全 文 ：紫首楷解阮活性的遗传变异
S
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B o we l) 等若 杜修贵 译
紫首 着 ( 水 led l。 、 _。, s a t i v a L . ) 是 家
畜的主要饲 几洪。 为了减小气候的影响和便
于应用机械词养系统 , 许多农业企业现在
均将紫首着及以紫首着为主的混合草料青
贮储存 。
研穷青赞全料的结果表 明 , 在有贮期门
积累的可熔性非蛋白氮 ( s N PN ) 日勺含 量
高。 达些非蛋白氮组 分 ( 各 种 肤 、 氨 基
酸 、 胶和氨 、 , 是青贮后的最初几天内蛋
白质水解而积累起来的 。 非蛋白氮组分的
大量产主是有害的 , 因为主要的氨基酸 、
胺和氨会减缓或阻止 青 贮 料 的 p H 值下
降 , 从而降低青贮料的酸化速度 。 而且 ,
饲养试验妞: 明 , 非蛋白拭组分 含量与饲养
质量之间存在着一个负相关关 不。 因此 ,
祝礼贮期间蛋白质水解的范围越大 、 青贮
期越长 , 那么 , 最后得到的饲料质量也就
越低。
青贮期间 , 最 )I] 的蛋白质水解是以植
物蛋白酶为媒介引起的 。 胶肤酶和蛋白酶
是紫首箱中起解阮作用的基本酶 。 在青贮
期间 , 解阮活性逐渐减弱 , 但是解 )玩酶的
活性减弱是彼此互不相干的 。 迅速降 低 p H
值乃是控制解阮活性的有效方法 。
词料品种 、 年分 、 收割时期和湿度是
影响解阮作用的主要因素 。 实验青贮窖中
青贮的紫首着 , 其非蛋白氮的变化常比青
贮红三叶 灯 f : i f ol , u m p l时 二 c L 。 ) 和 牛
角花 ( 上。 t t ;。 e o r n ; C t : l a t : , 5 L . )大 2一 3倍。
据我们听知 , 对豆科 同料解阮 i刮生的遗传
变异 , 还没有人进行研究 , 其 遗 传 特 性
( 许多酶和 基质 ) 表现为数量遗传 。
本讨, 验研究的 目的有二 : ( ] ) 评 价
一个紫首蓓栽坛 群 体 ( O A C 一A 韶 ) 解 阮
活性的遗传变异和狄义遗传 力 ( 通过半同
胞分析 ) ; ( 2 ) :平价有关的首信亚种 ( 野
首蓓M . 1杏。 l 。 · , ! “ ) 、 弯首 营 、 M . 、 : 、 1· 玉a ) 、
早熟镰形首蓓 ( M . 厂 d e , l: 。 : d ) 、 及缠绕
首苍 ( M .叭。 。 er a at ) , 引种紫首 猪 ( M .
户 t i \ “ )和两个栽培品种艾奎斯 ( I ,刀 q ,一: o : 。 )
和 O A 仁 lJ 托之间的遗 传变州一 。 本研究 的
根本 目的 , 在于确定各种首着的解肮活性
是否存在着明显的差异 , 以便培育一个栽
J者品科, , 在青贮期间它的解阮作用很小 。
材 一日一 与 方 法
环境级件
所有川千解阮分析的植株均生长在生
长室的平 . !t位土 ( 2 8 又 玲 又 7 。 、、 、 ) , 托根 媒
城为焙烧粘土 , 每周施肥两次 , 肥料为从
布场上购买的N P K肥营养液 。 生 一长室的温
度, 白天保持在 20 ℃ , 夜间保持在 18 ℃ ,
