全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 21(3)：239— 242 2001年 8月
小麦族四个属模式种的醇溶蛋白分析
杨瑞武 ，周永红 ，郑有良 ，胡 超
(1 四川农业大学基础部．四川雅安 625014；2 四川农业大学小麦研究所，四川都江堰 611 830)
摘 要：利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(APAGE)对小麦旗披碱草属、鹅观草属、猬草属和仲彬草属 4个属的模
式种进行了醇溶蛋白电泳分析，结果表明；(1)4个模式种具有明显的醇溶蛋白遗传多样蛀，其种间醇溶蛋白多
态 性高达 92．3 ；(2)Elymus sibiricus和 Hystrix patuta具有相似的醇溶蛋 白带型 ，而 RoegneHa caucasica和
Kengyilia gob&ota的带型基本相似，其醇溶蛋白图谱能够反映一定的系统关系；(3)不同收集地的 E．s~iHcus材
料间也存在明显的醇溶蛋白遗传差异，新疆的 E．s~irwus具有较丰富的醇溶蛋白带纹 ，而甘肃的 E．s~iHcus的
醇溶蛋白带纹较步。
关键词：小麦族；披碱草属；鹅现草属；猬草属；忡彬草属；模式种；醇溶蛋白
中国分类号：Q945 文献标识码：A 文章编号 ：1000—3142(2001)03—0239—04
Gl iadin anal ysis of type species of four
genera in Triticeae
YANG Rui—wu ．ZHOU Yong—hong ，ZHENG You—liang ，HU Chao
(1．Department of Basic Sg~e~es，Sichuan Agricultural Utd~rslty·Yaan 625014，China；
2 TrltlceaeResearchi州 甜 ．s 猢 Agric-MturalU施盯s t Duj~angyan 611830 China)
Abstract．The gliadin patterns of type species of f0u genera in Triticeae were analyzed by using acid polyacrylamide
ge1 electrophoresis(APAGE)．The results show as folows：(1)All the four type species have significant gliadln
ploymorphism ．among which gliadin ploymorph[sm amounts to 92．3 }(2)Elymus sibiricus and H ystrix patula
Roegneria caucasica and Kengyilia gobicola have similar patterns respectively，and their gliadin maps indicates affini—
ty betweenthem to a certain degree；(3)There exists distinct differencein gliadin amongthe different accessionsin
E．sibiricus．In this paper，E．sibiricus from Xinjiang is rich in gliadin patternstwhile that from Gansu is poor in
gliadin patterns．
Key words：Triticeae；E J，r ；Roegneria；tlystrir；Kengyil~ ；type species；gliadin
在现代麦类作物育种中，小麦族近缘野生种已成
为改良麦类作物抗病、抗虫、抗逆、籽粒品质等的重要
基因资源。作为丰富麦类作物遗传多样性的基因资源
库，小麦族植物具有重要的经济价值和广泛的应用前
景。小麦族模式种是借以建立小麦族各属的模式植
物，对模式种的研究，不仅能更好地认识小麦族属问
系统学关系，也能为利用小麦族资源进行麦类作物育
种积累资料。
麦醇溶蛋白是麦类植物种子胚乳中的主要贮藏
蛋白，在成熟种子中，醇溶蛋白约占总蛋白含量的
40 。醇溶蛋白在结构上为单亚基，经过酸性聚丙
烯酰胺凝胶电泳 (acid polyacrylamide gel electropho一
收稿日期：2000—04—25
tiE~N：f：杨瑞武(1969一)．男，重庆垫江^ ．硕士，讲师，从事植物学教学和小麦蘸生物系统学研究。
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2,40 广 西 植 物 21卷
resis，简称 APAGE)后 ，其电泳谱带按其分子量的大
小和迁移率的不同，分为a 、 四个区。醇溶蛋白
在小麦品种间存在明显的差异，其电泳图谱的带纹多
