全 文 ：　　
第26卷 第4期 作　物　学　报 V ol. 26, N o. 4
2000 年7月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA July, 2000
云南稻种资源胚乳蛋白质的变异X
孙有泉1　中山博贵2　奥野员敏2　伊势一男3
(1云南省农业科学院粮作所, 云南昆明, 650205; 2 日本农业生物资源研究所, 日本筑波, 305; 3 日本国际农林水产业研究
中心, 日本筑波, 305)
提　要　本文报道了对云南省100个水稻样品, 其中包括81个地方种、10个改良种和9个低直链淀粉含
量突变体进行十二烷硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SD S2PA GE) 分析的结果。从电泳带谱上可以看出:
高分子蛋白质 (第10条和第11条带) , 谷朊 A23亚基及低分子蛋白质 (第56条和第57条带)均有变异。根据
电泳带谱变异, 可将水稻样品分成7个类型, B 型是具有高分子蛋白质的第10条带、A23亚基及第56条
带, 在本研究中为云南省稻种资源的优势电泳带谱类型。依种子蛋白质的变异, 云南省的东南部地区
可推测是稻种种质资源变异、分化较丰富的地区。
关键词　水稻 (O. sativa L. ) ; 种子蛋白质; SD S2PA GE; 云南
Var ia tion in Endosperm Prote in of R ice Germpla sm in Yunnan Prov ince
SUN You2Q uan1, H irok iNA KA YAM A 2, Katsutosh iO KUNO 2, Kazuo ISE3
(1 Y unnan A cad em y of A g ricultural S ciences, K unm ing , Y unnan 650205; 2N ational Institu te of A g robiolog ical R esources,
T sukuba, J apan 306; 3 J apan International R esearch Center f or A g riculture S ciences, T sukuba, J apan 306)
Abstract　A to tal of 100 samp les, including 81 landraces, 10 imp roved varieties and 9 low
am ylose m utan ts, w ere analyzed fo r p ro tein s in rice endosperm by sodium dodecyl sulfate
po lyacrylam ide gel electrophoresis (SD S2PA GE). V ariation of h igher molecular p ro tein (band 10
or 11) , glutelin A23 subun it and low er molecular p ro tein (band 56 or 57) in electrophoregram s
w as found. Based on the variation, rice samp lesw ere classified in to 6 types. T ype B , w h ich w as
characterized by band 10, glutelin A23 subun it and band 56, p redom inated in rice germp lasm in
Yunnan P rovince, Ch ina. T he variation of seed p ro tein s is abundan t in southeast area of
Yunnan.
Key words　O ry za sativa L. ; Seed p ro tein; SD S2PA GE; Yunnan
种子蛋白电泳图的多态现象曾被用作植物分类及其评价的生化指标, 也被用作作物的种
子蛋白遗传改良中观察种子蛋白的变异和调查与野生种之间的亲缘关系的一个指标[ 1, 2, 3 ]。
以前的研究主要涉及水稻蛋白质的分离、特性以及研究其生化合成 (V illareal and
Juliano, 1978; Yam agata 等, 1982; Chen and Cheng, 1986) [ 4～ 6 ]。为改良水稻蛋白质也曾有人
对其贮藏蛋白质的突变作过调查与分析 (Chen and Cheng, 1986; Kum am aru 等, 1988;
Kagaw a 等, 1988; Chen and Cheng 1989; Bhowm ik and Om ura 等, 1990) [ 2～ 4, 7, 8 ]。熊丸等
(Kum am aru et al. , 1988) [ 3 ]选育到了不同的具有提高或减少谷蛋白和醇溶谷蛋白的突变体。
X 超级稻课题, 日本国际农业研究中心提供在日研究机会和部分经费
收搞日期: 1997208220, 接受日期: 1999206224

为筛选鉴定出对改良贮藏蛋白质有用的材料和调查种子蛋白质电泳图的多样性, 对100
