 Tris-HCl, 30 ml双蒸水。
准备溶液 C:10ml10%SDS, 10ml1mol/LpH值为 8的 Tris-
HCl, 20ml甘油 , 10 ml双蒸水 , 1滴 0.02%溴芬兰。提取液
的准备:60mgDTT(Dithioerythritol, 二硫苏糖醇)溶于 6 ml
溶液 B中 , 1样品 100 μl。
所用试验方法主要是 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS
PolyacrylamideGelElectrophoresis, SDS-PAGE)技术 。下层分
离胶浓度是 15.6%,中层分离胶浓度是 11.3%,上层浓缩胶
的浓度是 4.3%。下槽缓冲液是 Tris缓冲液 ,上槽缓冲液是
Tris-甘氨酸缓冲体系。点样每孔为 70 μl,并滴加 1滴
0.01%的溴芬兰做指示剂。 4 ℃冰箱中(若气温不是很高大
约为 8 ～ 10 ℃左右时 ,可直接在冰箱外电泳)稳流模式开始
电泳。单槽电泳槽于 55 mA恒流的条件下电泳时间为 20 h,
双槽电泳槽于 100mA恒流的条件下电泳时间为 18 h。染色
采用考马斯亮蓝 R250染色 ,脱色液为:冰乙酸 75ml,甲醇 50
ml,加蒸馏水定容至 1 000ml。脱色至背景清晰 ,照相或做成
责任编辑　王淼　责任校对　李岩安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2010, 38(33):18678-18680
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.33.084
表 1　供试材料
Table1　Thetestmaterials
序号
No.
编号
Accession
名称
Name
原产地
Originalproducingarea
E1 ES2009042901 丰甜 1号 贵阳
E2 ES20061031024 平荞 2号 甘肃
E3 ES2009042902 纯甜 1号 贵阳
T1 TA20061031125 九江苦荞 江西九江
T2 TA2009042901 小米荞 云南
T3 T20061031125 黔苦 3号 贵州威宁
W1 A10-6-1 大野荞 湖南怀化
W2 A9-10-2 大野荞 湖南桑植
W3 A3-8-1 大野荞 贵州剑河
W4 A9-6-2 大野荞 湖南蒲江
W5 A6-6-2 大野荞 /
W6 A8-6-1 大野荞 贵阳乌当
W7 A9-8-6 大野荞 湖南洪江县
W8 A8-4-2 大野荞 贵阳花溪
W9 A10-2-2 大野荞 湖南
W10 A2-1-1a 大野荞 贵阳修文
W11 A5-4-2 大野荞 云南大理
W12 A10-3-1 大野荞 湖南石门
W13 A10-11 大野荞 湖北恩施
W14 A9-9 大野荞 湖南桑植
W15 A9-5-2 大野荞 贵阳
W16 A9-5 大野荞 湖南芷江县
W17 A3-6-3 大野荞 贵州水城
W18 A2-1-1b 大野荞 贵阳修文
干胶保存 。
图 1　甜荞、苦荞、大野荞种子蛋白亚基电泳图
Fig.1　Electrophoresisofseedproteinsubunitsofcommonbuck-
wheat, tartarybuckwheatandperennialbigwildbuck-
wheat
2　结果与分析
以 3个甜荞 、3个苦荞收集系的种子做对照 ,对大野荞
18个不同地方居群收集系的种子蛋白亚基进行 SDS-PAGE
分析 ,其电泳图和模式图见图 1、2。从电泳图和电泳模式图
中可以看出 ,在 18个大野荞收集系 、3个甜荞收集系 、3个苦
荞收集系中 ,在高分子量区域(20 ～ 70 kD)共发现 12个不同
的种子蛋白亚基谱带 ,其分子量见表 2。不同物种间差异明
显 ,但种内差异小。 3个物种相似 ,有 1/3谱带相同。
图 2　甜荞、苦荞和大野荞收集系的电泳模式
Fig.2　Idiogramofelectrophoresisofseedproteinsubunitsof
commonbuckwheat, tartarybuckwheatandperennial
bigwildbuckwheat
对于甜荞 ,共有 9个种子蛋白亚基被发现 ,谱带数多于
苦荞和大野荞。 3个甜荞收集系之间谱带基本相同 ,仅 E1
无亚基 SSP41.33 , E3无亚基 SSP48.3。甜荞的独特谱带是
SSP33.71和 50～ 60kD有带 ,而有别于苦荞。
对于苦荞 ,共有 8个种子蛋白亚基被发现。 3个苦荞品
种具有相同谱带 ,未发现种内差异。苦荞有 2个独特谱带 ,
即 SSP39.15和 SSP29.35 ,而不同于甜荞。
大野荞中 ,共发现 7个蛋白亚基谱带 。其中 2个谱带存
在种内多态性。这些谱带与苦荞相同 ,未发现有独特的谱
带 ,但比苦荞少 1个谱带 ,即 SSP41.33。
甜荞 、苦荞 、大野荞 3个物种共有的亚基为 SSP63.1、
SSP44.6和 SSP23.9。
对 24个收集系进行系统聚类分析 ,聚类分析图见图 3。
由图 3、表 2可知 ,当域值 T=7时 ,可分为 2类 ,即类 I为甜
荞 ,类 I为苦荞和大野荞 ,暗示大野荞与苦荞在种子蛋白亚
基上较接近 。
表 2　荞麦高分子量种子蛋白亚基的分子量
Table2　ThemolecularweightofHMW seedproteinsubunitsofthree
buckwheatspecies
序号
No.
