全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(10): 1854−1857 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2006CB101603); 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2006BAD21B03)
作者简介: 徐一兰(1981–), 女, 湖南安化人, 湖南农业大学硕士研究生, 在湖南生物机电学院工作。E-mail:xiaoyilanzhi@163.com
*
通讯作者 (Corresponding author): 官春云 , 中国工程院院士 , 从事作物遗传育种研究。Tel: 0731-4618778; E-mall: guancy2000
@yahoo.com.cn
Received(收稿日期): 2008-01-14; Accepted(接受日期): 2008-05-16.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01854
油菜种子形成中含油量与其合成相关酶活性的变化及其相关性
徐一兰1,2 官春云1,* 谭太龙1 余龙喜1
(1湖南农业大学农学院, 湖南长沙 410128; 2湖南生物机电职业技术学院, 湖南长沙 410127)
摘 要: 以具有相同遗传背景的高、低含油量基因型油菜品系 04-1989-9 和 04-1989-4 为材料, 研究种子形成过程中
含油量与脂肪合成相关酶活性的动态变化及其相关性。结果表明 , 两品系的种子含油量、6-磷酸葡萄糖脱氢酶
(G6PDH)活性、磷脂酸磷酸酯酶(PPase)活性均在开花后逐渐增加, 花后 24~31 d 达最高峰,且品系间差异均达显著或
极显著水平; G6PDH、PPase活性和含油量呈极显著正相关, 推测二者是影响含油量的关键因子。
关键词: 油菜; 含油量; 6-磷酸葡萄糖脱氢酶; 磷脂酸磷酸酯酶
Changes of Oil Content and Oil Biosynthesis-Related Enzymes Activities
and Their Correlation during Seed Formation in Brassica napus
XU Yi-Lan1,2, GUAN Chun-Yun1,*, TAN Tai-Long 1, and YU Long-Xi 1
(1 College of Agriculture, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, Hunan; 2 Hunan Biological and Electromechanical Polytechnic, Chang-
sha 410127, Hunan, China)
Abstract: Two lines of rapeseed with high and low oil contents respectively which have the same genetic background were used
to study the dynamic changes of oil-content, glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) activity, and phosphatidate phos-
phatase (PPase) activity during seed formation, and the correlation between enzymes and oil content in Brassica napus was ana-
lysed. The results showed that Oil content, G6PDH activity, and PPase activity increased gradually and reached the peak at 24–31
d after flowering. Significant correlation between two lines in oil content, G6PDH activity and PPase activity were existed;
G6PDH and PPase activities were significantly correlated with oil content. From the results above, we can come to the inference
that G6PDH and PPase are the key factors affecting oil content.
Keywords: Brassica napus; Oil content; Glucose 6-phosphate dehydrogenase; Phosphatidate phosphatase
高含油量是继 20 世纪 80 年代双低之后油菜育种的
新目标, 然而与加拿大等国相比, 我国多数油菜品种的含
油量偏低 , 尤其是长江流域冬油菜产区的菜籽含油量仅
为 40%左右, 比加拿大的油菜品种约低 2%~3%, 在国际
市场上缺乏竞争力, 油脂加工效益较低[1-2]。因此, 国内外
许多学者就育种、栽培、生态和基因工程技术等领域开展
了大量研究, 以期达到提高种子含油量的目的[3-8]。其中,
在与种子含油量密切相关的生理生化方面 , 研究物质含
量, 如蛋白质、叶绿素、可溶性糖、淀粉等与种子含油量
关系的报道较多。在酶活性方面, Turnham和Northcote [9]
认为油菜种子中脂肪酸合成速率受控于ACCase活性的高
低; Ohlrogge 等 [10-11]和Topfer等 [12]认为对作物种子三酯
酰甘油生物合成起主要调节作用的酶是ACCase、PPase和
二酯酰甘油转酰酶; 陈玉萍等 [13]研究结果表明 , 高含油
量油菜品系的G6PDH活性高于低含油量品系, 且油分合
成旺盛的时期也是G6PDH活性最大的时期; 另据唐湘如
等[14]研究表明, PPase与种子含油量有密切关系, 在育种中
可作为选择高含油量品种的生化指标。然而, 前人的研究
所选择的试验材料仅为一个品系或是含油量相差较低的
品系, 缺乏对比性与佐证性, 不够全面。
针对上述问题, 本研究选择具有相同遗传背景的高、
低含油量基因型油菜品系 , 通过研究油菜种子形成过程
中含油量和酶活性的变化趋势 , 阐明高含油量的生理生
化基础, 并试图找出影响含油量的关键因子。
第 10期 徐一兰等: 油菜种子形成中含油量与其合成相关酶活性的变化及其相关性 1855


