全 文 ：此文于 1996 年 4 月 3 日收到。
吉林省科委基础研究资助项目。
辐照大豆诱发突变及其突变体的检测
于少华　李　梦　李国全　于　海
朴铁夫　原亚萍　陈　光　许耀奎
(吉林农业大学　长春　130118)
不同剂量的γ射线、电子束单因子及其与不同浓度的苯甲酰胺复因子处理大豆
种子 ,均能诱发其生育期、孕性和株高等农艺性状的突变 ,同时还能诱发蛋白质、氨基
酸等品质突变 ,而且复因子处理较单因子处理的突变频率高。此外 ,筛选出的不同类
型的突变体 ,其过氧化物酶活性及过氧化物酶同工酶酶谱均有明显差异。因此 ,可应
用过氧化物酶等同工酶酶谱分析法对突变体进行检测。
关键词 :大豆 　诱发突变 　突变体
前 言
提高突变频率 ,拓宽突变谱是突变育种工作迫切需要解决的问题。许多学者应用不同种
类的电离辐射单因子及其与化学诱变剂、修复抑制剂复因子处理 ,均能明显提高突变频率 ,拓
宽突变谱 ,并且已筛选出数以千计的突变体 ,培育出数以百计的优良品种[1 ] 。
突变体的品质分析是决定其实用价值的重要依据。许多学者在筛选抗病、高产突变体的
同时 ,很注重其品质分析[2 ] 。
突变体的早期检测是提高突变育种效率的有效途径之一。同工酶是一个良好的遗传标
记 ,因此 ,许多学者应用过氧化物酶和酯酶等同工酶酶谱法检测突变体[3 ] 。
本研究旨在寻找提高突变育种效率的有效途径 ,为品质育种提供宝贵的种质资源 ,并为突
变体的早期检测寻找有效方法。
材 料 与 方 法
材料 　长农五号大豆风干种子。
方法 　11 突变体的筛选 :取长农五号风干种子 (约 4000g) ,分别用60 Coγ射线 (剂量为
120、160 和 200 Gy) 、电子束 (剂量为 180、290 和 450 Gy) 辐照 ,辐照后立即用苯甲酰胺溶液 (浓
度为 0、5 和 10mmol/ L)处理 ,用自来水充分冲洗 ,分别播种于田间小区 ,其垅长 610m ,垅宽
0165m ,株距 0106m ,每个处理播 3 垅 ,3 次重复 ,随机区组排列。以未经辐照为对照。M1 按处
理收获。M2 按处理播种 ,小区设置同 M1 。成熟期调查各种农艺性状的突变 ,统计其频率 ,同
921　核 农 学 报　1997 ,11 (3) :129～134Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
时筛选突变单株。M3 、M4 按株系种植 ,并进一步筛选农艺性状稳定的突变品系。
21 突变体蛋白质、氨基酸含量分析 :用凯氏定氮仪测定蛋白质含量 (半微量凯氏定氮法) ,
用日立 835250 型氨基酸自动分析仪测定氨基酸含量。
31 过氧化物酶同工酶酶谱分析 :每个突变体取 200 粒 ,分别播于田间小区 ,其垅长 610m ,
垅宽 0165m ,每垅播 100 粒 ,两次重复。待真叶生出时 ,取真叶及其茎生长点制样。每 100mg
样品加 018ml Tris2甘氨酸电极缓冲液 (p H8. 3) ,在冰浴下研磨 ,9500r/ min 离心 10min ,取其上
清液备用。
采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳。分离胶浓度为 7 % ,浓缩胶浓度 4 %。进样量 20μl。醋
酸联苯胺法染色。
41 过氧化物酶活性测定 :取上述酶提取液 50μl 于 50ml 三角瓶内 ,每瓶加入 18ml 蒸馏水 ,
7ml 愈创木酚 ,在 20 ℃恒温下预热 5min ,再加入 1ml 过氧化氢使之与酶反应 ,15min 后测吸光
度。
结 果 与 分 析
(一) 60Coγ射线、电子束与苯甲酰胺单因子及其复因子处理对大豆的诱变作用
表 1 表明 ,60Coγ射线、电子束单因子处理 ,及其与苯甲酰胺复因子处理 ,均能诱发大豆突
变 ,复因子处理较单因子处理的突变频率高 ,其中较高剂量的电离辐射与较低浓度的苯甲酰胺
复合处理 ,其诱变效果最好。例如 ,200 Gy 的60 Coγ射线与 5mmol/ L 的苯甲酰胺复合处理 ,其
总突变频率为 10165 ±0173 % ;290 Gy 的电子束与 5mmol/ L 的苯甲酰胺复合处理 ,其总突变频
率为 7178 ±0149 % ,分别比60Coγ射线、电子束单因子处理提高 29710 %和 32149 %。
(二) 突变体农艺性状的变异
从表 2 可看出 ,经上述处理可产生各种类型突变 ,其中分枝多的突变体 12224、14242 和
