全 文 ：第 4 期
N o
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4 A C T A
地 学 报
A G R E S T IA S IN IC A
1 9 9 9 年
1)e c
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1 2 月
1 9 9 9
不同首楷品种主根受伤后同工酶变化
马其东 高振生 洪缓曾 王培
(中国农业大学草地研究所 , 北京 1 0 0 0 9 4)
摘要 : 研究根系发育能力不同的 首蓓品种在主根受到伤害时同工酶的变化规律 。 结果表
明 , 主根受伤前 , 根系发育能力强 、中和弱的无棣 、陇东和北疆首蓓 , 处理与对照间脂酶和超氧化
物歧化酶同工酶无明显差异 , 根组织脂酶同工酶的酶带数多于叶片 。 根组织和叶片超氧化物歧
化酶同工酶的酶带数相同 。 主根受伤后 , 无棣和陇东首楷根组织脂酶同工酶的酶带数均比对照
多 1 个 , 但二者的变化方式不同 。 无棣首楷叶片脂酶同工酶的酶带数也多于对照 , 无棣和陇东首
楷根组织超氧化物歧化酶同工酶的酶带数均比对照多 2 个 , 酶带出现的位置基本一致 。 结果表
明 , 脂酶和超氧化物歧化酶同工酶与首蓓侧根性状的基因表达有关 。
关健词 : 首楷 ; 根系发育能力 ; 同工酶
1 引言
有关首蓓同工酶分析的研究报道较多 。 在酶与首楷抗逆性关系方面 , K ra smi k (1 9 7 8) 用
同工酶谱研究首蓓抗寒性与生理过程的相关性 , 认为醋酶和过氧化物酶同工酶谱带及其活
性与抗寒性成显著正相关 , 周瑞莲等(1 9 9 1) 发现超氧化物歧化酶同工酶的活性与首蓓抗旱
性成正比 。 在种质鉴定方面 , Q ui ro S (1 9 8 0) 指出 , 用叶组织过氧化物酶和醋酶同工酶区别 4
倍体和 6 倍体植株非常有效 。吴永敷等 (1 9 8 8) 分析了 10 个首楷品种种子和幼 叶过氧化物酶
和醋酶同工酶 , 发现过氧化物酶同工酶的谱带数 为 4一 5 条 , 醋酶同工酶的谱带数为 4 一 7
条 , 指出酶谱的表现与首楷品种的地理分布具有一定的相关性 。谢雪菊 (1 9 9 6) 发现不同首稽
地方品种间和品种内单株间均存在明显差异 。因此 , 许多学者均认为过氧化物酶和酷酶同工
酶可以用于首楷种和品种间的鉴定 。在遗传分析方面 , Q u iro s (1 9 8 3) 分析了首蓓基因的连锁
结构 ,发现紫花首信(Me di ca g 。 : at l’v a L . )和黄花首荷 (材亡dt’ca go fa zca ta L . )均有 4 条过氧
化物酶同工酶主带 , 分别受 4 个连锁复等位基因的控制 , 认为两者是属于同一个种的不同生
卜态型 ,并就首楷的最大杂合性 、复等位基因以及首蓓四倍体的特性等方面作了研究 。 薇岭等
(1 9 8 5) 对过氧化物酶同工酶进行研究 , 发现草原一号杂花首楷帆夕七di ca go 阴ed ia Pe rs . )出
现两亲本所没有的杂种酶谱 , 指出过氧化物酶同工酶因品种间亲缘关系的远近而异 。高振生
(1 9 9 4) 在研究根萦型和非根粟型首楷的醋酶同工酶后指出 , 有根孽植株根组织酷酶同工酶
的酶谱明显区别于无根萦植株 。
本试验主要研究根系发育能力不同的首蓓品种在主根受伤前 、后同工酶的变化规律 , 分
析根系发育能力强 、中和弱和首楷品种不同器官同工酶的异同 , 侧根发生性状与同工酶的关
系 。为了解首猎侧根发生的生理生化机制 ,筛选适宜黄河三角洲地区种植的高产首蓓品种提
供理论依据 。
2
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1
材料与方法
供试材料为无棣首蓓 (Me di ca go 、。ti va L
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W
u d i)
、陇东首蓓 (对七d ic a g o : a tiv a L
2 5 8 草 地 学 报 2 9 9 9 年
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L o n g d o n g )和北疆首信 (Me d ie a g o s a t iv a L
.
