全 文 ：文章编号 :100028551 (2006) 032208203
叠氮化钠对大豆 M1 的生物学诱变效应
姜振峰1 　刘志华2 　李文滨1 　徐德衡3 　滕　刚4
(11 东北农业大学大豆研究所 ,黑龙江 哈尔滨　150030 ;21 中科院南京土壤所 ,江苏 南京　210008 ;
31 黑河市气象局 ,黑龙江 黑河　164300 ;41 哈尔滨市益农生化制品开发有限公司 ,黑龙江 哈尔滨　150078)
摘 　要 :用 0104 %的化学诱变剂叠氮化钠处理大豆品种黑农 37、抗线 2 号、东农 42 号、东农 92 - 070 和东
农 44 号 ,M1 代田间调查发现处理后的植株成活率降低 ,有矮化和晚熟现象。室内考种发现 :株高、主茎
节数、分枝数、单株粒数、单株重和百粒重处理后的平均数和均数标准误的值与对照相比 ,变异范围均增
加。SDS - PAGE分析表明有贮藏蛋白亚基缺失体出现。因此 ,利用化学诱变剂叠氮化钠处理大豆种子
是研究大豆化学诱变效应的有效途径之一。
关键词 :大豆 ;NaN3 ;M1 代 ;农艺性状 ;贮藏蛋白
M1 MUTAGENIC EFFECT ON SOYBEAN INDUCED BY Na N3
J IANG Zhen2feng1 　LIU Zhi2hua2 　LI Wen2bin1 　XU De2heng3 　TENG Gang4
(11 Soybean Research Institute , Northeast Agricultural University , Harbin , Heilongjiang 　150030 ;
21 The Institute of Soil Science , Chinese Academy of Sciences , Nanjing , Jiangsu , 　210008 ;
31 Weather Bureau of Heihe , Heihe , Heilongjiang 　164300 ; 41 Yinong Chemicals Company Ltd. Harbin , Heilongjiang 　150078)
Abstract :NaN3 of concentration 0104 % was used to treat the soybean varieties Heinong 37 , Kangxian 2 , Dongnong 42 ,
Dongnong 92-070 and Dongnong 441 In the M1 generation , the survival numbers of soybean plants induced by NaN3 are fewer
than that of the contrast ; a few dwarf soybean plants and plants maturated later were found. In the experiment , the average
and the standard error of the culm length , node number , tiller number , individual seeds , individual seeds’weight and
hundred seeds’weight were different from the contrast , and the protein subunit lack can be identified in the gel of SDS- PAGE ,
it is concluded that the variation of the traits were enlarged by NaN3 treatment , which provide an effective method to research
the chemically mutagenic effect for soybean.
Key words :soybean ;NaN3 ;M1 generation ;mutagenic effect
收稿日期 :2005208218
基金项目 :黑龙江省教委课题 (10551037)