少及组合方式完全受基因型控制，几乎不受环境的影
响，因而被称为品种的指纹(finger print)“ 。近年来，
醇溶蛋白电泳技术已广泛应用于品种鉴定“ 、种子
纯度检验。 、品种间遗传差异分析“ 等方面。醇溶蛋
自在麦类近缘属植物的种同、种内不同来源材料间也
存在着明显差异，醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳
技术已成为种质资源遗传分析的有效手段，可应用于
种质资源鉴定，也可用于研究某些小麦近缘种属的起
源和演化。 。
本文采用 APAGE技术对小麦族披碱草属(Ely—
t~lI ．)、鹅观 草属 (Roegneria C．Koch)、猬草属 (Hystrix Moench)和 仲彬 草属 (Kengyilia Yen et Yang)4个属的模式种的醇溶蛋白进行分析，旨在分 析它们的种间及种内不同来源材料间的醇溶蛋白遗 传多样性，为探讨小麦族植物的种问(内)、属问关系 以及利用小麦族资源进行麦类作物育种提供醇溶蛋 白方面的资料。 1 材料与方法 1．1实验材料 供试材料为小麦族 4个多年生属的模式种，其中 披碱草属的模式种(Elymus 5妇恼“5)5份；仲彬草属 的模式种(Kengyilia gobicola)2份；鹅观草属的模式 种(Rc,egneria caucasica)和猬草属的模式种(Hystrlz patula)各 1份 醇溶蛋白标准材料为中国春(71．deS- Hvum L．CV．Chinese Spring)。所有供试材料见表 1。 1．2方法 本实验采用 IsTA(1986)颁布的酸性聚丙烯酰胺 凝胶电泳(acid polyacrylamide gel electrophoresis，简 称 APAGE)(pH3．1)标准程序(稍加改进)电泳分析 醇溶蛋白“ 电泳仪器为北京六一仪器厂的DYYⅡ一 28B型电泳槽 1．2．1样品提取 每份材料取 1O粒种子称重，用钳 夹碎后放人 1．5 mI 离心管中，按 1 mg加 5 的比 例加入样品提取液(25 2一氯乙醇、0．05 甲基绿)， 振荡器上振荡混匀，室温浸提过夜。使用前 lO 000 r／ min离心 10 rain 取上清液点样。 表 1 实验所用材料 Table 1 Experimental mater[Ms in this study 1．2．2 APAGE 采用连续分离系统。取 4OmI 凝胶 溶液(丙烯酰胺 lO ，N—N甲叉双丙烯酰胺 0．4 ， 尿素 6 ，抗坏血酸 0．1 ，硫酸亚铁 0．004 )，按 照 1 mI ：1 I 的 比例 加 人 1O 过硫 酸 胺 和 TEMED，迅速摇匀，灌胶，插好样品梳，让其在 j～10 min内完全聚合。小心拔出样品梳，用电极缓冲液(每 l 000 mI 含冰醋酸 4 mI ，甘氨酸 0．4 z)冲洗加样 孔。每个样品上样量为 1O I 。在电极缓冲液中，恒压 500 V恒温 10～15℃，电泳时间为甲基绿前沿指示 剂迁移至板底所需时间的3倍。每块凝胶吸取 1 考 马斯亮蓝 R25o 5 mI ，再加 1O 三氯乙酸 200 mL染 色过夜。7 醋酸中保存，统计，拍照。 2 结果与分析 以中国春作为醇溶蛋白标准，所有材料在同一条 件下进行电泳，结果如图 1所示。 2．1种间醇溶蛋白多态性分析 披碱草属、鹅观草属、猬草属和仲彬草属 4个属 的模式种具有明显的醇溶蛋白多样性，9份材料共产 生 39条迁移率不同的醇溶蛋白带纹，每个材料可分 离出7～18条带纹，其中仅 1条(2．56 )带纹为9个 材 料的共 同带，此共同带位于 区(图 1)，38条 (97．44 )为多态性带。不计同种的不同居群问的差 异，也仅有 9条(7．69 )带驶为4个模式种所共有， 维普资讯 http://www.cqvip.com 3期 杨瑞武等：小麦族四个属模式种的醇溶蛋白分析 241 O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 图 L 小麦族 t个模式种的醇溶蛋白APAGE电泳图谱 Fig．1 Patterns of gl[adins of type species of four genera in Trittceae after APAGE (材抖编号见表 1 The materials order as in the ordeltisted in Table 1) 这 3条共 同带分别位于 S区和 区，其中 口区有 2 条， 区1条(图 1)，36条(92．31 )为 4个模式种的 种问醇溶蛋白多态性带。表明小麦族模式种的种问醇 溶蛋白多态性高，其醇溶蛋白遗传差异较大。 2．2种内醇溶蛋白多态性分析 2份同来自新疆的K．·gobicola的醇溶蛋白差异 较小，在 2份 K． 曲 n共产生的21条迁移率不同 的醇溶蛋白带纹中，有 1 4条(66．67 )共同带，仅 7 条(33、33 )为多态性带。5份来源不同的E、sibiricus 共产生 27条迁移率不同的醇溶蛋白带纹，每份 E． sibirkus可分离出7～14条带纹，在 27条迁移率不同 的带纹中，有 24条(88．