全 文 ：收稿日期:2014-06-18
基金项目：国家自然科学基金项目（31302021）及内蒙古自然科学基金项目（2010MS0502）资助
作者简介：李小雷 （1980－），男，黑龙江绥化人，讲师，博士，从事牧草饲用作物遗传育种研究。
通讯作者：于 卓（1958－），男，内蒙古呼和浩特人，教授，博士，博士生导师,从事牧草饲用作物遗传育种研究。
同工酶是一种特异蛋白质，是基因表达的直接产物，与植物
的遗传生长发育、代谢调节及抗性等有密切关系，其差异主要反
映了生物体遗传基础的差异[1-3]。 进行同工酶电泳分析，可以用来
鉴别许多外部形态上难以区分的遗传差别， 现已开展在物种之
间、同一物种不同品种之间的差异性鉴定，遗传多样性研究、物种
起源进化等方面得到了广泛的应用[4-5，11]。 本研究以隶属于小麦族
披碱草属的老芒麦 （Elymus sibiricus L.） 和紫芒披碱草（Elymus
purpuraristatus C.P.Wang et H.L.Yang）及其种间正、反交 F1 植株
为材料，对其不同生育时期过氧化物同工酶 (POD)、酯酶同工酶
(EST)进行分析，旨在为揭示种间亲缘关系、评价杂种的育种潜力，
为选育性状优良、杂种优势强的后代作准备。
1 材料和方法
1.1 供试材料及试验地概况
材料选自内蒙古农业大学牧草试验场小麦族多年生禾草的
亲本圃和杂种圃。 老芒麦(Elymus sibiricus L.)产于内蒙古草原，四
倍体(2n=4x=28)，染色体组为 SSHH，分蘖能力强，耐瘠薄，结实性
好。 紫芒披碱草（Elymus purpuraristatus C.P.Wang et H.L.Yang）产
自内蒙古草原，六倍体(2n=6x=42)，染色体组 S1S1H1H1YY，具有产
草量高及抗旱、耐盐碱、抗倒伏、抗病虫等优良抗性。 正交杂种 F1
（老芒麦×紫芒披碱草）和反交杂种 F1（紫芒披碱草×老芒麦）理论
上为五倍体(2n=5x=35)，染色体组 SS1HH1Y。
试验场位于呼和浩特市东郊，年降水量 400mm 左右，无霜
期 145d，土壤为砂壤质暗栗钙土，pH 值 7.8～8.2，肥力适中，地下
水位较高，具有灌水条件。
1.2 方法
1.2.1 酶液提取 取抽穗期的旗叶 0.5g 置研钵内，每种材料混
合取样（25 个单株混合），加入 10％的甘油 1.2mL，冰浴研磨成
匀浆，移至 1.5mL 离心管中，4000r/min 离心 15min，上清液置冰
箱中备用。
1.2.2 电泳 采用不连续垂直板聚丙烯酰胺凝胶电泳法， 胶板
厚度 1.5mm。 EST 浓缩胶浓度为 4%，pH 值 6.8；分离胶 6%，pH
值 8.9；电极缓冲液为 pH 值 8.7 的 Tris-甘氨酸，每样孔进样量
20μL。POD 浓缩胶浓度为 3%，pH 值 6.8；分离胶浓度 5%，pH 值
7.7； 电极缓冲液为 pH 值 8.3 的 Tris-甘氨酸， 每样孔进样量
15μL。 在 4℃冰箱中电泳，初始电压 150V，溴酚蓝指示剂走出浓
缩胶时稳压至 250V，电泳 6h。
老芒麦与紫芒披碱草正、反交F1植株同工酶分析
李小雷 1，鲍红春 2，于 卓 1，贾文姝 3
（1.内蒙古农业大学 农学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古自治区园艺研究院，内蒙古 呼和浩特 010010；
3.内蒙古自治区农业技术推广站，内蒙古 呼和浩特 010010）
摘 要：采用聚丙烯酰胺垂直平板电泳技术对老芒麦与紫芒披碱草及其正、反交 F1的过氧化物酶(POD)同工酶、酯酶(EST)同工酶做了
比较分析。 结果表明，同一生育阶段正、反交 F1植株均继承了双亲的基带，表现稳定的遗传特性，同时正、反交 F1及亲本在酶带数目、
位置方面差异显著，这从酶蛋白分子水平证明正、反交 F1的真实性。同工酶酶谱表征可作为正、反交杂种 F1与其亲本相互鉴定和识别
的依据之一。
关键词：老芒麦；紫芒披碱草；过氧化物同工酶；酯酶同工酶