e v
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B e ijia n g )
, 分别作为根系发育能力强 、中
和弱的代表性品种 。
种子来源于中国农业科学院畜牧研究所饲料室和中国农业大学动物科技学院草地研究所 。
2
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2 试验采用 Chr ist ie (1 9 9 6) 的方法 ,具体的步骤是 : 将发芽纸放入 20 c m x 30 c m 的硬质塑
料袋中 , 在恒温光照培养箱中育苗后 , 挑选健壮幼苗放入袋中 , 每袋 6 株 , 每个品种设处理
(伤害主根 )和对照 (不伤害主根 )两个组 。 在恒温 21 ℃ , 光照 10 小时的条件下 , 每日早晚浇
水一次 , 3 天浇一次营养液 , 营养液配方见表 1 。 生长 4 周后 , 将处理组的主根切至 4c m 长 ,
分别于处理前 、后 1 和 2 周时取样测定 , 样品均为五个单株混合样 。
2
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3 同工酶分析方法
采用 D Y Y 一3 型垂直平板不连续的聚丙烯酞胺凝胶电泳方法 。
2
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3
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1 醋酶 (E S T )同工酶的凝胶缓冲液系统为 T ri s 一柠檬酸 , 分离胶浓度 10 % (P H 一 8 . 9 ) ,
浓缩胶浓度 4 % (P H 一 6 . 8 ) 。 电极缓冲液采用低离子强度电泳液 (p H 一 8 . 7 ) 。 染色采用乙酸
染色法 。
2
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3
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2 超氧化物歧化酶 (S O D )同工酶的凝胶缓冲液系统为 T ri s 一H CI , 分离胶浓度 12 %
(pH 一 5 . 9 ) , 浓缩胶浓度 3 . 7 5 % (p H = 6 . 8 ) 。 电极缓冲液是 T r is 6 o g + 甘氨酸 2 5 . 5 9 用蒸溜
水定容至 l0 0 0 m L (p H 一 8 . 3 ) 。 染色方法为 N B T 染色法 。
表 1 营养液配方
T a b le 1 Pr e s e rip tio n s o f n u tr itio n (m L / L )
药品
M ed ie a m e n t
用量
A m o u n t o f
m e d ie a m e n t
药品
M ed ie a m e n t
用量
A m o u n t o f
m e d ie a m e n t
药品
M ed ie am e n t
用量
A m o u n t o f
m e d ie a m e n t
N H ; N O 3
K N O 3
K H ZPO 4
C a C12
.
ZH ZO
M 义5 0 4
.
7 H ZO
1 6 5 0
1 9 0 0
1 7 0
4 4 0
3 7 0
K I
M n S《〕4 . 4 H 2 0
N a ZM o O 4
.
2 H 2 0
C o C 12
.
6 H ZO
H 3B O 3
0
.
8 3
2 2 3
0
.
2 5
0
.
0 2 5
6 2
Z n SO 4
.
7 H 2 0
C u SO 二 5 H 20
N a 2
.
E D T A
Fe SO ;
.
7 H ZO
8
。
6
0
。
0 2 5
3 7
.
2 3
2 7
.
9 5
3 结果与分析
3
.
1 根组织错酶 (E S T )同工酶
3
.
1
.
1 三个首楷品种在主根受伤前 , 品种内处理与对照根系脂酶同工酶的谱带间差异不明
显 。品种间存在一定差异 , 均有各自的酶谱类型 , 而且每个品种的酶谱数目也不完全相同 。此
时共出现 10 个酶带 , 其中无棣首楷出现 8 个酶谱类型 , 包括该品种 3 个特有类型 , 陇东首楷有 6
个 , 无特有类型 , 北疆首蓓有 7 个 , 包括 1 个特有型 。
3
.
1
.
2 处理 1 周后 , 无棣首楷与对照根系脂酶同工酶酶谱类型的总数相同 , 但在位置上发
生了变化 , 陇东首蓓比对照多 1 个酶谱类型 , 北疆首楷与对照之间没有差异 。 2 周处理后 , 无
棣和 陇东首稽的酶谱类型数目分别比各自的对照增加 1 个 (见图 1 ) , 对照的酶谱类型数 目
在这两周内未发生变化 。说明处理后无棣和 陇东首楷根系脂酶 同工酶均发生变化 ,但二者的
变化时间和方式并不完全相同 , 以无棣首蓓的酶谱类型数目最多 。这暗示根组织脂酶同工酶
可能与侧根发生的基因表达有关 。
3
.
2 叶 片酉旨酶 同工酶
3 2
.
