全 文 ：第 27 卷 第 2 期 作　物　学　报 V o l. 27, N o. 2
2001 年 3 月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA M ar. , 2001
利用清蛋白多态性鉴定玉米种子纯度研究Ξ
陈景堂　池书敏　刘志增　孟义江　宋占权
(河北农业大学, 河北保定, 071001)
提　要　利用改进的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术, 对生产上应用的 53 个玉米杂交种及亲本自交系干种
子清蛋白 (白蛋白A lbum in) 进行了电泳分析。结果表明, 改进的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术分辨率高、
鉴别能力强、准确; 不仅能鉴别杂交种及亲本自交系, 对血缘关系较近的材料, 如同母异父单交种、含
有同一血缘的不同衍生系也能区分开。利用该技术对 6 个杂交种 10 份样品的种子纯度进行了检验, 同
时利用田间种植鉴定法进行了测定, 二者相关达极显著水平 (r= 0. 9007) , 说明改进的聚丙烯酰胺凝胶
电泳技术用于玉米种子纯度检验是可靠的。
关键词　玉米; 清蛋白; 聚丙烯酰胺凝胶电泳; 种子纯度
Stud ies on Pur ity Iden tif ica tion of M a ize Seed w ith A lbum in
Polym orph ism
CH EN J ing2T ang　CH I Shu2M in　L IU Zh i2Zeng　M EN G Y i2J iang　SON G Zhan2Q uan
(A g ricu ltu ra l U niversity of H ebei, B aod ing , 071001, Ch ina)
Abstract　　 Im p roved PA GE techn ique w as a h igh reso lving and iden t ifying pow er, n ice
repea t capacity as w ell as qu ick and accu ra te iden t if ica t ion m ethod. In th is experim en t, m aize
seed a lbum in of 53 hyb rids and paren ta l inb red lines w ere ana lyzed w ith the electropho ret ic
techn ique. T he resu lts show ed tha t the PA GE techn ique can dist ingu ish no t on ly the seeds of
hyb rid and paren ta l inb red line bu t a lso tho se of the sing le2cro ss hyb rids w ith one sam e
paren t. F ield test show ed the con sisten t resu lt to the electropho ret ic ana lysis of seed pu rity
from 10 sam p les in 6 hyb rids. Tw o resu lts from the tw o m ethods w as sign if ican t ly rela ted in
sta t ist ics ( r= 0. 9007).
Key words　　M aize; A lbum in; PA GE (po lyacrylam ide gel electropho resis) ; Seed pu rity
利用生化指纹鉴定技术进行玉米品种鉴定和纯度检验国内外都有研究, 如玉米醇溶蛋白
等电聚焦电泳 (Zein2IEF) [ 1～ 3 ]; 同工酶电泳[ 4～ 6 ]; 玉米蛋白 PA GE 法[ 7 ]; 玉米种子白蛋白和球
蛋白乳酸聚丙烯酰胺凝胶电泳等[ 8 ]; 利用R FL P、RA PD 等分子标记技术进行玉米种子纯度
鉴定也有报道[ 9, 10 ]。上述方法有的成本高, 有的试验条件要求严格, 有的操作技术复杂, 因
而难以在生产上应用。研究一种适当的方法用于玉米种子纯度检验是非常必要的。本研究旨
在通过清蛋白电泳分析, 为玉米种子的纯度鉴定提供一种准确、可靠、经济、快速的检验方
法。Ξ 本研究得到河北省农业厅资助 (冀农科 9716)
收稿日期: 1999210227, 接受日期: 2000204229
Received on: 1999210227, A ccep ted on: 2000204229

1　材料与方法
1. 1　材料　　选用 32 个玉米自交系及用它们组配的 21 个杂交种作为试验材料 (表 1)。
表 1　　试验材料
Table 1　　M ater ia ls tested
自交系
Inbred line
杂交种
H ybrid
冀 815 冀 35 冀 53 8112 鲁原 92 冀单 31 冀单 29 太合 1
J i815 J i35 J i53 8112 L uyuan92 J idan31 J idan29 T aihe1
丹 340 478 81515 52106 掖 107 掖单 12 掖单 13 掖单 19