中图分类号:S543.9 文献标识码:A 10.3969/j.issn.1007-0907.2014.04.002 文章编号:1007-0907(2014)04-0004-02
Isozyme Analysis on Reciprocal Hybrids F1 between Elymus sibiricus and Elymus
purpuraristatus
LI Xiao-lei
(Institute of Horticulture,Inner Mongolia Academy of Agriculture and Husbandary Sciences,Hohhot 010010,China)
Abstract:The proxidase (POD) and esterase (EST) isozyme characteristics of reciprocal hybrids F1 between Elymus sibiricus and
E. purpuraristatus were analyzed by vertical slab polyacrylamide gel electrophoresis technology.The results showed that the
reciprocal hybrids F1 had all the bands of both parents at the same developmental stage,and there were significant differences in
the number, locus and intensity of the POD and EST isozyme bands among the reciprocal hybrids F1 between Elymus sibiricus
and E. purpuraristatus.The isozymes provide evidence for the reliability of reciprocal hybrids F1, and the isozymes can be used
for identification of reciprocal hybrids F1 and parental lines of Elymus sibiricus and E. purpuraristatus.
Key words：Elymus sibiricus；E.purpuraristatus;Peroxidase isozyme;Esterase isozyme
内蒙古农业科技 2014（4）：4~5
Inner Mongolia Agricultural Science And Technology
表 1 供试材料抽穗期 POD 酶谱 Rf 值
供试材料
酶带顺序
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
老芒麦 0.1 - 0.24 - - - 0.84 - 0.94 0.97
紫芒披碱草 0.1 0.18 0.24 0.32 0.41 0.55 - 0.88 0.94 -
正交 F1 0.1 - 0.24 0.32 - - 0.84 - 0.94 0.97
反交 F1 0.1 - 0.24 0.32 0.41 - 0.84 - 0.94 0.97
1.2.3 染色 ①EST 采用醋酸萘酯-坚固蓝 RR 盐染色法。 38℃
恒温箱中染色 10～15min，7%醋酸溶液固定。 清水漂洗后，测量
记录迁移率 Rf 值，Rf=酶带迁移距离/前沿指示剂距离， 用数码
相机在透射光下照相 [7]。②POD 采用醋酸联苯胺染色法。胶板染
色时间 5～10min。
2 结果与分析
2.1 POD 同工酶酶谱特征
各供试材料抽穗期的 POD 酶谱特征见表 1。 老芒麦与紫芒
披碱草及其正、反交 F1酶带数分别为 5 条、8 条、6 条和 7 条，酶
带总数为 26 条，各供试材料酶带出现在 Rf=0.10~0.97。 老芒麦
有 2 条特征带(Rf 为 0.84、0.97)，紫芒披碱草有 5 条特征带(Rf 为