个水稻样品进行了 SD S2PA GE 分析。
1　材料和方法
1. 1　材料　　供试材料81个云南地方种, 10个改良品种和9个低直链淀粉含量突变品系。
1. 2　试验方法
1. 2. 1　种子蛋白质的提取　　将5粒精米研磨成细粉备用。准确称取10 m g 样品置于1. 5 mL
的微型试管, 加入400 LL 蛋白质提取缓冲液 (0. 05 molö L 三羟甲基氨基甲烷2盐酸 T ris2HC l,
pH 8. 0, 0. 2% 十二烷硫酸钠 SD S, 5 molö L 尿素, 1% B硫氢基乙醇 B2m ercap toethano l) 并在搅
拌机上充分搅拌两次。将提取液在离心机上以 13000 r ö m in 转速离心10 m in, 并将离心后的
提取液置于冰箱保存备用。
1. 2. 2　SD S2PA GE　　用通过改良后的L am emm li 氏 (1970) [ 9 ]的方法, 分离凝胶 ( separation
gel)浓度为19. 5% 的丙烯酰胺 (丙烯酰胺 acrylam ide ö N , N ′2亚甲双丙烯酰胺B is2acrylam ide 为
30 ö 0. 135) , 电泳载体凝胶 ( stack ing gel) 浓度为4. 5% 的丙烯酰胺 (30 ö 0. 8)。电泳缓冲液含有
25 mmolö L T ris, 0. 192 molö L 甘氨酸 (Gly) 和0. 125% SD S。用微型针管抽取蛋白质提取液5
LL 于电泳载体凝胶的小孔内, 在30 mA 的直流电下电泳, 直至提取液通过分离凝胶的底部。
关闭电源。
1. 2. 3　蛋白质的检出　　在室温下对电泳分离凝胶用Coom assie B rilian t B lue R 250 (CCB ) 溶
液 (每升含甲醇440 mL , 乙酸60 mL , CCB 2. 5 g) 染色30分钟, 然后用脱色液 (20% 甲醇和5%
乙酸, 均为体积比)在42 ℃下脱色一整夜。
表1　　根据水稻胚乳蛋白质的变异划分电泳带谱类型
Table 1　　Classif ication of Electrophoregram s based
on var iation in r ice endosperm prote ins.
带型
E lectrophoregram s
品种数　N um ber of varieties
籼　 Indica 粳　Japonica
Type A A 型 0 (0) 11 (16. 2)
Type B B 型 2 (37. 5) 51 (75. 0)
Type C C 型 16 (50. 0) 2 (2. 9)
Type D D 型 3 (9. 4) 3 (4. 4)
Type E E 型 1 (3. 1) 0 (0)
Type F F 型 0 (0) 1 (3. 1)
Type G G 型 1 (3. 1) 11 (16. 2)
　　注: 括号内的数据为频率 (% )。Note: F igures in the
parentheses indicate the frequency (% ).
1. 2. 4　带谱的标记　　本研究对电泳带谱的
标记是根据Bushuk 和 Zillm an (1978) 的方法进
行的。
2　结果及分析
根据 SD S2PA GE 电泳带谱的变异, 将本
次供试品种分为6组 (图1和表1)。
2. 1　电泳带型的变异　　从表1可以看出, 胚
乳蛋白质的电泳带型在籼稻和粳稻上分别出现
的频率不一致。籼稻上出现频率最高的是C 型
( 50. 0% ) , A 型和 F 型在本次试验中没有出
现; 粳稻上是B 型出现频率最高 (75. 0% ) 而 E
型没有出现。
2. 2　第10条和第11条带的变异　　通过带谱比较, 发现在高分子范围内的第10条和第11条
带上有变异 (图1)。分子量大约110 kD a 的第10条带出现频率超过90% (表2)。同时, 还发现
一个云南粳型糯稻地方品种“红谷22”(从红谷衍变而来) , 既没有第10条带也无第11条带。第
11条带在籼稻中的出现频率较在粳稻中高。
2. 3　谷蛋白亚基 A-3的变异　　在本试验中没有发现有 A23缺失的变异, 但云南地方品种
鱼眼谷、大白谷、冷水谷和海谷等品种中 A23的大小或在电泳图上的浓度及带谱上移动
9344期　　　　　　　　　　　孙有泉等: 云南稻种资源胚乳蛋白质的变异　　　　　　　　　　　　　　

表2　　几条特殊胚乳蛋白质谱带的变异
Table 2　　The var iation of some spec ia l
band of endosperm prote ins.
谱带　Band 籼　Ind ica 粳　J aponica
Band 10 28 (87. 5) 64 (94. 1)
Band 11 4 (12. 5) 3 (4. 4)
Band 56 15 (46. 9) 65 (95. 6)
Band 57 17 (53. 1) 3 (4. 4)
A23 (H ) 32 (100) 57 (83. 8)
A23 (L ) 0 (0) 11 (16. 2)
　注: 括号内的数据为频率 (% )。Note: F igures in
the parentheses indicate the frequency (% ).
