全 文 ：平阳霉素诱变研究的进展
朴铁夫　孙云农　齐　晶
杨忠群　许耀奎
(吉林农业大学农学系　长春　130118)
本文报道了平阳霉素对植物、动物、微生物的诱变研究的综述。研究资料表明平
阳霉素是一种对动物及微生物有较强的诱变作用的新诱变剂。
关键词 :平阳霉素 　诱变 　诱变剂
此文于 1999 年 7 月 24 日收到。
在化学因素诱变中 ,化学诱变起到很重要的作用 ,因此近二十多年来 ,许多人曾试用了近
几千种物质来筛选有效的化学诱变剂 ,虽然作了大量筛选工作 ,但是筛选出的比较有效的化学
诱变剂却为数不多 ,特别是能实际应用于栽培作物的化学诱变剂更少 ,仅有甲基磺酸乙酯
( EMS)等几种[1 ,2 ] 。近年来 ,由我国科研工作者研制的抗癌抗菌素平阳霉素因具有较好的诱
变作用 ,受到国内外同行的关注。
平阳霉素是中国医学科学院抗菌素研究所和华北制药厂从浙江平阳采集的土壤样品中分
离的轮枝链霉菌平阳新变种 S t r. V erticill us var Pinyanagensis n. Var 研制的抗肿瘤抗生素 ,该
抗生素是由十余种组分组成的复合物 ,其中 2 个主要组分和博莱霉素 A2 和B2 完全相同 ,由于
在生产过程中菌种选育和发酵工艺的改进 ,产品的组成发生了变化 ,依据 GM2Sephadex2G225
梯度层析选脱曲线的峰序分析 ,其主要组分变成了博莱霉素 A5 ,该组分被定名为平阳霉素[3 ] 。
平阳霉素对肺癌等多种癌症有治疗效果[4 ] 。我国一些学者对其诱变作用进行了较为深入的
研究 ,涉及植物、动物、微生物 ,均取得了较大进展 ,现综述如下。
1 　平阳霉素对微生物的诱变作用
王培田等人[5 ]以酵母菌 ( S accharom yces cererisiae)呼吸缺陷型为诱变材料 ,研究了平阳霉
素对酵母菌线粒体 DNA 的诱变作用。他们用平阳霉素 0～40μg/ mL 于 28 ℃处理酵母菌呼吸
缺陷型 ,发现平阳霉素的不同浓度均可诱变出呼吸缺陷型突变菌落。将这些呼吸缺陷突变菌
株与不同交配型的野生菌株杂交 ,无论是杂交当代还是杂交系一代其菌落基本上都是正常的 ,
证明这种突变是线粒体 DNA 缺失造成的。
陈玲爱等[6 ]研究了平阳霉素诱发枯草杆菌基因回复突变。供试枯草杆菌分别属于两个
不同来源的菌株 ;其中 QB943 和 QB917 都属于 Marburg 菌株 ; Ki2z2B2 则是该实验室分离的可
转化菌株 Ki22 的衍生株。他们用 2μg/ mL 平阳霉素处理枯草杆菌营养缺陷型细胞 ,诱导枯草
杆菌营养缺陷型细胞基因发生了回复突变。
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2 　平阳霉素对动物的诱变作用
王钦南等[7 ]研究了平阳霉素 3 种成分对中国地鼠卵巢细胞 (CHO) 染色体畸变和 SCE 的
影响。实验结果表明 ,平阳霉素的 3 种成分 A2 、A5 和 A6 都能诱发哺乳动物染色体发生畸变 ,
其诱变能力量 A6 > A5 > A2 。当各组分处理浓度为 012μg/ ml 时 ,所诱发的染色体畸变频率分
别是 A2 :9 % ,A5 :12 % ,A6 :15 %。对照组为 2 %。在试验浓度范围内 ,各处理组的细胞畸变频
率随处理液浓度升高而增加。高浓度 10μg/ mL 的 A5 和 A6 处理细胞出现大量微核 ,分别占畸
变细胞的 47 %和 42 % ,表明它们对染色体所诱发的断裂 ,最终可形成微核。
他们还对平阳霉素对中国地鼠细胞株染色体畸变和姊妹染色单体交换的影响进行了研
究 ,发现平阳霉素可诱发中国地鼠细胞株染色体发生较高频率的畸度 ,并诱发姊妹染色单体发
生交换[8 ] 。
衡红强[9 ]等以平阳霉素短期处理培养的人脐带细胞 ,观察到形态多样的 G2 期染色质以
及完全包裹分裂相。这些分裂相的不同染色体及同一染色体的不同部位组织化程度差别较
大 ,表现为染色体严重粘着以及中期染色体过渡相的出现。作者认为平阳霉素对染色体复制 ,