14226 的分枝数较对照分别增长 12711 %、12711 %和 10010 % ,其产量分别增长 712 %、1214 %
和 1910 % ;早熟突变体 8232、1427 和 10233 均比对照早熟 15 天以上 ,其产量分别比对照下降
5013 %、15516 %和 3911 % ;半不孕突变体 10242、8211 和 12218 孕性明显降低。
(三) 突变体蛋白质及氨基酸含量变异
从表 3 可看出 ,各突变体与对照品种相比 ,蛋白质及氨基酸含量均有明显差异 ,尤其是农
艺性状较好的突变体 (如 12224) ,其蛋白质、总氨基酸和必需氨基酸含量分别比对照增加
4158 %、9126 %和 7131 % ,而农艺性状较差的突变体 (如 12218) ,则分别比对照降低 7102 %、
0150 %和 3110 %。上述结果表明 ,无论γ射线、电子束单因子处理 ,或与苯甲酰胺复因子处
理 ,均可诱发大豆蛋白质、总氨基酸及必需氨基酸含量发生突变 ,并与农艺性状的突变密切相
关。
(四) 突变体过氧化物酶活性的改变
11 过氧化物酶活性 :从图 1 可看出 ,某些类型的突变体 ,过氧化物酶活性较亲本有明显的
改变 ,农艺性状变化较大的突变体 ,其酶活性明显增强 ,尤以半不孕突变体 (如 10242) 增强更
明显。
031 核　农　学　报 11 卷
表 3 　突变体蛋白质及氨基酸含量的变异
Table 3 　The content of proteins and amino acids in soybean mutants ( %)
序号
No.
突变体
Mutant
　　蛋白质 Protein 　　
% Comparison with CK
　总氨基酸 Total amino acid 　
% Comparison with CK
必需氨基酸 Necessary amino acid
% Comparison with CK
1 12224 40. 63 4. 58 32. 793 9. 26 14. 437 7. 31
2 10235 39. 04 0. 70 32. 270 7. 52 14. 305 6. 48
3 10242 39. 09 0. 77 30. 367 1. 18 13. 390 - 0. 47
4 8232 39. 45 1. 80 32. 976 9. 87 14. 352 6. 68
5 8211 39. 07 0. 77 31. 608 5. 35 13. 760 2. 28
6 长农五号Changnong 5 38. 77 - 30. 013 - 13. 453 -
7 14226 38. 59 - 0. 46 31. 727 5. 71 13. 744 2. 16
8 14242 38. 67 - 0. 26 31. 125 7. 04 13. 953 3. 72
9 1427 38. 50 - 0. 70 26. 374 - 12. 13 11. 394 - 15. 31
10 12218 36. 05 - 7. 02 29. 863 - 0. 50 13. 063 - 3. 1
21 过氧化物酶同工酶酶谱 :从图 2 可看出 ,突变体及其亲本的过氧化物酶同工酶酶谱分
A、B、C3 个带区 ,不同类型突变体的谱带宽度、颜色、条数与亲本比较 ,均有明显改变 ,特别是
农艺性状变化较大的突变体 (如半不孕突变体 10242) ,其谱带条数改变较为明显 ,在 B 带区 Rf
值为 0153 处少 1 条谱带 ,而在 C 带区 Rf 值为 0183 处却多 1 条谱带。分枝多突变体 (14226)
在 C 带区 Rf 值为 0172 处少 1 条谱带。分枝多突变体 (14242)与亲本相比 ,其谱带明显加宽和
加深 ,表明过氧化物酶活性增强。
上述结果表明 ,入选突变体的农艺性状与亲本的明显差异是由突变所致。
图 1 　突变体过氧化物酶活性
Fig. 1 　Activity of POD in mutant
突变体序号 (见表 2)
No. of mutant (see Table 2)
图 2 　突变体过氧化物酶同工酶酶谱的变化
Fig. 2 　The spectrums of POD isozymes in mutant
突变体序号 (见表 2)
No. of mutant (see Table 2)
讨 论
Киpиллова等人在中国仓鼠 CHCKL 细胞等材料上应用 ADP2核糖基化抑制剂 ———苯酰
331　3 期 辐照大豆诱发突变及其突变体的检测
胺类物质的研究结果表明 ,苯酰胺类物质能够抑制 DNA 辐射损伤的修复[4 ] 。本研究在大豆