白天长 } 6 / l、 J{士, 夜晚长 8 /!、 时 。 植株栽植面
上的光 照为 4 0 。阳 jT 司二 一 2 5一 ` , 由 格罗一勒
克斯灯和冷一白荧光管混合光源提供 。
解阮分析
解阮活性分析 , 基于M c K e : s ie 发现的
试管内变化程序 。 从植株枝条上随机取叶
片样品 ( 鲜重约 2 . 0克 ) , 并称重 。将其轻
轻塞入一个 10 毫升的注射器内 , 加蒸馏水
5毫升 , 注入氯霉素 , 含量为 2 5。毫克 /升 ,
然后用柱塞密封注射器 , 以 隔绝空气中的
氧 。
上述注射器置于暗处 , 在温室下并l养
7天 。 培养结束时 , 迸行冷冻 ( 一 5℃ ) 以
分裂细胞 。 解冻后加入 5毫升 冷 的 l 。% 的
三氯乙酸 ( T C A ) 沉淀可溶性蛋白 , 将混
合液试管置于冰上 1小时 , 再离心澄 清 其
溶液 。 取上层清液 , 用 M o o r e和 S , e i n的 茹
满三酮法分析游离氨基酸 。 常以亮氨酸代
表氨基酸 , 且将结果表示为每克鲜叶含多
少毫克亮氨酸 。
紫首楷的半同胞分析 , 是在一个育种
试验群 ( O A c 一 A 83 ) 进行的 , 该 群 已 在
局部地 区应 用 。 1 9 8 3 年 12 月 以 切 叶 蜂
` M e g a e h i l e r o t u n d a t a F . ) 为 传 粉者 ,
给随机选取的 3 ,株温 室栽 培 的 O A c 一 A 83
授粉杂交 , 从每一植株收获的种子 , 构成
一个半同胞系 。 1 9 8 4年 2月在温室内 作 平
面栽培 , 每个半同胞系 20 株 , 并于 1 9 8 4年
5月移栽于安大略省埃洛拉附近的 田 间 。
1 , 8理年 1门月 , 随机选择 l 介{、 半 卜 饱系作解
阮活性分析 。 1丁个半同胞系中 , 何 个随机
选 5株 , 剪切芽冠 ( 无性系 ) , 在温 室 内
作营养体栽培 。 栽植的芽冠 , 在抢月中旬刘
害(一次 , 再生部分于 1 0 8 5年 1月中旬 作 解
脱活性分析 。 整个期间内 , 每个半同胞系
的每个植株均分析 5个无性系 (重复 、 , 一
次重复里的所 有 植 株 , 均 在 同 一 天 分
析。
所得数据采用随机效应进行分析 , 样
品按完全随机化区组模式排列 。 表 l 所 列
的预期均方项 , 常用于计算 各方差组分 。
假定遗传为四培体遗传模式 , 那么 , 从方
差组分可计算出狭义遗 传力 ( h “ ) 。 单个
植株的狭义遗传力 , 按下述公式计算 :
h
Z 二如 { / ( a 己 + o 泛 + o { )
式中 a 早, 吠 和衅分别为半同胞系 、 误差和
小区内产生的方差项 。 由于假定不存在土
位基因作用 , 故衅中的交互效应方兰 ` 、 j乞马
o 三) 可假 设为零 。
表 1 O A C 一 A 8 3首猎的半同胞解肮活性分析的方差分析模式和预期均方顶
来 源 预期均方项分
重 复 4
半同胞系
均方值
3 2
。
1 9 N S
4 6 一 4 4来米 。 , {一 石。 2 {一 2 5j<
误 差 二 3 . 丁3 曰行+ s u
小区内 3 4。
· u 蕊 , 叹和 。 晋分别 为 小 区 内、
