全 文 ：文章编号 :100028551 (2008) 032260205
晋豆 24 60 Coγ射线诱变后代种子贮藏蛋白的研究
李慧峰　李贵全　李　玲
(山西农业大学农学院 ,山西 太谷　030801)
摘 　要 :选用晋豆 24 及其60 Coγ射线辐照诱变后代为试验材料 ,利用 SDS2PAGE 聚丙烯酰胺凝胶电泳研
究了诱变后代大豆贮藏蛋白亚基 11S 和 7S 的组分含量、亚基组成和各亚基的含量及其变异规律。结果
表明 :大豆贮藏蛋白种质资源中 ,同一品种的不同亚基和不同品种的同一亚基间均有较大变异 ;11S 球
蛋白与 7S 球蛋白呈极显著负相关 ,与 11SΠ7S 比值呈极显著正相关 ;聚类分析根据 11SΠ7S 比值将诱变后
代群体分为比值较高 (平均为 1170) 、居中 (平均为 1125)和较低 (平均为 0179) 3 类 ,为诱变育种选育优质
专用大豆新品种提供了依据。
关键词 :大豆 ;诱变 ;SDS2PAGE ;贮藏蛋白亚基
STUDY ON SEED STORAGE PROTEIN OF OFFSPRING 60 Coγ2RAYS INDUCED MUTANTS OF SOYBEAN JINDOU224
LI Hui2feng 　LI Gui2quan 　LI Ling
( College of Agronomy , Shanxi Agricultural University , Taigu , Shanxi 030801)
Abstract :Seed of soybean variety Jindou224 were irradiated with 60 Coγ2rays and the offspring of mutants were used to research
the relative contents of glycinin (11S) andβ2conglycinin (7S) , the composition of its subunits , the contents of different
subunits and the rules of its variance by using SDS2PAGE technique. The results indicated that the content of different
subunits or the same subunit of different varieties varied greatly in the offspring of mutants. Significant difference existed in the
contents of different subunits of the same variety or the same subunits of different varieties. The content of 11S negatively
correlated with that of 7S , and positively correlated with 11SΠ7S. Cluster analysis showed the mutants were divided into three
groups (average 11SΠ7S rate 1170 , 1125 and 0179) according to the rate of 11SΠ7S. The results could provide theoretical
guidance to breed new soybean varieties with the character of high quality and other special purpose.
Key words :soybean ; induce ;SDS2PAGE ; storage protein subunit
收稿日期 :2007207217 　接受日期 :2007210210
基金项目 :国家科技支撑计划“农林动植物育种工程”重大项目资助 (2006BAD01A04)
作者简介 :李慧峰 (19812) ,男 ,山西忻州人 ,在读硕士 ,研究方向为大豆遗传育种。E2mail : 605lifeng @163. com