包裹形成高级结构、分离进入间期 3 个环节均有明显影响 ,因而表现为染色体异常 ,作者以此
建议建立新的药物毒理学指标。
3 　平阳霉素对植物的诱变作用
谷爱秋等人[10 ]用 3 种平阳霉素浓度 01125μg/ mL ,0125μg/ mL ,015μg/ mL 处理蚕豆根尖
细胞 ,用 013 %EMS 处理作为对照。不论平阳霉素哪种浓度 ,其染色体畸变率均高于 EMS 诱
发的畸变率 , EMS 处理的染色体畸变率只有 1715 % ,而 3 种平阳霉素浓度 01125μg/ mL ,
0125μg/ mL ,015μg/ mL 诱发的染色体畸变率分别为 4415 % ,3315 %和 3117 % ,由此可见平阳
霉素具有较强的诱变作用。平阳霉素诱发的染色体畸变类型有染色体断裂 ,易位 ,缺失 ,染色
体环 ,而 EMS 诱发的只有染色体断裂 ,平阳霉素处理还可观察到大量的微核和染色体的散
碎。
沈光平等人[11 ]研究了平阳霉素 3 种成分 A2 、A5 、A6 诱发蚕豆根尖细胞染色体畸变的效
应。实验结果表明 ,A2 、A5 、A6 3 种处理均诱发了多种类型的染色体畸变。在 011μg/ mL 处理
组中 ,A2 、A5 、A6 诱发的染色体畸变频率分别为 1312 % ,2914 %和 1612 % ,A5 还能诱发大量的
散碎型染色体畸变 ,在 A2 、A5 、A6 处理中观察到许多微核 ,当浓度为 011μg/ mL 时三者处理 ,
微核率分别占中期细胞的 618 % ,816 %和 918 %。平阳霉素的主要成分 A6 的诱发能力显著高
于 A2 和 A5 ,从而找出了平阳霉素诱变能力大于博莱霉素的原因。A5 、A2 和 A5 诱发的畸变绝
大多数属于染色体畸变 ,很少有染色单体畸变 ,证明平阳霉素是一种不依赖 S 期效应的诱变
剂。
他们还分别用 0105、0110、0115、0120、0130、0135、0140、0145/ mL 平阳霉素 A6 处理蚕豆
根尖细胞 ,发现随着处理液浓度的增高 ,染色体畸变率与微核率均表现同时直线增长 ,并且浓
度与畸变率及浓度与微核率均有显著相关[12 ] 。
他们还使用平阳霉素作了温度对抑制修复影响的研究 ,用 015mg/ mL 平阳霉素分别在 5、
713　5 期 平阳霉素诱变研究的进展
15、25 和 34 ℃条件下处理大麦种子初生根 2h ,研究温度条件对染色体损伤修复的影响 ,当修
复温度为 5、15、25 和 34 ℃时 ,其染色体畸变率分别为 17132 %、1216 %、14100 %和 2510 % ,其
34 ℃时的百分率显著高于 15 ℃和 25 ℃时的百分率 ,而对照组的染色体断片、桥和微核的百分
率不高于 118 % ,这说明在染色体损伤修复期间 ,较高或较低的温度都可抑制修复正常进
行[13 ] 。
王英彦等[14 ]选用60Coγ射线和平阳霉素观察它们诱发蚕豆根尖细胞微核和染色体畸变
的效应 ,探讨了剂量与效应的关系 ,并且建立了用于环境污染监测的蚕豆根尖微核检测技术 ,
以代替中期染色体畸变的分析。
金哲等[15 ]对非真空脉冲电子束与平阳霉素复合处理对豌豆的损伤效应进行了研究 ,非真
空脉冲电子束与平阳霉素复合处理对豌豆出苗率、成株率产生明显的影响 ,出苗率、成株率下
降的幅度随二者的剂量的增加而增大。统计结果表明 ,单因子非真空脉冲电子束对豌豆的半
致死剂量为 3130 ×102 Gy～414 ×102 Gy ,非真空脉冲电子束与平阳霉素复合处理后的半致死
剂量为 :1110 ×102 Gy + 610μg/ mL 。非真空脉冲电子束与平阳霉素复合处理明显增加豌豆根
尖细胞染色体畸变效率 ,在平阳霉素一定浓度的情况下 ,非真空脉冲电子束剂量越高 ,畸变率
增加越明显。非真空脉冲电子束与平阳霉素复合处理 ,明显加重豌豆的生理损伤 ,这主要是因
为用60Coγ射线进行辐射处理后 ,再用平阳霉素处理 ,由于辐射处理改变了生物膜的完整性和
渗透性 ,从而促进了化学诱变剂的吸收 ,提高了诱变效应。