作者简介 :姜振峰 (19762) ,男 ,黑龙江五大连池人 ,助教 ,从事大豆种质资源创新与生物学研究。Email : jiangzhenfeng123435 @yahoo. com. cn　　从 Spence 1965 年发现叠氮化钠 (NaN3 ) 对大麦的诱变作用以来 ,国内外的许多研究者对叠氮化钠在农作物上的诱变作用进行了广泛的研究 ,特别在禾本科作物 (大麦、小麦、水稻) [1～3 ] 方面取得了一系列的成果。而对叠氮化钠诱变大豆效应的研究 ,研究者大多局限在产量、蛋白和油分含量等性状以及组织培养[4 ]方面 ,进行大豆 M1 生物学诱变效应研究的文献很少。 而且 ,叠氮化钠是一种有效的化学诱变剂 ,可以引起基因突变 ,只作用于复制中的 DNA ,与 DNA 作用的方式是碱基替换 ,染色体畸变的概率非常低[5 ,6 ] ,易于获得稳定遗传的材料和进行后续生物学研究 ,因此 ,有必要对其诱变大豆 M1 生物学效应进行研究 ,为进一步开展大豆分子生物学研究和诱变育种工作提供依据。本试验选用诱变率较高的叠氮化钠作为诱变剂 ,
802　 核 农 学 报　2006 ,20 (3) :208～210Journal of Nuclear Agricultural Sciences
对大豆材料进行诱变处理 ,探讨叠氮化钠对大豆 M1
的生物学诱变效应。
1 　材料和方法
111 　试验材料
本试验选用黑农 37 号、抗线 2 号、东农 42 号、东
农 922070 和东农 44 号大豆品种作为诱变材料 ;选用的
诱变剂为叠氮化钠 ,浓度为 0104 %[7 ] 。
112 　试验方法
2004 年 4 月 27 日 ,将精选的大豆种子用 0104 %的
叠氮化钠溶液[7 ]浸泡 12h ,然后用自来水反复冲洗 2h ,
对照用不含叠氮化钠的自来水浸泡 12h ,后续处理同
诱变种子。最后待大豆种皮晾干后用机械开沟 ,人工
点播 (带橡胶手套) 。每个品种播种粒数均为 3060 粒 ,
各种植一个小区 (66 行) ,3m 行长 ,逢 0 (即第 10 行、20
行⋯⋯) 设对照 ,对照品种和小区内品种相同 ,株距
6cm ,行距 70cm ,播深为 5cm。M1 代植株生育期间田间
调查花色、叶形、株高、熟期等性状和植株形态变化。
室内考种内容包括主茎节数、分枝数、单株粒数、单株
粒重、百粒重、种脐色等性状。贮藏蛋白采用线形梯度
SDS - PAGE[8 ] 进行分析。实验数据分析采用 EXCEL
和 SPSS 进行。
2 　结果与分析
211 　成活率分析
2004 年 6 月 29 日调查各品种 M1 代成活率 ,从表
1 中可以看出各品种间的成活率有明显差异。在所试
品种中抗线 2 号成活率最低 ,为 1199 % ,黑农 37、东农
42 号和东农 922070 居中为 6183 %～17158 % ,东农 44
号的成活率最高 ,达到 78176 %。由此可以初步推断 ,
叠氮化钠对不同大豆品种的化学诱变效果不同。
212 　叠氮化钠诱变 M1 代大豆单株的形态变化
21211 　植株矮化分析 　大豆成株后调查矮化 ( ≤正常
株的 50 %) 的株数 ,结果见表 1。东农 44 号是早熟大
豆品种 ,在哈尔滨地区种植植株比较矮 ,本试验中没有
得到明显矮化的植株。其余大豆品种均有数目不等的
矮化单株 ,矮化率最低是东农 42 号 ,抗线 2 号、黑农 37
号与东农 922070 的矮化率分别为 2113 %、7118 %、
19109 % ,品种间差异明显。
表 1 　叠氮化钠处理大豆品种 M1 代成活率和矮化率
品种 播种粒数(粒)
成活株数
(株)
成活率
( %)
矮化株数
(株)
矮化率
( %)
抗线 2 号 3060 61 1199 13 21131
黑农 37 号 3060 209 6183 15 7118
东农 42 号 3060 538 17158 19 3153
东农 922070 3060 372 12116 71 19109
东农 44 号 3060 2410 78176 - -
21212 　植株基部发生弯曲现象 　经叠氮化钠处理的
大豆品种种子成活成株后部分单株的基部发生弯曲。
所有大豆品种均有这种现象发生。
21213 　晚熟现象　部分大豆品种经叠氮化钠处理后 ,
M1 代发生成熟推迟 (比对照晚 3d 以上) 的现象。原因
可能是由于叠氮化钠对植物生长的抑制作用或者发生
基因突变造成大豆植株生长延迟。
21214 　植株茎尖生长点坏死现象 　调查发现 ,有些大
豆品种的 M1 代生长少数几节后茎尖生长点坏死 ,从
其下部某节重新产生至少两个分枝 ,形成植株 ,造成植
株弱小、分枝比主茎高和植株矮化现象。
213 　室内考种分析
每个品种随机抽取 50 株进行室内考种 ,内容为大
豆植株主茎节数、分枝数、单株粒数、单株粒重、百粒重、
种脐色等性状。结果见表 2。从表 2 中可以看出 ,株高、
主茎节数、分枝数、单株粒数、单株重、百粒重几个性状
的诱变处理平均值 (50 株)和对照均有差异 ,其中 ,株高
普遍降低 ,其他性状有增有减 ,说明叠氮化钠的诱导趋
势不确定 ,但是和对照相比 ,各性状处理效应变异范围
均有不同程度的增加。另外脐色没有明显变化。
214 　种子贮藏蛋白亚基电泳分析
