全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 25(5)：464—468 2005年 9月
鹅观草属三个物种及其居群间的醇溶蛋白分析
魏秀华，周永红 ，杨瑞武，丁春邦，张 利，张海琴
(四川农业大学小麦研究所，四川都江堰 611830)
摘 要 ：利用酸性聚丙烯酰胺凝胶 电泳技术(A—PAGE)对小麦族鹅观草属 3个物种 ：毛叶鹅观草、纤毛鹅观草
和竖立鹅观草进行 了醇溶蛋 白电泳分析 ，23份材料电泳分离 出 22条 相对迁移率 不同的谱带 ，其 中 3条
(16．6 )共同带 ，19条(83．4 )具多态性 ，每个材料可分离出 9～16条谱带。结果表明：(1)三个物种具有相似
的醇溶蛋白带型，但存在明显的种间差异；(2)同种不同居群间也存在遗传差异 ；(3)种间差异大于种内差异。
关键词：鹅观草属；毛叶鹅观草；纤毛鹅观草；竖立鹅观草；醇溶蛋白
中图分类号 ：Q946．1 文献标识码：A 文章编号 ：1000—3142(2005)05—0464—05
Study on gliadin variation of three Roegneria
(Poaceae：Triticeae)species and their accessions
W EI Xiu—hua，ZHOU Yong—hong ，YANG Rui—wu，
DING Chun—bang，ZHANG Li，ZHANG Hai—qin
(Triticeae Research Institute，Sichuan Agricultural University，Dujiangyan 611830，China)
Abstract：In the present paper，the gliadin patterns of three Roegneria species：尺．amurensis，尺．ciliaris，尺．
japonensis and their accessions were analyzed by using acid golyaerylamide gel electrophoresis(A—PAGE)．22
gliadin bands with different relative mobility were found by electrophoresis．Of them ，19 bands had polymor—
phisms．Each material could separate 9 to 16 bands．The results were showed as follOWS：(1)尺．amurensis，尺．
ciliaris and R．japonensis had similar gliadin patterns，but they were also different；(2)There were gliadin pol—
ymorphism in accessions of the same species；(3)The difference of gliadin patterns between different species
was distinct from those between different accessions of a species．
Key words：Roegneria；尺．amurensis；尺．ciliaris；尺．japonensis；gliadin
麦醇溶蛋 白是麦类植物种子胚乳 中的主要贮藏
蛋白，其电泳图谱常被用作品种、种质及品质鉴定的
标 准 (Draper，l987；张 玉 良等，l994；张 学 勇 等，
1995；Zilman等，1979)。与同工酶或其它蛋白质相
比，醇溶蛋白的组成不受发育时期生理条件及外界
环境因子的影响，其电泳带纹特征完全受基因控制，
因此更能真实地反映出基因表达上的差异(Draper，
1987)。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 electro—
phoresis，简称 A—PAGE)后，其电泳谱带按其分子
量的大小和迁移率的不同，分为 a、13、 、∞四个区。
在遗传上，醇溶蛋白的编码基因主要位于第一部分
同源群染色体短臂和第六部分同源群染色体短臂上
(Payne等，1984；Brown等，1981)。近年来 ，国内外
收稿 日期 ：2004-05-08 修订 日期 ：2005-01—12
基金项目：国家 自然科学基金项目(30270099；30470135)；四川省教育厅(03ZD-I 2)；科技厅项目资助(02SW一029—06)(Sup-
ported by the National Natural Science Foundation of China，Grant No．3O270099 and 304701 35：Department of
Education，Grant No．03ZD-1 2；Science and Technology of Sichuan Province，Grant No．02SW一029—06)。
作者简介：魏秀华(1977-)，女，山东高密县人 ，硕士．研究方向：小麦族分子细胞遗传学。