通讯作者 :李贵全 (19542) ,男 ,山西昔阳人 ,教授 ,从事大豆育种研究。Tel :035426288374 ; E2mail :li2gui2quan @126. com　　大豆是人类主要的蛋白质来源之一。大豆种子贮藏蛋白主要由 2S、7S、11S、15S 等 4 种组分组成[1 ] ,其中 11S 和 7S 两类球蛋白占贮藏蛋白总量的 70 %左右[2 ] 。11S 球蛋白的硫氨基酸含量高 ,营养价值高[3 ] ,选育高 11S 球蛋白含量的品种可提高大豆蛋白的营养价值[4 ] 。有研究认为 11S 和 7S 组分的比值影响大豆的质量[5 , 7 ] 。徐豹等[8 ]研究了野生大豆贮藏蛋白 11SΠ7S比值的范围 ,认为 11SΠ7S 比值与材料原产地有关。Patricia 等[9 ]和 Tomohiko 等[10 ] 对不同大豆品种组分间 的差异进行了研究。但鲜见关于栽培大豆诱变后代种质资源的蛋白亚基的研究。因此 ,本试验对此进行了研究。1 　材料与方法111 　材料选用山西农业大学选育的晋豆 24 及其诱变后代M4 和 M5 共 31 份材料 ,分别于 2005 年和 2006 年种植
062　 核 农 学 报　2008 ,22 (3) :260～264Journal of Nuclear Agricultural Sciences
于山西农业大学试验地 , 每份材料行长 3m , 行距
015m ,株距 012m ,2 行区 ,重复 3 次 ,大田管理按常规栽
培水平进行。收获后统一进行大豆蛋白组分分析。
112 　贮藏蛋白的测定方法
11211 　总球蛋白的提取 　每份试样取单粒种子脱去
种皮 ,置于无菌的双层滤纸间 ,用小铁锤碾成粉末 ,将
粉末样品置于 115ml 的离心管中 ,每管加入 1ml 乙醚
脱脂过夜 ,脱脂结束后 ,小心倾去脱脂液 ,用滤纸条吸
干脱脂液 ,得到脱脂大豆干粉。
取每份脱脂大豆干粉样品 10mg ,加入 1ml 蛋白提
取液 (50mmolΠL Tris2HCI , pH810 , 0101molΠL β2疏基乙
醇) ,室温下提取 1h ,5000rΠmin 离心 10min ,取上清液 ,
用 1molΠL HCL 调 pH 至 415 , 沉淀总球蛋白 , 再以
5000rΠmin 离心 10min ,弃上清液 ,沉淀的总球蛋白冷冻
干燥备用。
11212 　11S 和 7S 组分的提取　采用 Vu Huu Thanh and
Kazuo Shibasaki (1976) [11 ]方法提取 11S 和 7S 球蛋白。
脱脂豆粉 20 倍体积的提取液 (0103molΠL Tris2HCl
pH810 , 0101molΠL β2疏基乙醇 ) 室温提取 1h , 再以
10000rΠmin 离心 20min ,将上清液用 2molΠL 盐酸调 pH
至 614 ,冰浴过夜。于 4 ℃以 10000rΠmin 离心 20min ,
11S 沉淀干燥备用 ; 将上清液用 2molΠL 盐酸调至
pH418 ,于 4 ℃以 10000rΠmin 离心 20min ,7S 球蛋白组分
沉淀干燥备用。
11213 　11S 和 7S 组分纯度、11SΠ7S 比值、亚基组成及
其含量测定 　用 SDS2PAGE 凝胶电泳法检测提取的
11S 和 7S 纯度、11SΠ7S 比值和亚基组成及各亚基的相
对含量。电泳后的凝胶用 Pharmacia Biotech 公司的
ImageMasterVDS 系统拍照 ,用 ImageMaster1DEliteV4100
软件分析。
电泳参照 Koji Takahash (1996) [11 ] 方法 ,采用不连
续垂直板状凝胶电泳。应用凝胶成像系统分析电泳结
果。
113 　数据处理
数据分析均采用 Microexcel 以及 SPSS 数据分析软
件完成。
2 　结果与分析
211 　大豆贮藏蛋白亚基谱带分析和亚基数目分析
与 Takahashi 的 SDS2PAGE 图谱[11 ] 相比 ,本试验中
7S 球蛋白组分α′、α、β、γ和 11S 球蛋白 Acid 亚基、Basic
亚基带型位置 (图 1) 与之完全相同 ,表明本试验 SDS2
PAGE图谱分析是正确的。
由图 1 可以看出 ,大豆贮藏蛋白 SDS2PAGE 图谱
由一系列亚基组成 ,包括α′、α、γ、β、A3、Acid、Basic 和几
条未命名的谱带 ,各条带可以清晰分辨 ,含量差异较
大。不同品种间谱带都由上至下含有α′、α、γ、β、A3、
Acid、Basic 这 7 种带 ,其他含量较少的谱带类型差异也
不大 , 但是不同品种间同一谱带含量有较大的
差异。　　
图 1 　诱变 M5 代品种 14 号至 24 号材料的
大豆贮藏蛋白电泳图谱
Fig. 1 　SDS2PAGE of soybean storage protein of
different varieties in M5 mutants