D an340 478 81515 52106 Ye107 Yedan12 Yedan13 Yedan19
502 京 404 黄野 4 获唐黄 5003 西玉 3 京单 931 唐抗 5
502 J ing404 H uangye4 H uo tanghuang 5003 X iyu3 J ingdan931 T angkang5
黄早 4 M o17 选 34 八苏 E28 京黄 417 植抗 4 石 9221
H uangzao4 M o17 Xuan34 Basu E28 J inghuang417 Zh ikang4 Sh i9221
京 7 79038 488 H 21 综 31 掖单 22 农大 60 沈单 7
J ing7 79038 488 H 21 Zong31 Yedan22 N ongda60 Shendan7
79028 双 741 3189 郑 22 8531 掖单 5 掖单 9 掖单 15
79028 Shuang741 3189 Zheng22 8531 Yedan5 Yedan9 Yedan15
P53 BS110 掖单 4 掖单 52 鲁玉 10
P53 BS110 Yedan4 Yedan52 L uyu10
1. 2　田间试验　　采用人工套袋授粉的方法进行严格的选择提纯, 并组配杂交组合。按农
作物种子检验规程的田间种植方法进行纯度测定。
1. 3　样品提取　　利用手工单粒磨粉器粉碎干种子, 移入 1. 0 mL 离心管, 加提取液 (15%
蔗糖+ 0. 01% 甲基绿) 600 ΛL , 室温提取 0. 5 h, 10000 röm in 离心 10 m in, 上清液用于电泳。
1. 4　电泳　　采用乳酸2乳酸纳缓冲系统, 分离胶浓度 13. 8% , 交联度 3. 8% ; 浓缩胶浓度
4. 9% , 交联度 30%。取上清 18 ΛL 加样, 室温下稳压式电泳, 固定染色 (0. 01% 考马斯亮蓝
R 250+ 10% 三氯乙酸) 5 m in 以上, 拍照或制干胶。
2　结果与分析
2. 1　改进的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术的鉴别能力
2. 1. 1　杂交种间和自交系间电泳谱带比较　　利用改进的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对组配
的 15 个杂交种及 30 个自交系进行了电泳比较 (图 1、2)。结果表明, 改进的聚丙烯酰胺凝胶
电泳技术分离的清蛋白谱带多、分辨率高, 每个玉米材料都有自己独特的清蛋白谱带, 自交
系间、杂交种间、自交系与杂交种间都有明显差别, 通过电泳图谱能够彼此区别。说明玉米
种子清蛋白具有丰富多态性, 足以用来区别所有供试杂交种和自交系。
2. 1. 2　亲缘关系较近材料的电泳谱带差异　　图 3 是以 8112 为公共母本、以丹 340、冀 53、
双 741、52106、81515、黄早 4、双 105、H 21 作父本的 8 个同母异父杂交种太合 1、反交冀单
29、掖单 5、掖单 9、掖单 15、掖单 4、掖单 52、鲁玉 10 的电泳图; 图 4 是含有旅大红骨同一
血缘的不同自交系选 34、E28、丹 340、502、郑 22 的电泳图。以上两图表明, 虽然各材料之
间的亲缘关系较近, 但都能彼此区别, 每一材料都有各自独特的清蛋白“指纹”。
7912 期　　　　　　　　　陈景堂等: 利用清蛋白多态性鉴定玉米种子纯度研究　　　　　　　　　　　　

图 1　　不同杂交种电泳图
F ig. 1　　E lectropho retic band of differen t
m aize hybrids
1. 石 9221; 2. 京单 931; 3. 植抗 4; 4. 唐抗 5;
5. 京黄 417; 6. 冀单 31; 7. 掖单 12; 8. 掖单 13;
9. 掖单 19; 10. 西玉 3; 11. 掖单 22; 12. 冀单 29;
13. 太合 1; 14. 农大 60; 15. 沈单 7;
1. Sh i9221; 2. J ingdan931; 3. Zh ikang4;
4. T angkang5; 5. J inghuang417; 6. J idan31;
7. Yedan12; 8. Yedan13; 9. Yedan19; 10. X iyu3;
11. Yedan22; 12. J idan29; 13. T aihel;
14. N ongda60; 15. Shendan7
2. 1. 3　F 1 杂交种人为混入亲本自交系或其
它杂交种的电泳鉴别　　为验证改进的聚
丙烯酰胺凝胶电泳技术检验结果的准确性,
由他人配制杂交种及亲本自交系、其它杂交
种的未知混合样, 用改进的聚丙烯酰胺凝胶
电泳技术进行鉴别, 以核实未知样品的组成
及比例。图 5 是他人在冀单 29 中混入母本
冀 53 和父本 8112 的电泳检测结果。根据冀
单 29 有来自母本冀 53 的R f 值为 0. 31 和来
自父本 8112 的 R f 值为 0. 33 的谱带, 而冀
53 只有 R f0. 31 带而无 0. 33 带, 8112 只有
R f0. 33 带而无 0. 31 带。通过电泳图可清楚
地鉴别出参试的 17 粒样品中有 3 粒是 8112
种子 (第 4、7、8 样) 和 1 粒冀 53 种子 (第 3
样)。图 6 是在反交冀单 29 中混入 8112 和