2 5
。
1了
误 差 于二 半 I司习包系引 起的 方 差 。
二 在 0 . 门 5水 平 显著 ; N S不 显 著
首楷亚种间的遗传变异
为了确定首着的解肮活性 , 利用了一
组引种首营 , 它们均引种 自美国农业部设
在依阿华州埃姆斯的北部一中部地区植物
引种站 。 试验所川的首借亚种有 : 紧首芳
( P 13 4 6 9 0
_
{
, 石, 13 5吕9 土3 , P 13 6 5 5 6 8
了8
P { 3 8 1 9 2 ) )
、 野首猪 (于’ 飞 ; `一只 , 之忍 , P J理0 3 9 4 6 ) 、
弯 首 借 ( ’ ) 13 7巧 3 3 ) 、 早 熟 镰 形 首 稽
( P 13理6 8 1 6 , I , I J 6石s f; )` ) 缠 绕 首 篇
( P ] 4 3 0 5 5 8
,
P 以 2 2 5 6 , ) , 还有栽培品币}:
艾奎斯和 O A C一明托 , 每种功个植株 。
达些引种首借植株 。 均自加 。 `年春季
移入安大略省埃洛拉附近的田里 , 并且如
上述的衬p加诱韶那杯裁 取 芽 冠条 。 也
是从每个植株取5个无注繁殖体 、 重复 )过
行分析 。
所得数据 , 来特随机化完全区组设计进
行分济, 以重复次和参试植株年为因子 。
参试植株的平方和将部分 池互为比照 :
犷 工 ) 艾奎斯对 O A 、一 明托 ; ( 2 ) 栽坛品
种劝 弓{种 东首信 ; 、 3 ) 栽端渐种对 野 百
着 ; ( 连 ) 栽培刀 ,种对弯百信 ; ( 5 ) 栽 呀
品种对早熟镰形首浩 ; ( 6 ) 栽谙八IT, 种 对
缠浇首活 。
结 果 与 讨 论
牛夙组分析
用O A C 一 A 83 首着群的半同胞 东 的 叶
片 , 鲜髯茅后的叶片`均等质中存在灼游离
氨基必含量 , 差异 很 人 ( r < 〔` 。 ` ) ( 衣
1 )
。 因为在首着鲜草中游离氨基 酸 的含
量低 , · 大约为2一 3毫克 / 克鲜 叶 , 所 以 ,
一可用经过了天培养的 f咔幼等质甲所 含 的 游
衰氨基酸量 , 来仁该叶均等质的 解阮活性
的测定。 这样测定解服活性 , 不仅要考虑
水解酶的活隆 , 而且要考虑蛋白质本身的
水解能力。 . 平均解厅。活性相当于 2 :; . 6毫克
亮氨酸/克鲜叶 , 其范围是 1 9 . 了一 2 5 . 9 毫
克 /克鲜叶 ( 表 2 ) 。 方差分析表明 , 解玩
活性的遗传力低 ( 1 3 . 9% ) 。 在解阮活性
方面 , 1 0% 的最好植株 , 说过重新组合 ,
其远择增益 lr] 由狭义遗传少]乘预期选择差
来 计算 。 在此选择压下 , 选择组的平均表
观标准离差超过原本的表观标 准 离 差 的
1
. 了5 倍。 从 表二可见 , 预期的增 益 ( 选 扦
强度为 I t一 % ) _为土。 2毫克 /克鲜民卜, 或为群
体平均解肮活让的 5 % 。 这就 侧 明 , 在该
首着群体中 , 降低蛋 白质的水解有一定的
潜力 。
表2 O A c 一 A a 3色4楷群的解肮活性平均值 、 遗传变异 、 狭义遗传力
和选的表观效应
. . . . . . . . . 州 . ` . . . .