通讯作者(Author for Corresp0ndence E—mail：Zhouyh@sicau．edu．cn)
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已将醇溶蛋白电泳分析应用到遗传育种和种子生产
上，如品种鉴定、种子纯度检验、亲缘关系分析、代换
系、易位系和体细胞无性系变异鉴定 、品质预测等方
面(傅宾孝等，1993；王学路等，1994)。麦醇溶蛋 白
酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术，作为资源鉴定的有
效手段，可以用于解决收集资源材料的重复问题，提
高麦类作物种质资源保存和利用的效率；同时，可以
用于研究某些小麦近缘种属的起源和演化(张学勇
等，1995)。关于鹅观草属植物的醇溶蛋白研究至今
还未见报道。
鹅观草属(Roegneria C．Koch)是 Koch于 1848
年以高加索鹅观草(R．caucasica C．Koch)为模式种
建立的，是小麦族 (Triticeae Dumortier)中最 大 的
属。现知全世界约 130余种，广泛分布于北半球的
温寒地带(Baum等，1991)。我国约 7O余种，主要
分布于西北 、西南和华北地区(耿 以礼等，1963；郭本
兆，1987；蔡联炳，1997)。该属植物多为草原和草甸
的组成成分 ，多数是优 良牧草；有的还有抗病、抗旱、
抗寒等优良特性，是小麦和牧草育种的重要资源。
然而，鹅观草属形态变异复杂，在属的系统地位、属
的范围、属内等级划分、物种概念和起源问题上，不
同系统学家分歧较大(Nevski，1933；耿以礼，1959；
Tzvelev，1976；郭本兆 ，1987；蔡联炳 ，1997；Dewey，
1984；L6ve，1984)。纤毛鹅观草 (R．ciliaris(Ttin．)
Nevski)、竖立鹅观草(R．japonensis(Honda)Keng)
和毛叶鹅观草 (R．amurensis(Drob．)Nevski)是鹅
观草属纤毛系 (Set．Ciliare)中的三个物种(耿 以礼
等 ，1963；郭本兆，1987)。Tzvelev(1976)将鹅观 草
属归并 于披 碱 草属 (Elymus)中，把 E．amurensis
(Syn：R．amurensis)处理为 E．ciliaris(Syn：R．cili—
aris)的 亚种 E．ciliaris(Trin．)Tzvelev ssp．am／,一
rensis(Drob．)Tzvelev；卢 宝荣 等 (1988a)根 据 R．
ciliaris和 R．japonensis的核型 、形态变异、组型和
同工酶资料，把 R．japonensis处理 为 R．ciliaris
(Ttin．)Nevski var． aponensis(Honda)Yan，Yang
et B．R．Lu；L6ve(1984)也将鹅观草属归并于 Ely—
mUS中，把 E．amurensis和 E． ponensis(Syn：R．
japonensis)分别处理 为 E．ciliaris的亚种 ，即：E．
ciliaris(Trin．)Tzvelev ssp．amurensis(Drob．)Tz—
velev和 E．ciliaris(Ttin．)Tzvelev ssp． a ponicus
(Drob，)A，L6ve。为了进一步研究这三个物种的系
统关系，作者对这三个物种及其居群进行 了醇溶蛋
白分析，以期为他们正确的归类划分提供生化方面
的证据。
1 材料和方法
1．1供试材料
供试材料见表 1：共 23份材料，包括 2份 R．
amurensis，11份 R．ciliaris和 10份 R．japonensis。
除 2份 R．amurensis和编号为 PI531576的 R．cili—
aris种子由美国国家种质资源库(National Germ—
plasm Repositories，USA)提供外，其余材料均来源
于四川农业大学小麦研究所种质库。
1．2研究方法
采用 IsTA(1986)颁布的酸性聚丙烯酰胺凝胶
电泳(Acid polyacrylamide gel electrophoresis，简称
A—PAGE)(pH3．1)标准程序(稍加改进)电泳分析
醇溶蛋白(Draper，1987；张玉良等，1994；王学路等，
1994)。电泳仪器为北京六一仪器厂的 DYY一Ⅲ2型
电泳槽。具体方法：(1)样品提取：每份材料取 5粒种
子称重，用钳子夹碎后放人 1．5 mL离心管中，按 1
mg加 5 L的比例加入样品提取液(25 9，62一氯乙醇
+0．05 甲基绿)，振荡器上振荡混匀，室温浸提过
夜。使用前 10 000 r／min离心 10 rain。取上清液
点样。(2)溶液配制：凝胶缓 冲液 (1 L)一冰醋酸 20
mL、甘氨酸 1 g；凝胶溶液(1 L)一丙烯酰胺 100 g、
N—N甲叉双丙烯酰胺 5 g、尿素 6O g、抗坏血酸 1 g、
硫酸亚铁 0．04 g，溶于凝胶缓冲液中；10×电极缓冲
液(1 L)一冰醋酸 40 mL、甘氨酸 4 g，使用前稀释
10倍。(3)制备凝胶：凝胶溶液 35 mL、10 过硫酸
