全 文 ：第 81 卷 第 1期
1 9 9 8 年 3 月
湛江海洋大学学报
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普通栽培稻 又小粒野稻 F : 酉旨酶同工酶研究
陈 景 张建中
(湛江海洋大学农学院 , 湛江
刘康平
5 2 4 0 8 8 )
摘 要 用二倍体普通栽培稻和异源四倍体小粒野稻及其杂种一代 (F : )进行酷酶同工酶测定和主要性
状的 田间表证 。 结果表明 :普通栽培稻与小粒野生稻由于亲缘关系较远 , 其遗传基础差异很大 , 从而致使
两者的酷酶同工酶谱相差也很大 。 两者杂交的 F , , 集中显示 出双亲的所有酶带 。 F : 的酶带是由于双亲互
补的多个结构基因通过一系列调控机制而表达的结果 。
关键词 普通栽培稻 小粒野稻 杂种一代 酷酶同工酶
中图分类号 5 5 01
近十多年来 , 不少学者在水稻酷酶 同工酶研究方面做了大量的工作 , 取得 了不少的成果和进
展 。 但绝大多数的研究都以二倍体稻为材料 ,侧重于酷酶 同工酶与杂种优势的关系川 ,酷酶同工酶
与品种广亲和性工 、 稻种的起源和分化川的关系等方面的研究 。 而对稻属多倍体及其杂种后代的酷
酶同工酶的遗传报导则极少见 。 本文在大量研究二倍体普通栽培稻和普通野生稻的酷酶同工酶的
基础上川 , 对二倍体普通栽培稻与异源四倍体小粒野稻的杂种一代及其亲本的酷酶同工酶谱进行
分析 , 以探讨二倍体稻种与多倍体稻种之间的遗传差异及其遗传行为 。
1 材料与方法
选用具有典型的二倍体普通栽培稻 ( 0 . : at i va L . )酷酶同工酶酶谱的青四矮 ZA 作母本 , 以异
源四倍体小粒野稻 ( 0 . m i , ut a) 为父本进行杂交 的杂种一代及其亲本植株为测定材料 。 前者的染色
体组型为 A A 型 ,后者为 B B C C 型 ,其 F , 染色体组型理论上应为 A B C 型 。
在分葵期取分靡的心叶 0 . 5 9 加双蒸水 0 . 7 m L ,经冰冻研磨后 ,冰冻离心 (4 o 0 r /m in) ) 10
m in
, 取上清液作测定样品之用 。
采用聚丙烯酞胺垂直平板凝胶电泳法 。 二层凝胶 ,即分离胶和浓缩胶 。 浓度分别为 7%和 4 % ,
用 T ir s 一柠檬酸作缓冲系统 , p H 值分别为 8 . 9 和 6 . 8 。采用低离子强度的 T r is 一甘氨酸 ( p H S . 7) 作
电泳液 , 电压为 20 V /。 m , 电泳时间以前沿指示带运行至 F 底边缘为好 ,一般为 4 h 。 以醋酸一 a 一茶酷
和醋酸渭一茶酷作底物 (二者比例为 2 : 1 ) , 以坚固蓝 R R 盐作染色剂染色 。
亲本及杂种后代种植于大田中 ,对其科高 、 科穗数 、 穗长 、 第一枝梗数 、 穗总粒数等主要性状进
行比较分析 。
收稿 日期 : 1 9 9 7一 1 2一 1 0
第 1 期 陈景等 :普通栽培稻 x 小粒野稻 F , 酷酶同工酶研究
2 结果与讨论
田 间种植结果表 明 , F , 表现为不育 , 但植株生长茂盛 , 生长势和生长量均大大高于双亲 , 显示
出强大的杂种优势 (表 1 ) :
青四矮 Z A 和小粒野稻及其杂种一代的
醋酶同工酶酶谱见 附图 。 3个供测材料共显
现 12 条正极酶带 ,从迁移率由低至高依次编
号为 I A , ZA , … , 12 A 。 青四矮 ZA 具有典型
的水稻二倍体酷酶同工酶酶谱 , 显现 出 7 条
明显 的正极酶带 , 即 6 A 、 7A 、 S A 、 g A 、 10 A 、
1 1 A 和 12 A 。 除 g A 、 l o A 显色较浅外 ,其余酶
表 l 青四矮 ZA x 小粒野稻 F : 与亲本的主要性状比较
试验品种 科高/ e m 科穗数 /穗 穗
长
/ e m
第一
梗数
青四矮 ZA (早)
小粒野稻 ( 含 )
F
1
85
.
6
1 7 0
.
5
1 4 0
.
2
1 0
.
5
2 0
.
7
3 2
.
4
1 8
.
0
2 7
.
0
3 4 6 0
/枝
q
。
O
1 4
l 6
穗总粒数
/粒
1 3 5
.
0
2 5 5
.
2
4 6 0
.
3
带显色深而清晰 。 小粒野稻显现 出 9 条正极酶带 , 即 I A 、 ZA 、 3 A 、 4 A 、 SA 、 gA 、 l o A 、 1 1 A 和 1 2 A 。 9
条酶带显色深而清晰 , 除 g A 、 10 A 、 1 A 和 12 A 的迁移率与青四矮 2 号 A 的相应酶带相 同外 , 其余
酶带的迁移率都与青四矮 ZA 不同 。 小粒野稻的主要醋酶同工酶正极酶带集中在迁移率 0 . 40 3 至
0
.