89 )为 5份 E．sibiricus的多 态性带。从带纹的多少来看，E．sibiricus的带纹多少 与材料来源地点有关，本研究的 5份 E．sibiricus的醇 溶蛋白电泳结果表明，来源于新疆的材料比来源于四 川、甘肃的材料的带纹多。可见小麦族模式种的种内 不同收集地材料间也存在明显的醇溶蛋白遗传差异。 2．3种间和种内的醇溶蛋白带型差异 比较 不同物种的醇溶蛋白带型差异较大，同一物种的 不同来源材料具有基本相似的醇溶蛋白带型，表明小 麦族植物的醇溶蛋白差异和形态差异一样，也是种问 差异大于种内差异。4个模式种的醇溶蛋白电泳图谱 带型明显可以分为 2类：(1)E．sibiricus和 H．patula 的醇溶蛋白带纹较少，主要分布于 a、13、m区，在 区 几乎没有带纹分布；(2)R．caucaslca和 K．gobicota的 醇溶蛋白带纹较多，4个区域均有带纹分布。 2份 K．gob&og．a和 5份 E．s／birgua虽然具有各 自物种基本相似的醇溶蛋白带型，但种内不同来源材 料的醇溶蛋白带型也有明显的区别，不存在完全一致 的醇溶蛋白图谱。 9份材料的醇溶蛋白图谱均能很好地区分，说明 醇溶蛋白图谱可以用于区分和鉴定小麦族植物的种 间及种内不同来源材料。 3 讨 论 小麦族披碱草属、鹅观草属、猬草属和仲彬草属 4个属模式种的种问及种内不同来源间具有较高的 醇溶蛋白多态性，其种间及种内的醇溶蛋白图谱差异 明显，并且种间差异大于种内差异，这与形态学差异 是一致的。从醇溶蛋白图谱的带型来看 ，同为StH染 色体组的 E．slbh．kus和 H．patula具有基本相似的 醇溶蛋白带型，具有 StY染色体组的 R．caucasica和 具有 StYP染色体组的K．gobicola具有相似的带型， 这与细胞学的结果相符台。由于H．patula的染色体 组为 StH，Dewey(1983)把以H．patula为模式种建 立的猬草属 Hystriz处理为披碱草属 Elyrnus ：，而 Ⅳ fr 具有颖强烈退化甚至缺失的显著特点，许多 分类学家认为HystHx应该独立成属 。E．sibiricus 和 H．patula具有基本相似的醇溶蛋白带型，但也存 在明显的差异，表明 Hystrix与 Elymus之间具有较 近的亲缘关系。以K．gobicola为模式种建立的仲彬 草属 Kengyd~，含 StYP染色体组，其形态介于鹅观 草属 RoegneHa和冰草属 Agropyro~之间“ “ 。与以 梭 罗草 R．thoroldiana(0liv．)Keng为模式建立 的 Roegneria Sect、Paragropyron Keng具有类 同的特 征。”。I ove(1 984)、Jensen(1 990，1996)将该组植物放 入 Elymus中 ，Yang et a1．(1 992)则把它们组合 到Kengyila中。”。从其模式种的醇溶蛋白图谱来看， Kengyilia与RoegneHa的亲缘关系较近，而与 Elymus 的亲缘关系较远。 E、sibiricus作为 Elymus的模式种，是一种优良 的牧草，还对麦类作物的赤霉病和白粉病具有高抗的 特性” 。K．gobicola生长于沙漠戈壁环境中，具有 极强的抗旱能力。 。这些优良性状对麦类作物育种 广● ● ．广y．广RI一 广● Q 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 242 广 西 植 物 21卷 是十分有利的，它们是麦类作物遗传多样性的宝贵基 因资源。本研究发现，E．s~,／r／cus具有丰富的醇溶蛋 白遗传多样性，不同收集地材料的醇溶蛋白表现出较 大的差异。从本研究的 5份材料来看，新疆的 E． sibiricus具有较丰富的醇溶蛋白带纹，四J1l的次之，甘 肃的E．sibir~us的醇溶蛋白带纹最少。由于本研究的 E．sibiricus仅涉及 5份材料，有关 E．sibiricus的种内 醇溶蛋白遗传变异尚需收集更多的材料进行探人研 究。 醇溶蛋白是种子发育特定时期的基因产物，其组 成由遗传决定，几乎不受环境因子的影响，因此，醇溶 蛋白组分上的差异可以反映出基因组的差异。张学勇 等(1 995)、兰秀锦等(1 999)先后采用 APAGE方法分 析了来自不同国家和地区的节节麦的醇溶蛋白遗传 多样性，结果表明麦醇溶蛋白的 APAGE技术可以作 为麦类植物资源鉴定的有效手段 ，也可以用来研究一 些物种的起源和演化“。 ”。虽然本研究所用的材料有 限，但其醇溶蛋白电溶结果表明，小麦族披碱草属、鹅 观草属、猬草属和仲彬草属 4个属的模式种的种间及 种内不同收集地材料问的醇溶蛋白图谱存在明显差 异，由醇溶蛋白图谱所反映的种间关系与形态学及细 胞学的结果相一致。所以，醇溶蛋白图谱差异可以作 为评价小麦族植物种间、种内遗传差异及亲缘关系的 一 项指标而在小麦族植物的生物系统学关系研究和 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