0.18、0.32、0.41、0.55、0.88)。 老芒麦和紫芒披碱草均有位点相同
的 3 条酶带，Rf值分别为 0.10、0.24、0.94。 可以看作是它们的基
带，特征带分别为 2 条和 5 条，特征带分别占老芒麦和紫芒披碱
草总酶带数的 40.0%和 62.5%， 这表明二者之间的遗传关系相
对较远。
正、反交 F1的 POD 同工酶带数介于双亲之间，分别为 6 条
和 7 条，其中有 3 条继承了双亲的基带（0.1、0.24、0.94），正交 F1
出现母本或父本的互补带 (0.32、0.84、0.97)，其中 2 条来自母本
老芒麦(0.84、0.97)，1 条来自父本紫芒披碱草(0.32)；反交 F1出现
表 2 供试材料抽穗期 EST 酶谱 Rf 值
供试材料
酶带顺序
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
老芒麦 0.07 - 0.21 - 0.40 - 0.51 - 0.79 - 0.88 0.93
紫芒披碱草 0.07 0.15 - 0.33 0.40 0.44 - 0.56 - 0.83 0.88 -
正交 F1 0.07 0.15 0.21 - 0.40 - - 0.56 0.79 - 0.88 0.93
反交 F1 0.07 0.15 0.21 0.33 0.40 - 0.51 - 0.79 - 0.88 -
母本或父本的互补带 (0.32、0.41、0.84、0.97)，其中 2 条来自母本
紫芒披碱草 (0.32、0.41)，2 条来自父本老芒麦 (0.84、0.97)，正、反
交 F1均出现双亲的 3 条互补带 (Rf为 0.32、0.84、0.97)。 由上可
知，亲本与正、反交 F1 在抽穗期 POD 酶带存在较大差别，表明
POD 酶谱表征可作为亲本与其杂交后代在蛋白质水平相互识
别的重要依据。
2.2 EST 同工酶酶谱特征
各供试材料的 EST 同工酶酶谱特征见表 2。在抽穗期，亲本
老芒麦的 EST 同工酶带数为 7 条，紫芒披碱草为 8 条。 老芒麦
有 4 条特征带，Rf 值分别为 0.21、0.51、0.79、0.93；紫芒披碱草有
5 条特征带，Rf值分别为 0.15、0.33、0.44、0.56、0.83。两亲本有相
同的 3 条基带，它们的 Rf 值依次为 0.07、0.40、0.88，基带数分别
占老芒麦和紫芒披碱草总酶带数的 42.9%和 37.5%， 进一步验
证了两亲本的遗传关系相对较远。
在抽穗期，正、反交 F1均有 8 条酶带。 前者继承了双亲的 3
条基带(0.07、0.40、0.88)，出现 5 条双亲的互补酶带，其中 3 条来
自母本老芒麦 (0.21、0.79、0.93)，2 条来自父本紫芒披碱草(0.15、
0.56)；后者继承了双亲的 3 条基带(0.07、0.40、0.88)，出现 5 条双
亲的互补酶带，其中 2 条来自母本紫芒披碱草 (0.15、0.33)，3 条
来自父本老芒麦(0.21、0.51、0.79)。 供试材料在抽穗期的 EST 位
点呈多态性，反映了正、反交 F1 与其双亲之间的亲缘关系与遗
传差异，EST 酶谱特征可作为杂交后代相互识别的遗传标记。
3 结论与讨论
同工酶酶谱是蛋白质分子水平上的表型， 是基因表达的产
物，能够揭示亲本的遗传物质在杂种中的遗传特性 [8-11]。 本试验
结果表明，老芒麦与紫芒披碱草的正、反交 F1POD 同工酶均继
承了双亲的 3 条基带，同时还出现了母本或父本的互补带。说明
杂种 F1继承了双亲的遗传物质，同时与其双亲间也存在着一定
的差异性，这从酶蛋白分子水平间接证明了杂种后代的真实性。
在抽穗期，老芒麦与紫芒披碱草及其正、反交 F1POD 同工
酶与 EST 同工酶酶带丰富，带型稳定，同时在酶带数，酶带位置
等均存在一定差异， 这种同工酶酶谱表征的差异可作为各供试
材料相互鉴定的依据之一。
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4 期 李小雷等：老芒麦与紫芒披碱草正、反交 F1植株同工酶分析 5