212 　大豆贮藏蛋白亚基含量分析
21211 　60 Coγ射线诱变后代球蛋白各亚基含量统计分
析　根据人工诱变大豆 M4 代贮藏蛋白各亚基含量统
计分析结果 (表 1) 可知 :不同亚基间含量变异很大。
经计算分析 ,7S 球蛋白中的α′、α、β、γ和 7S 球蛋白总
量平均数分别为 11153 %、15106 %、14161 %、6116 %和
47136 % ;大豆 11S 球蛋白中的 Acid 亚基和 Basic 亚基
含量及 11S 球蛋白总量平均数为 18145 %、25140 %和
52164 %。含量最高的 Basic 亚基和含量最少的γ亚基
分别为 25140 %和 6116 % ,相差 19124 %。
由各亚基平均数分析可知 ,11S 球蛋白含量高于
7S 球蛋白含量。11S 球蛋白中 Acid 亚基含量略高于
Basic 亚基含量。7S 球蛋白中亚基含量以α最高 ,β次
之 ,α′第三 ,γ最少。
由表 1 可以看出 ,大豆球蛋白的相同亚基在不同
大豆品种间含量变异很大。在人工诱变后代中各亚基
的变异系数α′为 51153 %、α为 48121 %、β为 2818 %、γ
为 49128 %、总 7S 球蛋白为 21188 %、A3 为 45141 %、
Acid 为 28189 %、Basic 为 38127 %、总 11S 球蛋白为
19169 %。其中变异系数最大的为α′亚基 , 达到
51153 % ,最小的为总 11S 球蛋白为 19169 %。
21212 　11S 和 7S 组分的相关性分析　经 SPSS 软件计
算得到的分析结果见表 2。
162　3 期 晋豆 24 60Coγ射线诱变后代种子贮藏蛋白的研究
表 1 　60 Coγ射线诱变晋豆 24 后代贮藏蛋白亚基含量分析
Table 1 　Analysis of soybean storage protein content in the offspring mutants of Jindou 24 by 60 Coγ2rays irradiation
亚基
subunit
最大值
Max.
最小值
Min.
极差
range
平均数
average
方差
Var
标准差
Std
变异系数
C. V.
α′ 25189 4109 21180 11153 35129 5194 51153
α 29137 5131 24106 15106 52170 7126 48121
β 22152 7153 14199 14161 17171 4121 28180
γ 12136 1104 11132 6116 9130 3105 49148
总 7S
total 7S 67184 29115 38169 47136 107140 10136 21188
A3 20168 3189 16179 8179 15191 3199 45141
Acid 26173 8111 18162 18145 28138 5133 28189
Basic 38182 11124 27158 25140 94146 9172 38127
总 11S
total 11S 70185 32116 38169 52164 107140 10136 19169
11SΠ7S 2143 0147 1122 1122 0126 0151 41196
表 2 　60 Coγ射线诱变晋豆 24 后代亚基之间的相关系数分析
Table 2 　The correlation coefficients of soybean subunits in the offspring mutants of Jindou 24 by 60 Coγ2rays irradiation
α′ α β γ 总 7S
Total 7S A3 Acid Basic
总 11S
Total 11S 11SΠ7S
α′ 1
α
- 01191 1
β
- 0154433 01296 1
γ 0125 01126 01134 1
总 7S
Total 7S 01292 0174833 01341 0158033 1
A3 - 01198 01174 01179 01084 01106 1
Acid - 01202 - 01336 - 01302 - 0115
- 0151833 - 01207 1
Basic - 01119
- 0168533 - 01271 - 0157133 - 0182633 - 01409 3 01089 1
总 11S - 01292 - 0174833 - 01341 - 0158033 - 0110033 - 01106 0151833 0182633 1