~一一 ~ 一一 、一犷一~ ~ ~ , ~ 尹~ , ~ 妞叫~ 一 .一一 . , ~ ~ ,一一~ 一一~ 卜一 甲r r一平均值 ( 毫克亮氨酸 / 克鲜叶一 )` : 2 3 。 6心。 9」士 (1 。 一1 1乞6 . 1昌创二 5 。 匕5吕
3
。
9
脸`
丫 ( % )
派 ( 选择强度 1 0 % ) ( 毫克 , 克 ) 弃 1 。 2
` . . . . . . 卜一 , , 一 内 -一 ~ , , . . . . . 叭 , . 一一 ~ , , 诀于一一 。 ~一 . ~ 叫一一一 ~ =一 .一 ~ , ~ .. 在选择强 旅_ 为 1 0 % 时 , 一个群 体 选择周期 的 表观效应 E = 山 2 仃 P亚种间的遗传变异
引利,首信和栽涪品种艾奎斯与O A C一
表所谬托在解肠活性方面有显 著 的 差 异 (纷。 同O A c 一 A邵群的分析结果 相比 ,
分析的植株解阮活性范围差异很大 , 前者
( O A C
一
A 8 3 ) 为 19 . 7一 2 5 . 9 毫 克 亮 氨
酸 /克鲜叶 , 后者为 1 1 . 7一 3 5 . 2毫 克亮 氨
酸 /克鲜叶 。
表3 引种首枯和两个栽培品种的解肮活性平均值及范围( `)
项 目 毫克亮氨酸 /克鲜叶
平 均 值 范 围
艾 奎 斯 24. 1 20. 0 一5 2. 9
C A O一明 托 1 9. 4 飞1. 7一 9 2. 1
紫 首 蓓 2 2. 3 1 7. 4 一 9 2. 2
野 首 楷 2. 吕 1 9. 8一 2 8. 7
弯 首 着 2 2。 6. 1 7. 9一 25 . 8
早熟镰形首楷 一 、0 2. 81 6. 、一 2 6. 9
缠 绕 首 着3 2. 91 8. 2一5 3. 2
( 1) 单自由度比较下进行的炙著性 检验 ,
艾奎斯 对 O A C一明托
栽培品种对紫盲精 一叹 5
栽培品种时玲盲指 】 N S
我培品种味弯蔺拾 N S
栽培品种对早 熟镰形 荀莆 N S
栽培品种对缠 绕 首信
. 分别表示 在 。 、 01 和 。 . 05 水平上显
著 ; N S 不显著 : 单个植林 的平均 标 准误 =
3
。
0 6 -
单自由度比较表明 , 所评价的弓}种首
借与栽培品种艾奎斯和 O A C一明托相比 ,
不具备较低的解阮 活 性 ( P < 。 . 05 ) 。 事
实上 , 相关的亚种与栽培品种比较 , 其解
阮活性趋于相同或稍高 ( 见缠 绕 首 着 )
( 表 3 ) 。
虽然从试验材料中发现其遗传变异很
明显 , 但将其用于首蓓的解阮 活 性 的 选
择 , 效应是很慢的 。 计算的解肮活性的遗
传力为 1 3 . 9% , 很低 , 而且每个选择周期
所表现出的改善效果为 5 % ( 选择 强 度为
l 。%) 。然而 , 红三叶等三叶草的解肮活性为
紫首借的一半 , 因 此 , 要 把 O A C 一 A 83 首
借群体的解肮活性降低到红三叶的水平 ,
至少需要 10 个重复选择周期 , 才能达到要
求的变化 ( 假设在选择周期内有线性的效
应 ) 。
在研究中 , 对密切相关的品种和引种
首偕的分析 表明 , 其解肮活性并不低于所
研究的栽培品种 。 为了获得降低解肮活性
水平的种质 , 很有必要筛选其他的引种材
料 , 或更远地区的有关首着 。 然而考虑到
一在 O A C一明托中观测到的解肮活性范围宽
( 1 1
.
7一 2 9 . 1毫克亮氨酸 /克鲜叶 ) 和很难
把合乎需要的农艺特性引入野生品种 , 则
在现有栽培品种中对大量植料;进行筛分 ,
并进行某些形式的重复选择 , 以降低其解
肮活性 , ` 可能更为合理 。
·
O A C一明托的水解变化范围 ( 刊 . 、一
七9 . 1毫克亮氨酸 /克鲜叶 ) 大 于 O A C 一 A鸽
( 1 9
.