分子量∥kD
Molecularweight
种子蛋白亚基
Seedproteinsubunit
物种
Species
1 66.80 SSP66.8 0 甜荞,苦荞 ,大野荞
2 63.10 SSP63.1 0 甜荞,苦荞 ,大野荞
3 59.40 SSP59.4 0 甜荞
4 55.70 SSP55.7 0 甜荞
5 52.00 SSP52.0 0 甜荞
6 48.30 SSP48.3 0 甜荞,苦荞 ,大野荞
7 44.60 SSP44.6 0 甜荞,苦荞 ,大野荞
8 41.33 SSP41.3 3 甜荞、苦荞
9 39.15 SSP39.1 5 苦荞、大野荞
10 33.71 SSP33.7 1 甜荞
11 29.35 SSP29.3 5 苦荞、大野荞
12 23.90 SSP23.9 0 甜荞,苦荞 ,大野荞
3　结论与讨论
到目前为止 ,关于荞麦种子蛋白亚基的研究主要集中在
栽培荞麦上 ,对野生多年生荞麦的研究还比较少 。李建辉报
道了少数大野荞的种子蛋白亚基图谱 [ 3] 。该研究对大野荞
1867938卷 33期　　　　　　　　　　　　　　王 燕等　甜荞·苦荞和大野荞的高分子量种子蛋白亚基研究
注:1～ 24分别为 E1～ 3、W1～ 18、T1～ 3。
Note:1-24areE1-3, W1-18, andT1-3, respectively.
图 3　甜荞、苦荞和大野荞收集系的系统聚类
Fig.3　Clusteringofaccessionsofcommonbuckwheat, tartary
buckwheatandperennialbigwildbuckwheatbasedon
HMWseedproteinsubunits
18个不同来源地的收集系和 3个甜荞 、3个苦荞种子蛋白亚
基进行了研究 ,结果发现这 3个种类在种子蛋白亚基分布上
存在一定的相似性 ,约 1/3的谱带相同 。其中 ,甜荞有 1个
独特谱带 SSP33.71 ,苦荞有不同于甜荞的独特谱带 SSP39.15和
SSP29.35 ,大野荞具有苦荞的独特谱带 ,而且谱带分布与苦荞
极为相似 。这些结果对荞麦遗传育种有一定的意义。
该研究发现荞麦种子蛋白亚基种类丰富 ,与已有报道一
致 [ 21-23] ,但该研究中发现的亚基数目较少。李建辉在 20 ～
70 kD区域发现甜荞含有 20个蛋白亚基 ,苦荞含有 17个蛋
白亚基 ,大野荞含有 9个种子蛋白亚基。而在该试验中仅发
现甜荞 9个种子蛋白亚基 ,苦荞 8个种子蛋白亚基 ,大野荞 7
个种子蛋白亚基 。其原因可能为:①试验材料 、试验方法的
差异;②甜荞 、苦荞仅为对比材料 ,因此所用收集系较少 ,产
生的蛋白亚基也就相对较少;③试验所研究的种子蛋白主要
是较大分子量区域的谱带 ,不同于其他报道涉及较广泛的分
子量范围 。
参考文献
[ 1] 陈庆富.五个中国荞麦(Fagopyrum)种的核型分析[ J].广西植物,
　　2001, 21(2):107-110.