的快慢存在差异。
　　从籼粳类型来看, 32个籼型品种中全部为移动
缓慢的谷朊 A23, 粳稻中出现一些移动较快的谷朊
A23亚基 (表2)。
2. 4　第56及第57条带的变异
第56及第57条带是分别具有28 kD a 和27 kD a
分子量的微带, 并且受一对等位基因的控制[ 4 ]。从
本试验的结果看第56条带主要在粳稻中出现, 第57
条带在籼稻中出现频率较高。在陆稻罗平山谷 (保
存号940007)和滇特1号等4个品种中出现56 ö 57的混
合带 (图1、表3)。
图1　　水稻种子蛋白 SDS2PA GE 电泳带型的变异
F ig. 1　　V ariation in electrophoregram s of endosperm p ro tein by SDS2PA GE
　　　　　　　　　　　A 型 Type A : 第10、56条、A23 (低分子量)　Band 10, 56, A23 (L )
B 型 Type B: 第10、56条、A23 (高分子量)　Band 10, 56, A23 (H )
C 型 Type C: 第10、57条、A23 (高分子量)　Band 10, 57, A23 (H )
D 型 Type D: 第11、56条、A23 (高分子量)　Band 11, 56, A23 (H )
E 型 Type E: 第11、57条、A23 (高分子量)　Band 11, 57, A23 (H )
F 型 Type F: 第56条、A23 (高分子量)　Band 56, A23 (H )　　　　
G 型 Type G: 第10、56 ö 57条、A23 (高分子量) Band 10, 56 ö 57, A23 (H )
　　　　　　　　A : 大白谷 Dabaigu, B: 燥谷糯 Zaogunuo, C: 小麻谷 Xiaom agu, D: 中白谷 Zhongbaigu
E: 大红谷 Dahonggu, F: 红谷 Honggu, G (?) : 罗平山谷 L uop ingshangu.
2. 5　水稻种子蛋白电泳带型的地理差异
由表4可以看出, 水稻种子蛋白电泳带型与种子来源存在着地理上的差异。具体表现为:
在滇东南带型出现的种类较多; 其次是中部和西南部; 北部出现的种类相对较少。但是, 由于各
地取样的数量相差太大, 所以水稻种子蛋白电泳带型在地理上的差异还需作更系统的研究。
　　由表1和图2可以看出, 水稻种子蛋白电泳带型在籼粳稻之间出现频率存在一定的差
异。粳稻主要以B 型为主 , 籼稻以C和B 型居多。粳稻没有出现E 型而籼稻没有出现F 型;
044　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　26卷

表3　　云南省稻种资源种子蛋白的 SDS-PAGE 基本结果
Table 3　　The SDS-PAGE electrophoregram of Yunnan r ice seed prote ins of r ice germplasm s
样品号
Samp le
No.
品种名称
V ariety nam e
籼粳类型
Types Iö J a
原产地
O riginal
location
高分子蛋白
H. M. P.
B10　B11
低分子
蛋白
L. M. P.
B56　B57
A23 亚基
A23
subunit
带谱类型
Band
type A 2G
水陆
Paddy ö
up land
rice b
1 鱼眼谷 粳 普耳 1 0 1 0 2 A 水稻
2 大黄谷 同上 同上 1 0 1 0 2 A 同上
3 背子糯 同上 同上 1 0 1 0 2 A 同上
4 草皮谷 同上 同上 1 0 1 0 2 A 陆稻
5 白连枷谷 同上 景东 0 1 1 0 1 D 水稻
6 麻线谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
7 长毛糯 粳 墨江 1 0 1 0 1 B 水稻
8 长毛糯 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
9 田山谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
10 陆慢青 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
11 陆慢青 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
12 老皮谷 同上 同上 0 1 1 0 1 D 同上
13 旧地谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
14 老皮谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
15 慢谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
16 慢谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
17 大红谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
18 燥谷糯 同上 同上 1 0 0 1 1 B 同上
19 燥谷糯 同上 同上 1 0 1 1 1 G 同上
20 燥谷糯 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
21 96B6 同上 昆明 1 0 1 0 1 B 同上
22 罗平山谷 同上 墨江 1 0 1 1 1 G 陆稻
23 罗平山谷 同上 同上 1 0 1 0 2 A 同上
24 合系31号 同上 昆明 1 0 1 0 1 B 水稻
25 大白谷 同上 墨江 1 0 1 0 2 A 陆稻
26 du21 同上 昆明 1 0 1 0 2 A 水稻
27 中白谷 同上 江川 0 1 1 0 1 D 同上
28 中白谷 籼 江川 0 1 1 0 1 D 同上
29 宜良大白谷 籼 江川 1 0 0 1 1 C 水稻
30 江选1号 粳 同上 1 0 1 0 1 B 同上
31 鸡血糯 粳 同上 1 0 1 0 1 B 同上
32 旱谷 籼 通海 0 1 1 0 1 D 同上
33 冷水谷 粳 同上 1 0 1 0 2 A 同上