61 5 之 间 ,而青四矮 ZA 的主要酷酶同工酶正极酶带集 中在迁移率 0 . 69 2 至 0 . 79 8 之间 。 由此可
见 ,水稻二倍体与四倍体小粒野稻酷酶同工酶相差甚大 。 两者的杂种一代 ,共显出 12 条正极酶带 ,
即从 I A 至 12 A 。 从附图中可直接看出 , 杂种一代集中了双亲的所有酶带 。
刘永胜等川人提 出 , 同工酶是基因表达的直接产物 ,酶
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附图 供测材料酷酶同工酶酶谱图
的变异较直接地反映了遗传变异 的程度 ;在一定程度上杂种
一代是亲本遗传差异的集中体现 。 我们认为 , 杂种一代之所
以能够综合双亲的同工酶带 ,是 由于其结构基因的遗传差异
所形成的 。 即有差异的结构基因通过转录和翻译产生有遗传
差异的肤链 , 从而造成酶蛋白分子之间的差异 的同工酶 。 而
这些同工酶是由有遗传差异的不同结构基因所编码的 ,它们
是相对稳定的和可遗传的 。
小粒野 稻是异源 四倍体 ( 2n 一 x4 一 4 8 ) , 染色体组为
B B C C 型 。 青四矮 ZA 属普通栽培稻种 的二倍体 ( 2n 一 x2 -
24 )
, 染色体组为 A A 型 。 两者在染色体组型和倍数性上截然
不同 , 即遗传基础相差甚大 ;在地理起源和分布上 , 两者的差
异也很大 。 这些差异不仅反映在植株形态和生物学特征上 ,
而且两者的酷酶同工酶谱更是差异显著 。 上述结果正是两个
杂交亲本遗传基础差异所导致的 。
酶谱差异指数高低实际上是多个结构基因各自表达结
味从3^4A分6队S910^^以口摹酬黑闷ō 一网篡ú目凡
果 的总和川 ,而 同工酶谱的多少和酶带染色的强弱与染色体的倍数性密切相关 。 由此可见 ,小粒野
稻 的酷酶同工酶的酶带数几乎是青四矮 ZA 的两倍 ,这就是由于小粒野稻的染色体倍数的成倍增
加 ,造成控制酷酶同工酶的结构基因随之倍增所致 。 而两者的酷酶同工酶带之间的遗传差异 ,则充
分说明它们之间的结构基因在结构和表达上存在着明显差异 。就两者的酷酶同工酶表现而言 ,小粒
野稻的遗传基础较青四矮 ZA 更为丰富和多样性 ,是水稻种质遗传资源的一个好材料川 。
青四矮 Z A 与小粒野稻杂交的 F ; 应包括双亲的三个染色体组 ( x3 ~ 3 6 ) , 组型为 A B C ; 其中 A
湛 江 海 洋 大 学 学 报 第 81 卷
来自母本的青四矮 Z A , B C 来自父本的小粒野稻 。 由于染色体组 A 与 B 和 C 是完全异源关系 ,在减
数分裂时各染色体的分离呈严重紊乱 ,使染色体之间彼此不能配对 , 造成配子染色体数及其组合成
份不平衡而不育 。 但是 , 这些染色体所携带的遗传信息均能得到充分的表达 ,在 F , 中集中了双亲的
所有遗传信息 , 其遗传基础较双亲丰富多样 , F , 的酷酶同工酶的表现足 以证实了这一点 。
上述可见 , 杂交一代显现出双亲所有的同工酶带 , 即集中了双亲控制酷酶同工酶的所有结构基
因 ,各个结构基因均得以充分表达 .不受其本身调节机制的干扰而 中止 。诚然 ,双亲的亲缘关系虽然
相差很远 , 但双亲的远缘遗传物质仍较为稳定地遗传下来 , 能相对协调地处于同一生物体 ( F l )中 ,
并所携带的遗传信息仍能得以 自主表达 。 而杂种的丰富多样遗传基础正是造成杂种一代在生长势
和生长量上显示出强大的杂种优势不可缺少的内在因素 。
3 结 语
3
.
1 从双亲的酷酶同工酶带数来看 ,酶带数与染色体倍数性呈正 比 ; 这是由于控制酷酶同工酶的结构
基因随着染色体的倍数增加而增加 ,从而导致酶带数的增加 ; 这就是小粒野稻酶带数约为青四矮 ZA 酶
带数的两倍原因所在 。 由此可见 , 小粒野稻 ( 4x 一 48 )的遗传基础比普通栽培稻 ( 2x 一 24 )和普通野生稻
( 2x 一 24 )更为丰富多样 。 是进行稻种演化研究 、 遗传分析 、 倍数性育种等方面的很好原始材料 。
3
.
2 从 F , 的醋酶同工酶带数来看 , F , 集中了双亲所有酶带 , 即双亲的酶带互补而重组在杂种一
代中 。 这是 由于在 F l 中集 中了双亲的结构基因 , 由它们编码产生了相对应的酶蛋白 (酷酶同工酶 ) 。
由此可见 , F , 的遗传基础较双亲丰富多样 , 其将是一个很有利用价值的育种材料 。 我们可否从普通
小麦 ( 6x 一 A A B B D D 一 4 2) 的育成过程中得到启示 ,把 F , 植株 ( x3 一 A B C 一 3 6) 通过某些理化因素
(如秋水仙素 )作用加倍成六倍体植株 ( ( x6 一 A A B B C C 一 7 2 ) ,从 中选出结实率高 ,农艺性状好的水
稻六倍体品系 。 如果这一设想能够成功 ,将是水稻育种上的一个大突破 。
参 考 文 献
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