图 1 为大豆品种东农 42 号诱变处理后不同单株
成熟种子贮藏蛋白 SDS2PGAE图谱 ,从图中可以看出 ,
图 1 　东农 42 号大豆种子贮藏蛋白亚基 SDS2PAGE分析
1、2 为东农 42 号的 CK;3～14 为东农 42 处理
902　3 期 叠氮化钠对大豆 M1 的生物学诱变效应
不同单株间种子的贮藏蛋白亚基含量明显不同。图中
箭头所指示的位置存在亚基 (脂肪氧化酶)含量降低的
现象。其他品种没有发现明显变化。
表 2 　室内考种分析表
品种 株高 (cm) 主茎节数 分枝数 单株粒数 单株重 (g) 百粒重 (g) 脐色
抗线 2 号 处理 53150 ±6100 12100 ±2142 1186 ±0145 155171 ±28130 26139 ±4151 17128 ±0136 褐色
对照 66153 ±4103 11123 ±1102 0151 ±0135 148152 ±23162 25193 ±4101 17104 ±0128 褐色
黑农 37 号 处理 59158 ±1180 15169 ±0162 0191 ±0119 142180 ±10156 26168 ±2101 18187 ±0138 无色
对照 69165 ±0179 15130 ±0132 0120 ±0112 140190 ±9146 26140 ±1177 18182 ±0110 无色
东农 42 号 处理 74185 ±9162 19118 ±1189 0180 ±0168 153125 ±16186 26137 ±2196 17121 ±0128 无色
对照 82127 ±4167 21100 ±1167 1100 ±0143 173106 ±12165 29184 ±2105 17124 ±0119 无色
东农 922070 处理 6815 ±11185 17125 ±2183 2156 ±0177 143133 ±21149 22181 ±3150 15191 ±0139 褐色
对照 71105 ±9128 18133 ±2151 2132 ±0161 158112 ±17123 24179 ±2179 15168 ±0125 褐色
东农 44 号 处理 39140 ±6119 13100 ±1116 1160 ±0151 62140 ±16119 11114 ±2187 17185 ±0174 无色
对照 41116 ±5197 14146 ±0196 1182 ±0144 68187 ±13131 12139 ±2146 17199 ±0155 无色
3 　讨论
王萍等研究表明 ,叠氮化钠能够引起油葵的生理
损伤 ,损伤效应随浓度增加而提高。而且叠氮化钠抑
制过氧化氢酶活性 ,使细胞代谢迟缓 ,幼苗生长延
滞[6 ] 。这可能是叠氮化钠处理后大豆出现矮化现象的
生理原因。而且本研究出现的矮化和植株基部弯曲现
象和郝再彬博士研究结果一致[11 ] 。说明矮化和弯曲
不是偶然的 ,有其生理生化上的原因 ,有待于进一步研
究说明。
各性状室内考种平均值分析表明叠氮化钠诱变处
理使大豆室内考种各项指标变异增大 ,增加了出现新
变异的概率 ,这个分析结果和 Ricardo Montalván 等的研
究结果一致[8 ] ,为大豆种质资源的拓宽提供了一条有
效的途径。本试验中 ,株高的变异最为明显 ,得到一批
株高比对照矮 50 %的材料 ,若后续鉴定能稳定遗传 ,
可以为大豆密植提供品种资源 ,也为大豆株高生物学
研究提供充分的材料基础。但是主茎节数、分枝数、单
株粒数、单株重和百粒重等农艺性状的变异较小 ,可以
考虑采用结合苯甲酰胺抑制突变修复来增加叠氮化钠
诱变的效率[3 ] ,以获得更丰富的大豆突变材料。
线性梯度 SDS2PAGE主要用于测定蛋白质亚基分
子量和浓度 ,与光散射、渗透压、超离心 (沉降平衡技
术) 、层析方法 (凝胶过滤) 、色谱及质谱等技术方法相
比 ,它不需要昂贵的仪器设备 ,而且操作简便 ,能在短
时间内得到可靠的分析结果 ,有较高的重复性 ,且不需
要非常纯的样品 ,是目前为大家所接受的一种用于测
定蛋白质亚基分子量和含量的最好方法[9 ,10 ] 。本文利
用线性梯度 SDS2PAGE 表明 ,诱变后的大豆品种间贮
藏蛋白亚基间含量存在差异 ,而且有亚基含量降低现
象出现。这种现象的机理有待于进一步研究分析。
已有研究表明 ,能够从化学诱变剂叠氮化钠或
EMS 处理的大豆后代中选择出有价值个体[7 ,11 ] ,因此 ,
我们期望利用叠氮化钠的高效诱变效应 ,通过对 M1
代诱变效应研究以及后续遗传鉴定为大豆生物学研究
和育种提供资源材料。
参考文献 :
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