1 材料与方法
1.1 试验材料
湘油 15的两个遗传背景相同的高、低含油量油菜品
系 04-1989-9和 04-1989-4, 由湖南农业大学油料作物研究
所提供, 其含油量分别为 44.2%、31.9%, 相差 12.3%。
试验于 2005—2007年在湖南农业大学油料作物研究
所科研基地进行。2005年 9月底播种, 2006年春季油菜进
入盛花期时标记同一天开放的花(摘除主花序和一次分枝
花序上已开的花, 随后套袋, 次日揭袋并用红色毛线标记
当天所开的花, 再套袋, 10 d后, 摘除套袋), 开花后第 10
天第一次取样, 以后每隔 7 d取一次样, 共 6次。每次在
冰浴条件下迅速将种子从角果中取出 , 用液氮处理后保
存于–20℃冰箱, 待测含油量及酶活性。2006—2007 年重
复 2005—2006年的工作。
1.2 含油量的测定
种子于 105℃条件下杀青 2 h, 然后在 60℃~80℃条
件下烘干至恒重, 粉碎待测。按陈钧辉[15]的改良索式抽提
法测定种子含油量。
1.3 G6PDH活性、PPase活性的测定
参照施教耐等 [16]和陈玉萍等 [13]所提出的方法测
G6PDH活性。以加入酶液后 3 min内 340 nm处光吸收的增
加来表示酶的活力; 参照西北农业大学的方法测定PPase
活性[17]。酶活性以酶液的比活力表示, 即每小时每毫克蛋
白质产生的P的微克数, 单位为μg mg−1 h−1。
2 结果与分析
2.1 油菜种子形成过程中含油量的变化
从表 1可知, 在不同发育时期, 种子含油量明显不同,
且随发育进程的推进而逐渐提高, 花后 10~17 d积累较慢,
17~31 d 迅速积累, 此阶段为油分积累最快和含油量增加
最显著的时期。04-1989-9种子的含油量花后 10 d为 2.58%,
花后 31 d为 35.78%, 上升 33个百分点; 04-1989-4由花后
10 d的 2.02%到花后 31 d的 25.23%, 上升 23个百分点。
开花 31 d后直至成熟, 油分继续积累, 含油量仍有所提高,
但上升辐度逐渐降低。
两个品系种子含油量的变化趋势一致, 但在不同阶
段均存在极显著差异, 尤其在含油量增加最显著的阶段, t
值达最大。可见脂肪旺盛合成时期油分积累的速度对油菜
种子最终含油量的高低起了重要作用。
2.2 油菜种子形成过程中 G6PDH活性的变化
种子形成过程中 G6PDH 活性的变化规律如图 1, 在
种子发育初期上升较慢 , 而含油量急剧增加阶段迅速上
升 , 可见种子含油量急剧上升阶段的油分积累量与
G6PDH活性的迅速上升相吻合。花后 24 d以前, 04-1989-4
种子的G6PDH活性略高于 04-1989-9, 但含油量急剧增加
阶段(花后 24~31 d), 其活性明显低于 04-1989-9, 虽然后
期活性继续上升 , 但增加幅度不及 04-1989-9, 最终
04-1989-4的 G6PDH活性和含油量均低于 04-1989-9。花
后 31~38 d 种子 G6PDH 活性仍继续提高, 接近成熟时有
所下降。

表 1 种子形成过程中 2个品系油菜种子含油量的变化
Table 1 The changes of oil content in two lines during seed formation
开花后天数
Days after flowering
品系
Line
含油量
Oil content(%)
t值
t-value
04-1989-9 2.58 376.32**10 d
04-1989-4 2.02
04-1989-9 6.36 33.56**17 d
04-1989-4 5.91
04-1989-9 14.82 508.58**24 d
04-1989-4 11.20
04-1989-9 35.78 765.85**31 d
04-1989-4 25.23
04-1989-9 40.05 255.16**38 d
04-1989-4 30.42
04-1989-9 43.21 479.85**45 d
04-1989-4 32.86
04-1989-9 23.80 515.45**平均值
Mean value 04-1989-4 17.94
** 表示 0.01水平上显著。
** : significant difference at the 0.01 probability level.