34 狗屎糯 同上 同上 1 0 1 0 2 A 同上
35 红谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
36 红谷 同上 同上 0 0 0 1 1 F 同上
37 鸟嘴白谷 籼 峨山 1 0 1 0 1 B 同上
38 大红谷 (1) 籼 同上 1 0 1 0 1 B 同上
39 大红谷 (1) 籼 峨山 0 1 0 1 1 E 同上
40 鸟嘴谷 粳 新平 1 0 1 0 2 A 同上
41 海谷 同上 同上 1 0 1 0 2 A 同上
42 黄皮糯 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
43 背子糯 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
44 小哨谷 籼 同上 1 0 0 1 1 C 同上
45 小哨谷 籼 同上 1 0 0 1 1 C 同上
46 粑粑谷 粳 同上 1 0 1 0 1 B 同上
47 李子红 同上 易门 1 0 1 0 1 B 同上
48 小麻谷 同上 宁蒗 1 0 1 0 1 A 同上
49 早谷 粳 开远 1 0 1 0 1 B 陆稻
50 早谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
1444期　　　　　　　　　　　孙有泉等: 云南稻种资源胚乳蛋白质的变异　　　　　　　　　　　　　　

续表
样品号
Samp le
No.
品种名称
V ariety nam e
籼粳类型
Types Iö J a
原产地
O riginal
location
高分子蛋白
H. M. P.
B10　B11
低分子
蛋白
L. M. P.
B56　B57
A23 亚基
A23
subunit
带谱类型
Band
type A 2G
水陆
Paddy ö
up land
rice b
51 早谷 粳 开远 1 0 1 0 1 B 陆稻
52 早谷 同上 墨江 1 0 1 0 1 B 同上
53 早谷 同上 同上 0 1 1 0 1 D 同上
54 扎罗普 同上 易门 1 0 1 0 1 B 同上
55 毫母累 籼 瑞丽 1 0 1 0 1 B 水稻
56 研系2057 粳 昆明 1 0 1 0 1 B 同上
57 du22 同上 昆明 1 0 1 0 1 B 同上
58 大黑谷 同上 江川 1 0 1 0 1 B 同上
59 细掉糯 同上 通海 1 0 0 1 1 C 同上
60 早红谷 籼 通海 1 0 1 0 1 B 同上
61 峨山白谷 同上 通海 1 0 0 1 1 C 同上
62 细麻线 同上 新平 1 0 0 1 1 C 同上
63 M n25 粳 昆明 1 0 1 0 1 B 同上
64 合系15号 粳 昆明 1 0 1 0 1 B 同上
65 毫木西 籼 德宏 1 0 0 1 1 C 同上
66 灰灰谷 粳 江川 1 0 1 0 1 B 同上
67 p185 同上 昆明 1 0 1 0 1 B 同上
68 YM 1 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
69 YM 2 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
70 P152 粳 昆明 1 0 1 0 1 B 同上
71 P153 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
72 P154 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
73 滇陇201 籼 德宏 1 0 0 1 1 C 水稻
74 莫王谷 粳 德宏 1 0 1 0 1 B 陆稻
75 合系4号 同上 昆明 1 0 1 0 1 B 水稻
76 云粳135 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
77 云粳27 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
78 苦稻 籼 江城 1 0 0 1 1 C 陆稻
79 七河糯谷 粳 丽江 1 0 1 0 1 B 水稻
80 李子红 同上 易门 1 0 1 0 1 B 同上
81 李子红 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
82 李子红 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
83 高三穗 籼 德宏 1 0 0 1 1 C 同上
84 毫磨牙 同上 瑞丽 1 0 0 1 1 C 同上
85 毫蘑牙 同上 同上 1 0 0 1 1 C 同上
86 毫糯览 同上 陇川 1 0 0 1 1 C 同上
87 毫安俩 同上 盈江 1 0 0 1 1 C 同上
88 毫安俩 同上 同上 1 0 0 1 1 C 同上
89 小花谷 同上 新平 1 0 0 1 1 C 同上
90 早红谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
91 滇特1号 粳 昆明 1 0 1 1 1 G 同上
92 北风谷 籼 新平 1 0 1 0 1 B 同上
93 北风谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
94 红胶安邦 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
95 齐头老粳 籼稻 新平 1 0 1 0 1 B 水稻
96 大黑谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
97 忙种谷 同上 同上 1 0 0 1 1 C 同上
98 大红谷 同上 同上 1 0 1 0 1 B 同上
99 大麻线谷 同上 同上 1 0 1 1 1 G 同上
100 滇特2号 粳稻 昆明 1 0 1 0 1 B 同上
　　注: a) J 表示粳稻, I表示籼稻; b) U 表示陆稻, P 表示水稻。
　　Note: a) Jas japonica; Ias indica. b) : U as up land rice and P as paddy rice.