赵丽梅 ,许耀奎等[16 ]研究了平阳霉素对大麦的诱变效应 ,平阳霉素的处理浓度为 10μg/
mL 、20μg/ mL 、30μg/ mL ,以 013 %EMS 处理作为对照。平阳霉素对大麦 M1 苗高表现出抑制
作用 ,并且对 M1 根尖细胞染色体有致畸作用 ,其中以 20μg/ mL 平阳霉素诱发的染色体畸变
频率为最高 (7123 %) 。M2 出现了早熟和高分蘖的突变体。并得出 30μg/ mL 浓度平阳霉素是
对大麦的适宜诱变浓度。
原亚萍 ,许耀奎等[17、18 ]研究了平阳霉素对大豆的诱变效应 ,平阳霉素的处理浓度为
10μg/ mL 、20μg/ mL 、30μg/ mL ,以 013 %EMS 处理为对照。大豆种子经平阳霉素处理后 ,根尖
细胞染色体发生了明显的变化 ,出现了各种染色体畸变 ,特别是在有丝分裂后 ,末期观察到的
畸变类型有染色体桥、落后染色体 ,断片 ,微核以及三极分裂等 ,平阳霉素各处理大豆 M1 结实
情况异常 ,有全不育类型、半不育类型、育性嵌合体类型。M2 突变谱较广 ,各处理在叶形、花
色、结荚习性、茸毛等性状方面都产生了变异。在株高和熟期等性状上也有明显的变异。株高
方面 ,矮株突变多于高株突变 ;熟期方面 ,早熟突变多于晚熟突变。M2 群体蛋白质含量具有广
泛的变异性 ,表现正负两向的趋势。
朴铁夫、原亚萍等[19 ]对平阳霉素对小麦的诱应进行了研究。平阳霉素使用浓度为 10μg/
mL 、30μg/ mL 和 50μg/ mL ,以 013 %EMS 处理作为对照 ,平阳霉素对小麦 M1 苗高 ,根长具有
明显的抑制作用 ,而且平阳霉素各浓度处理都可以诱发较高频率的染色体畸变 ,M2 还出现了
一些叶绿素缺失突变类型和较多的畸变穗及少量的大穗、多分蘖、早熟的突变体。
夏英武等[20 ]研究了平阳霉素对水稻诱变效应 ,平阳霉素的处理浓度为 5、10、15、20、
25μg/ mL ,以 014 %EMS 处理作为对照。实验结果表明 ,水稻种子经平阳霉素处理 ,M1 根尖细
胞中出现微核 ,染色体断片 ,落后染色体等染色体畸变 ,各处理畸变细胞频率均极显著高于对
照 ,以 15μg/ mL 浓度平阳霉素处理诱发的染色体畸变最高 ,并且发现较低浓度的平阳霉素处
理对水稻种子发芽具有一定的刺激作用 ,当浓度达到 15μg/ mL 时 ,发芽率开始下降 ,超过
813 核　农　学　报 13 卷
20μg/ mL 后 ,发芽率显著降低 ,但仍高于 EMS 处理。EMS 处理对幼苗造成的生理损伤与
25μg/ mL 左右的平阳霉素处理相近。
不同浓度的平阳霉素诱发的水稻 M2 株高突变频率随着平阳霉素浓度的升高而增加 ,至
15μg/ mL 时最多 ,此后又逐渐减少 ,在诱发的株高突变中矮株突变多于高秆突变。平阳霉素
还可诱发水稻 M2 抽穗期突变 ,除 25μg/ mL 平阳霉素浓度处理外 ,在数量上均不及株高突变 ,
且以晚熟突变占多数 ,抽穗期突变频率以 10μg/ mL 浓度最高。
顾德峰等[21 ]研究了不同浓度的平阳霉素对小麦幼胚离体培养条件下愈伤组织发生及植
株再生的影响 , 实验结果表明 : 110 ～ 115mm 长的小麦幼胚在 MS + 214 - D 2mg/ L +
NAA015mg/ L + CH200mg/ L 固定培养基上 ,10～40μg/ mL 的平阳霉素可作为对小麦幼胚外
植体离体培养的适宜诱变浓度。平阳霉素可诱发小麦愈伤组织细胞染色体出现染色体单桥、
双桥和断片 ,并且对小麦幼胚愈伤组织的发生和植株再生有明显的影响。
朴铁夫等[22、23 ]研究了平阳霉素与苯甲酰胺复合处理对水稻成熟胚愈伤组织出愈率和植
株分化率的影响 ,经 30μg/ mL 平阳霉素处理的水稻未成熟胚 ,30d 才开始形成愈伤组织 ;
30μg/ mL 平阳霉素和 5mM 苯甲酰胺复合处理 54d 后才开始形成愈伤组织 ,而对照接种 7d 后
即开始形成愈伤组织。平阳霉素处理再生植株分化率高于对照。表明用平阳霉素处理水稻种