Total 11S
11SΠ7S - 01292
- 0170933 - 01317 - 0159633 - 0196833 - 01098 01487 3 0180533 0196833 11000
　　结果表明 :总 7S 与α亚基 (0174833 ) 和γ亚基
(0158033 )在 0101 水平上达极显著相关 ;总 11S 与α( -
0174833 ) 、γ( - 0158033 ) 、总 7S 球蛋白 ( - 0110033 ) 在
0101 水平上达极显著负相关 ,总 11S 与 Acid (0151833 )
和 Basic (0182633 )在 0101 水平上达极显著正相关 ;11SΠ
7S与α亚基 ( - 0170933 ) 、γ亚基 ( - 0159633 ) 和总 7S 球
蛋白 ( - 0196833 ) 在 0101 水平上达极显著负相关 ,与
Basic (0180533 )和总 11S(0196833 )在 0101 水平上达极显
著正相关。
21213 　大豆球蛋白的 11SΠ7S 比值分析　由表 1 可知 ,
大豆球蛋白 11SΠ7S 的最大值和最小值分别为 2143 和
0147 ,平均值为 1122。从图 2 可以看出 ,大豆球蛋白
11SΠ7S 比值主要分布于 015～2 之间 ,但是最高值达
2143 ,是人工诱变后代 1 号材料 ,该材料是由尖叶对照
突变为圆叶的 ,株形好 ,较晚熟 ,并可以稳定遗传 ;11SΠ
7S 比值最低的材料是 21 号诱变后代 ,较早熟。说明
人工诱变后代间 11SΠ7S 差异较大。 图 2 　60 Coγ射线诱变后代球蛋白的 11SΠ7S比值Fig. 2 　The ration of 11SΠ7S storage protein in theoffspring of mutants by 60 Coγ2rays由人工诱变后代亚基间相关系数分析 (表 2) 可知 :11SΠ7S 与总 7S 球蛋白在 0101 水平上达极显著负相关 ( - 0196833 ) ,与总 11S 在 0101 水平上达极显著正相关 (0196833 ) 。可见 11SΠ7S 比值的提高可以提高 11S的组分含量。21214 　60 Coγ射线诱变后代球蛋白 11S 和 7S 组分聚类分析　对诱变后代 30 个材料的 11S 和 7S 组分进行
262 核　农　学　报 22 卷
系统聚类 ,可归为 3 大类 (图 3) 。
图 3 　晋豆 24 号 (CK)及诱变后代的
11S和 7S组分含量聚类分析
Fig. 3 　The cluster analysis of 11s and 7s fractions
content of CK and all offsprings
第 1 类包含 11 个材料。该类的 11S 组分含量较
高 ,其均值为 62116 % ; 7S 组分含量较低 , 均值为
37184 % ;11SΠ7S 比值较高 ,平均为 1170 ;α′亚基的含量
平均为 8139 % ,γ亚基的含量平均为 3190 % ,这两种亚
基的含量是 3 类中最低的 ;但 B 亚基的含量为 3 类中
最高 ,其 11 个材料的含量平均值为 34194 %。
第 2 类包含 6 个材料。该类材料的 11S 和 7S 组
分含量居中。11S 组分含量平均为 55137 % ;7S 组分含
量平均为 44163 % ;11SΠ7S 比值平均为 1125 ;α′亚基的
含量平均为 18139 % ,γ亚基的含量平均为 7167 % , 这
两种亚基的含量是 3 类中最高的 ;Basic 亚基的含量居
中 ,其 6 个材料的含量平均值为 28 %。
第 3 类包含 13 个材料。该类的 7S 组分含量较
高 , 均值为 56168 % ; 11S 组分含量较低 , 均值为
43132 % ;11SΠ7S 比值较低 ,平均为 0179 ;α′亚基和γ亚
基的平均含量为 11102 %、7138 % ,但 Basic 亚基的含量
为 3 类中最低 ,其 13 个材料的含量平均值为 15177 %。
上述分析表明 ,11S 和 7S 组分含量的分布可为大
豆诱变育种提供依据。
213 　60 Coγ射线诱变后代球蛋白含量 M4 和 M5 代综
合分析
对60 Coγ射线诱变后代选出的 30 个材料 (M4 代和
M5 代)中 11S 和 7S 球蛋白的组分含量、亚基组成及各
亚基的相对含量作了比较。图 4 和图 5 分别是 M4 代
和M5 代的球蛋白电泳图谱 ,由两图看出诱变 M4 和 M5
代品种的球蛋白在亚基组成和浓度上没有明显差异 ,所