[ 2] 郭玉珍,陈庆富.染料结合法测定荞麦种子蛋白质含量的研究 [ J].广
西植物, 2007(6):952-957, 902.[ 3] 李建辉,陈庆富.荞麦种子蛋白质亚基研究的现状与展望 [ J].种子 ,
2007(7):47-51.
[ 4] 张以忠,陈庆富.荞麦属植物三叶期幼叶过氧化物酶同工酶研究 [ J].
武汉植物学研究, 2005(2):213-217.
[ 5] 杨克里.我国荞麦种质资源研究现状与展望[ J] .作物品种系资源, 1995
(3):11-13.
[ 6] 郝晓玲.温光条件对荞麦生长发育的影响 [ C] //中国荞麦科学研究论
文集.北京:北京学术期刊出版社, 1989:60-66.
[ 7] 洪德元.植物细胞分类学[ M] .北京:科学出版社, 1990.
[ 8] 胡志昂,王洪新.蛋白质多样性和品种鉴定 [ J].植物学报, 1991(33):
556-564.
[ 9] 蒋俊芳.四川大凉地区是苦荞麦起源地之一[ J].荞麦动态, 1991(1):2
-3.
[ 10] 林汝法.中国荞麦[ M] .北京:中国农业出版社 , 1994:226-240.
[ 11] 王岚,李玉英,蔡桂红,等.重组苦荞麦过敏蛋白 TBa的原核表达及其
免疫活性鉴定 [ J].中国生物化学与分子生物学报, 2006(4):308-
312.
[ 12] 魏益民.荞麦品质与加工 [ M].西安:西安世界图书出版公司, 1995:
115-117.
[ 13] 张超,郭贯新.苦荞蛋白质的提取工艺研究[ J].粮食加工, 2004(1):55
-59.
[ 14] 赵小珍 ,张政,景巍 ,等.苦荞麦主要过敏蛋白N端基因片段的克隆及
序列分析[ J].食品科学, 2006(1):41-44.
[ 15] CHENQF.AstudyofresourceofFagopyrum(Polygonaceae)nativeto
China[J].BotanicalJournaloftheLinneanSociety, 1999, 130:53-64.
[ 16] CHENQF.DiscusionontheOriginofCultivatedBuckwheatinGenus
Fagopyrum[ C] .AdvancesinBuckwheatResearch, 2001:206-213.
[ 17] CHENQF.HybridizationbetweenFagopyrum(Polygonaceae)speciesn-
ativetoChina[ J].BotanicalJournaloftheLinneanSociety, 1999, 131:
177-185
[ 18] FESENKOIN, FESENKONN, OHNISHIO.Compatibilityandcongruity
ofenterspecificcrossesinFagopyrum[C] .Proc.8thInternationalSympo-
siumonBuckwheat, 2001:404-410.
[ 19] FESENKOIN, FESENKONN, OHNISHIO.Somegeneticpeculiarities
ofreproductivesystemofwildrelativesofcommonbuckwheatFagopyrum
esculentum[ C] .Proc.7thInternationalSymposiumonBuckwheat, 1998:
32-35.
[ 20] ZELLERFRIEDRICHJ,HEIDIWEISHAEUPL,SAILKHSAM.Identifi-
cationandgeneticsofbuckwheat(Fagopyrum)seedstorageprotein[C].
ProceedingsofTheⅧ InternationalSymposiumonBuckwheat, Chun-
chon, Korea.AdvancesinBuckwheatResearch, 2004:195-201.
[ 21] GROSSH.BertragurderPolygonaceeeBoJahrSys[J] .1913, 49:234-
248.
[ 22] OHNISHIOHMI.Geographicaldistributionofallozymesinnaturalpopu-
lationofwildTatarybuckwheat[ J].Fagopyrum, 2000, 17:29-34.
[ 23] OHNISHIOHMI.RecentProgressoftheStudyonWildFagopyrumSpe-
cies[C].Proc8thIntl.SympBuckwheatatChunchon, 2001:218-224.
科技论文写作规范———题名
以最恰当 、最简明的词句反映论文 、报告中的最重要的特定内容 ,一般不用副题(即二级标题),题名应避免使用不常见
的缩略语 、首字母缩写词 、字符 、代号和公式等 。一般字数不超过 20字 。英文与中文应相吻合 。英文题名词首字母大写 ,连
词及冠词除外 。
18680 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年