子可提高愈伤组织的分化率。平阳霉素和苯甲酰胺复合处理含抑制愈伤组织的分化能力 ,表
明苯甲酰胺有较强的抑制修复作用。
4 　平阳霉素诱变的分子基础研究
傅晓沧等[24 ]研究工作表明平阳霉素对生物 DNA 链有断裂效应。
谷爱秋等[25 ]通过抗癌抗生素 Neocarzinostarin (NCS) 和平阳霉素诱发蚕豆染色体畸变的
比较研究 ,认为平阳霉素能高效诱发植物染色体畸变的原因 ,可能在于平阳霉素诱发的 DNA
损伤不能被 DNA 聚合酶修复 ,他们根据咖啡因具有封闭 DNA3′2羟基末端的作用 ,能抑制
DNA 的修复的作用 ,进行平阳霉素加咖啡因后处理 ,观察到染色体畸变频率与平阳霉素单独
处理无明显差异 ,说明平阳霉素切断 DNA 所得到的产物 ,非 3′2羟基末端 ,而是 3′2磷酸末端。
参 考 文 献
1 　许耀奎 ,等 1 作物诱变育种 1 上海 :上海科学技术出版社 ,1985
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研究工作年报 1 北京 :科学出版社 ,1983. 61
6 　陈玲爱 ,等 1 平阳霉素诱发枯草杆菌基因回复突变 1 科学通报 ,1981 ,14 (26) :884～885
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9 　衡红强 1 平阳霉素对染色体高级结构的影响 1 见 :中国的遗传学研究 1 长沙 :湖南科学技术出版社 ,1987 ,404
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913　5 期 平阳霉素诱变研究的进展
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18 　许耀奎 ,等 1 平阳霉素对几种作物诱变效应的研究 1 吉林农业大学学报 ,1994 ,16 (4) :1～6
19 　朴铁夫 ,等 1 平阳霉素 ( pingyangmycin)对小麦诱变效应的研究 1 核农学报 ,1998 ,2 (3) :139～145
20 　夏英武 ,等 1 平阳霉素对水稻诱变效应的研究 1 核农学报 ,1997 ,11 (1) :26～30
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22 　朴铁夫 ,等 1 平阳霉素与苯甲酰胺复合处理对水稻成熟胚愈伤组织出愈率和植株分化率的影响 1 核农学通报 ,1995 ,15
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23 　原亚萍 ,等 1DNA 损伤、修复与突变的研究进展 1 吉林农业大学学报 ,1995 ,17 (3) :91～93
24 　傅晓沧 ,等 1 博莱霉素 A2 ,B2 对人癌细胞脱氧核糖核酸的断链效应 1 抗生素 ,1984 ,9 (6) :472～480
25 　谷爱秋 ,等 1Neocaizinostatin 和平阳霉素诱发蚕豆染色体畸变的比较研究 1 中国的遗传学研究 1 长沙 :湖南科学技术出
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ADVANCES IN MUTATION STUDY OF PINGYANGMYCIN
Piao Tiefu 　Sun Yunnong 　Qi Jing
Yang Zhongqun 　Xu Yaokui
( A gronomy Depart ment , Jili n A gricult ural U niversity , Changchun 　130118)
023 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
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