其它杂交种的电泳结果, 不难看出参试的
17 粒种子中有 1 粒 8112 (第 17 样)和两粒其
他杂交种 (第 3、5 样)。以上两组试验结果
得到混样人的证实。试验结果表明, 改进的
聚丙烯酰胺凝胶电泳技术能够准确鉴别 F 1
杂交种子中混有的异种子。
图 2　　不同自交系电泳图
F ig. 2　　E lectropho retic band of differen t m aize inbred
1. 冀 815; 2. 冀 35; 3. 冀 53; 4. 8112; 5. 丹 340; 6. 478; 7. 81515; 8. 52106; 9. 502; 10. 京 404; 11. 黄早 4;
12. M o17; 13. 黄野 4; 14. 获唐黄; 15. H 21; 16. 掖 107; 17. 3189; 18. 京 7; 19. 79038; 20. P53; 21. BS110;
22. 综 31; 23. 5003; 24. E28; 25. 选 34; 26. 八苏; 27. 鲁原 92; 28. 79028; 29. 488; 30. 双 741;
1. J i815; 2. J i35; 3. J i53; 4. 8112; 5. D an340; 6. 478; 7. 81515; 8. 52106; 9. 502; 10. J ing404;
11. H uangzao4; 12. M o17; 13. H uangye4; 14. H uo tanghuang; 15. H 21; 16. Ye107; 17. 3189; 18. J ing7;
19. 79038; 20. P53; 21. BS110; 22. Zong31; 23. 5003; 24. E28; 25. Xuan34;
26. Basu; 27. L uyuan92; 28. 79028; 29. 488; 30. Shuang741;
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图 3　　以 8112 为母本的 8
个同母异父杂交种电泳图
F ig. 3　　E lectropho retic band
of 8 single2cro ss hybrids
used 8112 as fem ale paren t
1. 太合一; 2. 反交冀单 29;
3. 掖单 5; 4. 掖单 9;
5. 掖单 15; 6. 掖单 4;
7. 掖单 52; 8. 鲁玉 10;
1. T aihe1; 2. Recip rocal
cro ss jidan29; 3. Yedan5;
4. Yedan9; 5. Yedan15;
6. Yedan4; 7. Yedan52;
8. L uyu10
2. 2　田间种植鉴定与改进的聚丙烯酰胺凝胶电泳测定结果的比较
　　田间种植鉴定目前仍是鉴定玉米种子纯度的权威方法。为验
证改进的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术检验结果的可靠性, 试验对 6
个杂交种 10 份样品, 分别用改进的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术和田
间种植鉴定法进行纯度测定。电泳测定 110 粒, 2 次重复, 取平均
值, 结果见表 2。对电泳结果 (x)与田间种植鉴定结果 (y ) 进行了回
归分析, y = 8. 3784+ 0. 9537x , 相关系数 r= 0. 9007, 达极显著水
平。表明改进的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术能较准确测定玉米种子
纯度。根据回归方程, 在测定电泳纯度的情况下, 可推算出田间纯
度。
3　讨论
3. 1　从本质上讲, 品种鉴定就是基因型鉴定。蛋白质是结构基因
表达的初级产物, 可以看作是结构基因的标记, 分析品种间关系,
就要分析鉴定那些有多种分子形式的蛋白质, 如果蛋白质有足够
的多态性, 分析方法又能够检测这种多态性, 那么鉴定蛋白质的多
态性也就了解了作物品种的遗传组成, 从而也就是鉴定了品种。改
进的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术分离的蛋白质谱带有 30 条左右, 多
者可达 40 条, 而且分辨率高。通过电泳图谱的分析发现, 所供试
的 53 个玉米材料均具有其特异的清蛋白谱带。在检测 F 1 杂交种中
图 4　　含旅大红骨血
缘不同自交系电泳图
F ig. 4　　E lectropho retic
band of differen t m aize
inbred lines w ith L uda2
honggu consanguin ity
1. 选 34; 2. E28;
3. 丹 340; 4. 502;
5. 郑 22; 1. Xuan34;
2. E28; 3. D an340;
4. 502; 5. Zheng22
混有亲本自交系或其他异品种种子时, 其准确性基本达到百分之百, 田
间验证试验证明了改进的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术在检验玉米种子纯
度方面是可靠的。
3. 2　改进的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术具有以下特点: (1) 快速。清蛋