图 1 油菜种子中 G6PDH活性的变化
Fig. 1 The changes of G6PDH activity in seeds of two lines

2.3 油菜种子形成过程中 PPase活性的变化
图 2 表明, 随着种子发育过程的推进, PPase活性逐
步增加, 花后 24~31 d增加幅度最大, 04-1989-9的酶液比活
力由花后 10 d的 1.54 μg mg−1 h−1上升至花后 31 d的 3.82 μg
mg−1 h−1, 提高 2.48倍, 04-1989-4酶液的比活力由花后 10 d
的 1.05 μg mg−1 h−1上升至花后 31 d的 2.63 μg mg−1 h−1, 提
高 1.59倍, 而此时为油分旺盛积累阶段, 可见油菜种子含
油量的提高与PPase活性的增加相吻合。两品系PPase活性
的动态变化趋势基本一致, 但各阶段均存在极显著差异。
在种子整个生长发育阶段, 04-1989-9 的PPase活性均明显
高于 04-1989-4, 特别是在含油量急剧增加阶段 (花后
24~31 d), 04-1989-9的活性是 04-1989-4的 1.45倍。
1856 作 物 学 报 第 34卷



图 2 油菜种子中 PPase活性的变化
Fig. 2 The changes of PPase activity in seeds of two lines

2.4 含油量与 G6PDH、PPase活性的相关性
相关分析(表 2)发现, G6PDH、PPase活性的变化与含
油量的动态变化相一致 , 且两种酶之间存在着极显著正
相关关系, 能起到相互提高与促进的作用, 可见 G6PDH、
PPase 对含油量的提高具有重要意义, 推测它们是影响含
油量的关键因素。而两个品系的 G6PDH活性与含油量的
相关系数均要略高于 PPase活性与含油量的相关系数。

表 2 酶活性与含油量的相关性
Table 2 Correlation analysis between enzyme activities and oil
content
品系
Line
性状
Trait
6-磷酸葡萄
糖脱氢酶
G6PDH
磷脂酸磷
酸酯酶
PPase
磷脂酸磷酸酯酶
PPase
0.964** 04-1989-9
含油量
Oil content
0.983** 0.962**

磷脂酸磷酸酯酶
PPase
0.943** 04-1989-4
含油量
Oil content
0.994** 0.957**
** 表示 0.01水平上显著。
**: significant correlation at the 0.01 probability level.
3 讨论
目前, 大部分油料作物研究者均将目光投向提高油
菜种子含油量这一指标 , 部分研究者对与含油量有关的
分子机理进行了深入研究 , 期望找出与种子含油量密切
关联的因素 , 但对于与油菜种子含油量直接相关的生理
生化因子的研究缺乏系统性[4,6]。
基于酶活性可作为物质代谢强弱指标之一的观点 ,
近年来国内外许多研究者对酶活性与含油量的关系开展
了大量的研究工作[9-14]。本研究表明, 高含油量基因型油
菜品系的G6PDH、PPase活性均高于低含油量基因型油菜
品系, 其差异均达极显著水平。说明G6PDH和PPase是影
响油菜种子含油量的关键生理因子, 且G6PDH活性与含
油量的相关性高于PPase与含油量的相关性。脂肪合成需
消耗的大部分能量均由NADPH提供, 且其作用贯穿于油
菜种子油分形成的整个过程 , 有研究表明植物体内脂肪
合成所需要的 60%的NADPH是由HMP循环提供 , 而
G6PDH是HMP循环中的关键酶[18-19]。当然这一现象还需
大量实验进一步证实。
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