上应用苯甲酰胺与60Coγ射线、电子束复合处理 ,其结果进一步表明 ,苯甲酰胺能明显抑制辐
射损伤的修复 ,提高突变频率 ,并筛选出各种类型的突变体。ADP2核糖基化在辐射损伤的修
复中起一定作用。多聚 ADP2核糖〔Poly (ADP2ribose)〕及多聚 (ADP2核糖) 聚合酶〔polymerase
poly (ADP2ribose)〕参与辐射损伤的修复过程。多聚 ADP2核糖聚合酶是含锌的结合蛋白 ,它能
特异地识别 DNA 单链断裂 ,并在单链断裂位置与 DNA 结合。苯甲酰胺能影响多聚 ADP2核
糖聚合酶的活性 ,亦即影响 DNA 的损伤修复。因此 ,苯甲酰胺能导致突变的产生 ,提高突变
频率[5 ] 。
许多学者业已证明 ,利用同工酶酶谱分析法可以研究生物的遗传结构和变异 ,它可以作为
遗传标记。酶在结构上的差别主要来源于基因 ,基因产生变异 ,即突变 ,是指遗传物质的结构
发生改变 ,这必然使酶的结构形式发生改变 ,即酶谱发生改变。酶对代谢的调节具有重要作
用 ,最后表现为生物性状的差异。在本文中 ,供试突变体的农艺性状变异比较明显 ,其过氧化
物酶同工酶酶谱也有明显的改变 ,因此可以认为 ,利用同工酶酶谱分析法能检测突变体。
参 考 文 献
1 　Micke A. Induced mutations for crop improvement . Mutation Breeding Review , 1990 , (7) :1～28
2 　翟凤林等. 作物品质育种. 北京 :农业出版社 ,1991 ,143～146
3 　于秀普等. 大豆化学诱发突变体的胚芽过氧化物酶同工酶等电聚焦电泳分析. 大豆科学 ,1994 , (4) :371～374
4 　Кupиллова. ВлияниеингибиторовАДФ2рuбозилрованиенавосстновленuемитотибескогоцикланарепарациюДНКпосле
деǔствияионuзирующеǔрадиацuявклеткахитаǔскогохомчка. Цuтологпя, 1990 ,32 (1) :79～86
5 　De murcia G. Poly (ADP2ribose) polymerase , a zincfinger protein which specifcally recognizes a single2strand break on DNA.
Int J Radiat Biol , 1990 , 57 (6) :1271
6 　张维强等. 用60Coγ射线辐照玉米花粉对玉米籽粒中同工酶遗传变异的影响. 原子能农业应用 ,1985 ,增刊 ;255～259
MUTATION IND UCED BYγ2IRRADIATION,
EL ECTRON BEAM AND BENZAMIDE IN SOYBEAN
Yu Shaohua 　Li Meng 　Li Guoquan 　Yu Hai
Piao Tiefu 　Yuan Yaping 　Chen Guang 　Xu Yaokui
( Jili n A gricult ure U niversity , Changchun 　130118)
ABSTRACT
Mutations in growth period , fertil ity , plant height and character of protein , amino acid
have been induced by using single and combined treatment ofγ2ray , electron with benzamide to
soybean seeds and variant mutants have been obtained. The result showed that the combined
treatment increased the mutation frequency. Activity and spectrums of POD iszymes among the
mutants are obviously different.
Key words :Mutation , soybean ,γ2irradiation , electron , benzamide
431 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1997 ,11 (3) :129～134