白提取只需 30～ 45 m in, 电泳只需 45～ 50 m in, 染色 20～ 30 m in。从样
品准备到电泳结束, 总共只需 2～ 2. 5 h。如果利用双夹芯 25 个点样孔
的电泳槽, 两人半天可测 100 粒种子。 (2) 经济。改进的聚丙烯酰胺凝
胶电泳使用的化学试剂均为常用试剂, 大部分是国产, 购买方便。普通
国产电泳设备, 就能收到较好的电泳效果。初步估算, 每鉴定一个样品
纯度 (400 粒计)只需人民币 30 元左右, 是海南岛种植鉴定的 1ö20 (海南
岛种植鉴定 400 粒种子约耗资 600 元人民币)。 (3) 重复性和稳定性较
好。多次重复试验表明, 各品种的谱带类型重复性良好, 基本不受来
源、贮存年限和灌浆后收获早晚的影响。这种稳定性为种子生产的田间
检测提供了有利的工具。在种子收获前直接对杂种生产田的母本植株上
的杂交种子进行电泳鉴定, 既方便快捷, 又准确可靠。 (4) 操作简单。
清蛋白是水溶性蛋白质, 其提取相对简单; 清蛋白电泳不需要同工酶电
泳那样严格的试验条件, 也没有 Zein2IEF 和分子标记技术复杂的操作,
在我国绝大部分种子公司现有的条件下都可应用。可望解决我国长期没
有解决的玉米种子快速、准确的检验问题。
9912 期　　　　　　　　　陈景堂等: 利用清蛋白多态性鉴定玉米种子纯度研究　　　　　　　　　　　　

图 5　　冀单 29 杂交种混入母本冀 53 和
父本 8112 的电泳图
F ig. 5　　E lectropho retic band of single
hybrids J idan 29 m ixed fem ale paren t
J i 53 and m ale paren t 8112 seeds
图 6　　反交冀单 29 杂交种混入其它
杂交种和亲本 8112 的电泳图
F ig. 6　　E lectropho retic band of recip rocal
cro ss J idan 29 m ixed o ther hybrids
and paren t 8112 seeds
表 2　　种子纯度测定结果
Table 2　　The results of seed pur ity
材料
M aterial
电泳测定纯度 (% )
Purity under
electropho resis test
田间鉴定纯度 (% )
Purity under
field test
西玉 3 (1) 91. 3 96. 1
X iyu3 (2) 92. 6 98. 7
掖单 12 (1) 84. 2 88. 9
Yedan12 (2) 91. 8 95. 3
掖单 19 87. 8 89. 8
Yedan19
掖单 13 93. 2 98. 2
Yedan13
京黄 417 (1) 87. 6 92. 0
J inghuang417 (2) 92. 8 96. 3
鲁原单 14 (1) 90. 2 96. 2
L uyuandan14 (2) 94. 7 96. 5
3. 3　试验结果表明, 田间种植鉴定
纯度值普遍高于电泳检验纯度值 (表
2)。由于后者是对种子进行直接测
定, 能反映种子的真实纯度; 而前者
是对种子长成的幼苗和成株进行形态
鉴定, 由于杂交种中混有的自交种子
容易发生不发芽、不出苗或出苗后中
途死亡等情况, 故使得纯度结果偏
高。此外还有周期长、费用高等缺
点, 越来越不能满足市场经济发展的
需要, 而蛋白质电泳法快速、经济、
结果可靠, 故目前不失为一种较理想
的玉米种子纯度检验方法。
参　考　文　献
1　胡志昂, 王洪新. 植物学报, 1991, 33 (7) : 556～ 564
2　R ighett i P G, E Gianazza, A V io tt i et al. P lan ta, 1977, 136: 115～ 123
3　Goodm an M M , C W Stuber. A nnua l Corn and S org hum Conf erence P roceed ing s. W ash ington D C: Am erica Seed
T rade A ssociation, 1980, 35: 10～ 31
4　张建华, 郭庆法, 李霞等. 作物学报, 1996, 22 (30) : 251～ 253
5　O rm an B A , G D L aw rance, P M Dow nes et al. S eed S cience and T echnology , 1991, 19 (3) : 527～ 535
6　Evo la S V , F A Burr, B Burr. T heoretica l and A pp lied Genetics, 1986, 71: 765～ 771
7　周展明, 卞科, 王春等. 郑州粮食学院学报, 1992, (3) : 23～ 28
8　宋同明, 郑大浩, 刘岩. 植物学报, 1996, 38 (8) : 599～ 604
9　吴敏生, 戴景瑞, 王守才. 作物学报, 1999, 25 (4) : 489～ 493
10　M cDonald M B, L J E llio t, P M Sw eeney. S eed S cience and T echnology , 1994, 22 (1) : 171～ 176
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