244　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　26卷

表4　　水稻种子蛋白电泳带型的地理差异
Table 4　　Geographica l distr ibution of
electrophoregram s of r ice seed prote in
品种数 (频率% ) No. of r ice var ieties(Frequency % )
带型Band types
区域　Geographical zones
滇中
Center
东南
Southeast
西南
Southw est
北部
North
A 1 (5. 0) 9 (14. 8) 1 (5. 9) 1 (50. 0)
B 16 (80. 0) 33 (54. 1) 9 (52. 9) 1 (50. 0)
C 2 (10. 0) 9 (14. 8) 6 (35. 3) 0 (0)
D 0 (0) 6 (9. 8) 0 (0) 0 (0)
E 0 (0) 1 (1. 6) 0 (0) 0 (0)
F 0 (0) 1 (1. 6) 0 (0) 0 (0)
G 1 (5. 0) 2 (3. 3) 0 (0) 0 (0)
合计 Total 20 (100) 61 (100) 17 (100) 2 (100)
在籼稻及粳稻中均出现了56 ö 57混合的
G 型, 在地理上这一类型主要出现在滇
南 (东南及西南)。
3　讨论
3. 1　水稻种子蛋白在 SD S2PA GE 电泳
带型上, 籼、粳稻之间存在一定的差
异。特别在 E 型和 F 型上有明显的差
异。Chen 和 Chen [ 4 ]曾经提及将第56和
57条带作为籼、粳的特征带的可能性。
粳稻中91. 2% 的样本均出现第56条带。
籼稻上出现第57条带的频率为53. 1%。
若要将第56或第57条带作为籼、粳稻的特异带, 还必须用已经被鉴定为典型的鉴定和籼稻作
进一步的证实。如果被证实, 那将对籼、粳类型的划分提供另一途径。
图2　　籼粳稻种子蛋白 SDS2PA GE 电泳带型的差异
F ig. 2　　The variation of SDS2PA GE electrophoregram s
of rice seed p ro teins betw een japonica and indica.
3. 2　本次试验在籼稻和粳稻上均出现56 ö 57
混合带型, 出现频率分别为3. 1% 和4. 4%。
主要出现在同时具有粳稻又有籼稻的墨江和
新平, 云南农业大学育成的滇特1号则是一
个籼粳交品种。这种混合型是否是由于籼、
粳稻品种间天然杂交而成还是由于原保存样
品是混合群体所致 (因为在保存资源的繁育
过程中发现有部分材料是混合群体) ?
3. 3　从电泳图上可以看到, A23亚基在籼、
粳稻之间存在着移动速度上的差异, 所有籼
稻品种的 A23亚基移动速度较慢, 即分子量较高; 83. 8% 的粳稻 A23亚基移动速度快, 即分子
量较低。鉴于此, 是否可以将 A23亚基移动速度快慢作为划分籼、粳稻的另一个指标?
3. 4　第10和第11条带的缺失对水稻蛋白质的组成、生理生化、遗传等方面有何影响, 有待进
一步调查。
参　考　文　献
1　Bushuk W , R R Zillm an. Can J P lant S ci, 1978, 58: 505～ 515
2　H iroyuki Kagaw a, H isash i H rano, Fum io Kikuchi. J apan J B reed , 1988, 38: 327～ 332
3　Kum am aru T , H Sato, N Iw ata et al. T heor A pp l Genet, 1988, 26: 11～ 16
4　Chen L F O , L C Chen. T heor A pp l Genet, 1989, 78: 788～ 792
5　V illareal R M , B O Juliano. P hy tochem , 1978, 17: 177～ 182
6　Yam agata H , T Sugimoto, K Tanaka et al. P lant P hy siol, 1982, 70: 1094～ 1110
7　Bhowm ik A , T Om ura, T Kum am aru. P lant B reed ing , 1990, 105: 101～ 105
8　Chen Shu2Chen Grace, M ingg2Chin Cheng. B ot B ull A cad em ia S inica, 1986, 27: 147～ 162
9　L aemm liU K. N ature, 1970, 227: 680～ 685
3444期　　　　　　　　　　　孙有泉等: 云南稻种资源胚乳蛋白质的变异