1 主根伤害前 , 品种内处理与对照叶片脂酶同工酶之间的差异不明显 , 与根组织的结


第 4 期 马其东等 : 根系发育能力不同首楷植株的同工酶分析
达 。周时佳等(1 9 8 5) 分析脂酶同工酶 , 找出太谷核不育小麦可育与不可育植株雄蕊发育过程
中产生差异的时期 。 张辉等(1 9 1) 发现核不育亚麻可育与不可育植株雄蕊的脂酶同工酶酶
谱之间存在着明显差异 , 并据此推断出雄性不育基因调控同工酶的形成 ,从而影响相应组织
和器官的生长发育 。 本研究发现 , 根系发育能力强和 中等的首楷品种 , 处理与对照根组织和
叶片脂酶同工酶均显现出一定的差异 , 同时 , 两种首信的变化并不完全相同 , 根系发育能力
弱的北疆首蓓却没有差异 ,这有可能表示根系发育能力强和弱的首蓓品种间存在着根本区
别 , 从而引起二者在处理后脂酶同工酶谱带的不同 , 即根 系发育能力强的无棣首信根组织潜
在有侧根的原生分生组织 , 使无棣首蓓在主根受伤后 ,根组织和叶片脂酶同工酶的谱带数 目
增多 , 从而产生大量侧根 。 说明脂酶与侧根发生性状的基因表达有一定的关系 。
4
.
4 超氧化物岐化酶是一切需氧有机体普遍存在的一种含金属酶类 , 能够使有害的超氧自
由基发生歧化反应生成过氧化氢和氧气 (0 2 一十 0 2 一 + ZH + 一 > H ZO Z + 0 2 ) , 在控制脂质过氧
化 , 防止膜系统受到伤害等方面有一定的保护作用 , 与植物的某些抗性有关 , 并有抗衰老作
用 (周瑞莲等 , 1 9 9 1 ) 。 高振生 (1 9 94 )对根孽与非根孽首楷 , 谢雪菊 (1 9 9 6 )对不同首信地方品
种超氧化物歧化酶同工酶进行研究 , 指 出首蓓品种均具有相同的超氧化物歧化酶同工酶的
酶谱类型 , 结果表明 , 3 个品种对照超氧化物歧化酶同工酶的酶谱均一致 , 同时 , 处理组叶片
超氧化物歧化酶同工酶的酶谱类型也未发生变化 , 而无棣和陇东首稽在处理后根组织超氧
化物歧化酶同工酶的酶谱类型发生了明显的变化 。说明这两个品种在主根受到伤害后 , 通过
酶谱数 目的增多 , 提高了对这种伤害的抗性 , 暗示 出根组织超氧化物歧化酶同工酶的变化与
侧根发生性状之间存在密切关系 。
4
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5 首着品种间与品种 内植株 间的同工酶
首蓓属于同源四倍体 , 是典型的异花授粉植物 。 因此 , 品种间以及同一品种 内个体间存
在有一定的基因型差异 。扬太兴等 (1 9 9 1) 发现玉米自交系各单株之间的酶谱类型有差异 , 后
来又在小麦 、黑麦 、小黑麦 、烟草 、大豆 、谷子 、高粱和水稻等多种作物 品种内发现植株间也存
在差异 , 认为这是 “酶谱纯度 ”不纯现象 。高振生 (1 9 94 )对根粟首蓓同一品种内不同单株脂酶
和过氧化物酶 (P O D )同工酶的研究中发现存在有差异 。谢雪菊 (1 9 9 6 )对 18 个首蓓单株的研
究发现同一品种单株间有明显差异 。 尽管同一品种不同植株间脂酶同工酶的酶谱类型存在
差异 , 但是高振生 (1 9 9 4) 指 出混合样品脂酶同工酶的酶谱类型也存在明显差异 。本试验均采
用 5 个单株的混合样品 ,未能完全详细地描绘出每一个品种所有的酶谱类型 , 但是仍然可以
看出根系发育能力强和中等的无棣和陇东首蓓 , 处理与对照间脂酶和超氧化物歧化酶同工
酶均存在明显的差异 。 该结果与高振生 1 9 9 4 年研究结果相同 。
5 小结
5
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1 主根受伤前 , 不同首蓓品种内处理与对照之 间脂酶和超氧化物歧化酶同工酶的酶谱类
型均无明显差异 。 根组织脂酶同工酶的酶带数 目多于叶片 。 品种间脂酶同工酶的酶谱类型
也存在一定差异 , 其中 , 无棣首楷的酶带数目最多 。 根组织和 叶片超氧化物歧化酶同工酶的
酶带数目相同 , 品种间超氧化物歧化酶同工酶的酶谱类型无差异 。
5
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2 主根受伤后 , 无棣和陇东首蓓处理植 株根组织脂酶同工酶的酶带数 目均 比对照多 1
个 , 但是 , 二者的变化方式和位置不同 。无棣首楷叶片脂酶同工酶的酶带数目也多于对照 。而
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北疆首楷处理与对照根组织和叶片 , 以及陇东首拾叶片脂酶同工酶均没有发生明显变化 。无
棣和 陇东首楷处理植株根组织超氧化物歧化酶同工酶的酶带数目均比对照多 2 个 , 而且多
出的这 2 个酶带的位置也基本一致 。 品种内和品种间处理与对照 比较 , 叶片超氧化物歧化酶
同工酶完全相同 , 表明脂酶和超氧化物歧化酶同工酶与首蓓侧根性状的基因表达有关 。
参 考 文 献