分析的 30 个后代情况基本如此。由表 3 可以看出 ,11S
中的 Acid 亚基和Basic 亚基的平均数差值较大 ,分别为
6145 %和 4184 % ,7S 组分含量有所增加 ,而 11S 组分含
量有所下降。这可能是由于当年种植土壤受到胞囊线
虫的影响所致。有资料显示 ,大豆籽粒浸染病虫害后 ,
可溶性蛋白含量有所增加。总的来说 ,虽然两年间在温
度、光照、降水量上存在一定差异 ,但 11S 和 7S 球蛋白
的组分含量、亚基组成及各亚基的相对含量较稳定 ,说
明受两年间气候条件变化的影响较小。
图 4 　诱变 M4 代品种大豆贮藏蛋白电泳图谱
Fig. 4 　SDS2PAGE of soybean storage protein in M4 mutant
图 5 　诱变 M5 代品种大豆贮藏蛋白电泳图谱
Fig. 5 　SDS2PAGE of soybean storage protein in M5 mutants
362　3 期 晋豆 24 60Coγ射线诱变后代种子贮藏蛋白的研究
表 3 　11S和 7S及其各亚基含量的代间比较
Table 3 　Comparison of the contents of different subunits of 11s and 7s between M4 and M5
亚基
subnuits
材料
material
平均数
average
平均数差值
average margin
变幅
range
变异系数
C. V.
变异系数差值
C. V. margin
α′ M4 11153 1133 4109～25189 51153 28120
M5 12186 6197～18165 23133
α M4 15106 1111 5131～29137 48121 25185
M5 16117 10188～24195 22136
β M4 14161 1157 7153～22152 28180 0151
M5 13104 6195～19175 29131
γ M4 6116 1139 1104～12136 49148 20109
M5 7155 4138～12195 29139
A3 M4 8179 3186 3189～20168 45141 0107
M5 4193 1193～10173 45148
Acid M4 18145 6145 8111～26137 28189 11160
M5 24190 16143～34124 17129
Basic M4 25140 4184 11124～38182 38127 11106
M5 20156 12106～2918 27121
总 7S M4 47136 2126 29115～67184 21188 3180
Total 7S M5 49162 36151～6519 18108
总 11S M4 52164 2126 32116～70185 19169 1189
Total 11S M5 50138 3411～63148 17180
11SΠ7S M4 1122 0114 0147～2143 41196 6170
M5 1108 0152～1174 35126
3 　讨论
311 　60 Coγ射线诱变后代 11S 和 7S 亚基的变异
大豆种子蛋白中球蛋白占绝大部分 ,所以提高大
豆蛋白的含量和品质 ,主要是改变球蛋白的含量和球
蛋白的品质。诱变后代 SDS2PAGE 图谱显示 :在大豆
贮藏蛋白中 ,同一品种的不同亚基和不同品种同一亚
基间均有较大变异。人工诱变后代大豆贮藏蛋白亚基
11S和 7S 组分含量变异广泛 ,11S 与 7S 球蛋白相关系
数为 - 0110033 ,呈极显著负相关 ;11SΠ7S 与 11S 球蛋白
相关系数为 0196833 ,呈极显著正相关。所以从现有诱
变后代材料中筛选优良的大豆蛋白资源改良大豆品种
具有很大的潜力。
312 　现阶段大豆优质育种的目标
随着市场经济的发展 ,大豆优质育种显得尤为重
要 ,培育高蛋白品种是大豆育种重要目标之一。要提
高大豆的营养价值就需要提高大豆贮藏蛋白的含量和
质量 ,而含硫氨基酸含量是大豆营养品质提高的主要
限制因子 ,需要对其进行深入研究 ,以达到提高大豆蛋
白质营养价值的目的。所以现阶段就是要选育 11S 球
蛋白含量高或 11SΠ7S 高的大豆品种。诱变育种与传
统育种技术的有机结合在提高农作物品质、增强品种
的抗性等方面正发挥着重要作用 ,而且可以大大缩短
育种周期 ,提高育种效率。
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