7一 2 5 . 9毫克亮氨酸 /克鲜叶 ) 相艾奎
斯 ( 20 . C一肠 . 9毫克亮氨酸 /克鲜叶 ) , 这
表明 , 利用有些紫营楷群体来选择解阮活
性低的首偕更有效 。 这个结果并不使人感
到意外 , 因为其它特性的选择效应 , 如 已
发现 的对昆 虫的抗性 , 对基因库有不同程
度的依赖 。 所研究的三个群体 , O A c 一明
托是选育低水解性首楷的最好 的 选 择 对
象 , 因为它的平均解阮活性低 , 且在群体
内解阮活性的差异大 ( 范围宽 ) 。
尽管解阮活性范围宽是一 个 重 要 因
素 , 但在变异性低的群体内 , 不能达到选
择的平均效应 。 经过强制性的选择之 后 ,
可以发现变异范围增少( 。 在这方面 , 红三
用遗传工程提高饲草中的蛋白质含量
甘肃定西地区 畜收处 何 乃元 译
澳大利亚科学家用遗传工程培育出一
个高蛋 白的紫花首藉新品种 , 用这种首着
饲喂绵羊可促进羊毛生长 。 这是澳大利亚
透踢的首例用遗传工程培育的植物品种 。
进行这项研究的科学家 , 工作在澳大
利亚国立研究机构— 联邦政府科技与产业研究组织 ( C S扭0 ) 的植物研究所 。
科学家把含有丰富硫元素的氨基酸基
因密码从一种豌豆籽实中转移 到其它植物
叶面上。 众所周知 , 饲料中的含硫氨基酸
食量控制着羊毛生长速度 。 在绵羊的瘤胃巾, 这种豌豆的白蛋 白质与众不同 , 不易
欲胃酸破坏 , 有营养价值的物质几乎全被
锡羊吸收。
这些研究者开创了增加羊毛产 量 5%
以上的述径 , 澳大利亚 叔_用这一技术增产
的羊毛每王可增加 3 0 万芡 元 的 额 外 收
入 。 上还研究老计划最早在 飞, 8。圣拜进 行大
、面积牧」东式验 , 但是这种用遗传工程培育
的新首楷品种要进入商业生产 尚需 5一 8年
时间。
由 D o n S p e n e e r和 T h o m a s H i g g 领 导
的科研人员制 定的工作计划为 10 年 。 他们
准备着手转移上述基因到烟草叶面上 , 因
为这种植物进行组织培养 最 易 成 活 。 目
前 , 他们试图转移上述基因到地三叶草上
— 一种澳大利亚牧场生长最普遍的绵羊饲草作物 。 不远的将来 , 这种 基因肯定能
移置到白三叶草和热带植物上 。
今后两三年在澳大利亚用遗传工程进
行研究还有许多个计划项 目 , 包括培育一
种具有高氮 、 特级根瘤菌的高产新大豆品
种 , 来 自堪培拉国立大学与昆士兰州的太
平洋种籽公司的研究者 i昆备联合开发这项
技木 。
摘译 目 《英文报刊资料》 : 。 ) M ` 、 7 ,
1 9 扭6 。
歼草多裂化序的选择 , 是一个 很 片 勺 扛: J
子。 左选 一叮解阮活性 低的紫首店 甲 , 也发
现了变异 类似增长 。 换言之 , 一个主基
界 ( 例如叹基酶抑制因子 ) 能 够 分 离 出
东 , 而这铸大大改变选育的进程 。 因此 ,
尽管O A c 一胁3首藉表现出低水解 性 的 选
’择效应差 , 〕但基 书砰 ;洲禺尔 可选择到少效
植株并牛定出一种或儿户主圣 因 , 一川 以得
到 l一仁预 一 {一 戈的遗传效呆 。
本研究的结果表明 , 通过遗传改人 ,有
阵低栽。六紫首着水解能力的潜力 。 少习一 言关
的首蓓亚种和引种紫首着的分析 , 未能 一证
明它们可以作为低解阮活性紫首蓓的种源
材丰{ 。 泣传力 ( 1 3 . 9 % ) 于预洲 的选排效
应 ( 每个周 朔 5% ) 低 , 说门 j育派一卜迸程相 当
缓慢 , 至少对 O A C 一 A品百信来 说是如 此 。
既然有许多因素 ( 蛋白沁活性 、 蛋白质的
有效性 、 酶的亲和力及抑制因子 ) 影响解
肮能力 , 那么 ’ ;条低解阮活性的 选 择 效 应
低 , 就不足为奇了 。 所以 , 就 目前而言 ,
采用微生物按种或添加酸 , 以迅于引年低青
贮的 p H泣 , 仍然是控制营活青贮 料 蛋 自
质降解的最有效的手段 。
译 自C ” 工飞a d i a n J o t , r l: a } o f P : 。 n t S C i。 -
n e e , 1 9 8 7
.
1
。 ,
V o l
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6 7
,
N o
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1 , P 1 5 9一
1 6 5
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