1 庄炳昌 、徐豹 、王玉民 , 19 92 . 大豆生化遗传研究 . 作物学报 , 18 (2 ) : 12 7 ~ 131
2 吴永敷 , 1 9 8 8 . 用同工酶分析法鉴定首楷品种的探讨 . 牧草与饲料 , 4 : 8 ~ 13
3 周瑞莲 、张承烈 , 1 9 91 . 水分胁迫下紫花首楷叶片 SO D 、 C A T 活性与抗逆性的关系 , 中国草地 , 2 : 20 ~ 24
4 周时佳 、韩敬花 , 1 9 85 . 太谷核不育小麦不育株同工酶的研究 . 作物学报 , 1 1 (2 ) : 10 9~ 1 14
5 杨太兴 、贾希海 、李仁风 , 1” 1 . 同工酶电泳技术在品种纯度检验中的应用 . 种子 , 56 (6 ) : 1~ 5
6 张辉 、陈鸿山 , 1 9 91 . 核不育亚麻不育株与可育株同工酶分析 . 作物学报 , 1 7 (3 ) : 1” ~ 20 3
7 高振生 , 1 9 9 4 . 首楷根萦性状遗传及其生理生态的研究 . 北京 : 中国农业大学博士研究生论文
8 谢雪菊 , 1 9 9 6 . 中国首楷地方品种亲缘关系的研究 . 北京 : 中国农业大学硕士研究生论文
9 薇玲 、林柏和 、李庆丰 , 1 9 85 . 过氧化物酶同工酶在首蓓杂种和品种鉴定上的应用 . 内蒙古草原 , 2 : 49 ~
5 3
1 0 C h r is tie B R
,
19 96
.
T he s tr u et u r e a n d fu n e tio n o f a g rie u ltu ra l re s e a r e h
.
C a n
.
J
.
Pla n t S e i
. ,
7 6 : 6 0 3 ~
6 1 0
1 1 K r a s n u k M G A
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.
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,
19 7 8
.
H yd r o lyt ie e n z ym e diffe re n e e s in e o ld
一 t o le r a n t a lfa lfa
.
A g r o n
.
J
. ,
7 0 :
5 7 9 ~ 6 0 5
1 2 Q
u ir o s C
,
1 9 8 0
.
Id e n t ifie a t io n o f a lfa lfa pla n t b y e n z ym e e le e t r o p h o r u s
.
C r o p Sc i
. ,
2 0 : 2 6 2 ~ 2 6 4
1 3 Q
u ir o s C
,
1 9 8 3
.
A llo z y m e s a n d g e n e tie v a ria bility in M七d ic a即. C a n . J. G e n e t . C y to l. , 25 : 28 6 ~ 2 9 1
T h e A n a lys is o f P lan t I
s o z ym e o f D iffe r e n t A lfa lfa
C u ltiv a r s w ith D iffe r e n t R o o t R e g e n e r a tio n A b ility
M a Q id o n g G a o Z h e n s h e n g H o n g F u z e n g W
a n g P e i
(In s t itu te o f G ra s s la n d S e ie n e e
,
C h in a A g rie u ltu r a lU n iv e r s ity
,
Be ijin g 1 0 0 0 9 4 )
A b s tr a c t : T h is e x p e rim e n ts s tu d ie s o n th e e ha n g e s o f p la n t is o z y m e o f d iffe r e n t a lfa lfa e u ltiv a r s w ith
diffe r e n t r o o t r e g e n e r a tio n a b ilit y (R R A )be fo r e a n d a fte r t he ir t a p r o o t w e r e p r u n e d
.
T he r e s u lts a r e a s fo l
-
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-
e n e e b e fo r e th e ir t a p r o o t w e r e e u t
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