胺 35 L、TEMED 35 tL，迅速摇匀，灌胶 ，插好样
品梳，让其在 5～10 rain内完全聚合。(4)加样：小心
拔出样品梳 ，用 电极缓 冲液 冲洗加样孑L。每个样 品
上样量为 10 L。(5)电泳：恒压 500 V、恒温 10b15
℃，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。(6)染色：每块凝胶吸取5 mL 1 考马斯亮
蓝 R250，再加 10 三氯乙酸 200 mL染色过夜。
2 结果及分析
以中国春作对照，供试的23份材料共电泳分离
出 22条迁移率不同的醇溶蛋白带纹(图 1)，其中 3
条(16．6 9，6)为共 同带 (图 1中箭头所示)，19条
(83．4 )多态性带纹。共同带分布在 a和 p区内。
每份材料分离出 lob16条带纹(表 2)。
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表 2 23份材料的电泳酶带分布情况
Table 2 Distribution and number of gliadin bands of 23 accessions of three species in Roegneria
14
13
12
13
14
14
13
13
14
15
12
13
14
10
12
10
11
12
13
12
12
13
16
注 ：“一”代表酶带存在位置
Note：“一”Indicates the position of the band
0 0 ¨ ¨ H ” 加
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2．1物种间的醇溶蛋白带型分析
三个物种在 a和 口区的带纹类似，几乎无差别。
在 7区，R．amurensis仅有 2条带；而 R．ciliaris和
R．japonensis都分离 出 3条带 。R．amurensis在 oJ
区带纹较多，其中编号为 PI547303的材料分离出一
条迁移率最小并在其它两个物种中出现频率极少的
带纹；R．ciliaris在 ∞区的带纹较 R．japonensis多。
2．2物种 内不同居群的醇溶蛋白带型分析
R．amurensis：本种仅两份材料，均来源于前苏
联 。在 a、D和 7区带纹相同；在 山区有 2条共同带 ，
4条多态性带。
R．ciliaris：ll份材料，电泳分离出l9条迁移率
不同的谱带 ，7条(30 )共 同带 。来源于河南郑州
的两份材料，其带纹完全相同；来源于陕西的两份材
料 ，强带完全相同，但存在 2条弱带 间的差异 ；来源
于四川的 3份材料中，其带纹的差异主要出现在 ∞
区，有 2条共同带 ，5条多态性带 。不同产地的材料
间，其带型都表现出差异；同一产地的材料其带型有
的完全相同，有的同样存在差异。
R．japonensis：l0份材料，电泳分离出2O条迁
移率不同的谱带，其中6条(30 9／6)为共同带，材料间
具很大的相似性 。来源 于四川雅安地 区的两份材
料，表现出 8条共同带 ，4条 多态性带 ；来源于 四川
兴文的材料 ，带型表现最为特殊 ，在 a区缺少三个物
种共有的一条迁移率最大的带，相应地出现了一条
在其它材料中都未曾出现的带；来自四川宜宾 3份
材料 ，在 a、p和 7区带型相同，∞区有 3条共同带 ，l
条多态性带 ；来 自浙江杭州两份材料表现出了较大
的差异 ，有 lO条共同带 ，9条多态性带 ，∞区仅 2条
共同带 。
3 讨论
R．amurensis，R．ciliaris和 R．japonensis三 个
物种具有基本相似的醇溶蛋白带型，但 23份供试材
料的醇溶蛋白指纹图谱具有丰富的遗传多样性，每
个材料可分离出 l0～l6条带纹。三个物种间的图
谱在 a、8区的带纹差别不大 ，多态性表现在 y^和 e1)
区；同一物种不 同居群材料的醇溶蛋 白带型表现出
较大的相似性，a、p和 7区的带纹相似，多态性只是
表现在 ∞区。醇溶蛋白分析结果表明：三个物种的
醇溶蛋白带型存在种间差异和种 内差异 ，而种间差
异大于种内差异。且 5次电泳分析的结果都与本结
果一致 。
卢宝荣等 (1988b)报道 了 R．ciliaris和 R．
7aponensis的染色体核型，核型公式分别为 2n一4x
= 28： 18m(4SAT)+ 6sm 和 2n一 4x一 28— 18m
(4SAT)+6sm，各对应染色体无显著差异，核型一
致，建议将 R．ciliaris和R．japonensis合并为一种；
R．ciliaris和 R．japonensis的正反交杂种 F1减数
分裂染色体配对正常，无生殖隔离，也说明这两个物
种应归属于一个种。前人对于这三个物种在分类学
上的处理 ，主要是从形态学和细胞 学特征上进行分
析的，而本文从醇溶蛋白的分析结果上看 ，这三个物
种在生化方面还是存在一定差异的。因此 ，这三个
物种是否应归类为一个物种还有待更深入的研究 。
小麦族植物的大部分生化标记在种属间存在着
明显的多态性 ，而在 同一种 内不同的品种或收集材
料之间缺乏足以作为品种特征特性的多态性。麦醇
溶蛋白在小麦族植物的属间、种间、种内不同居群间
存在明显的差异。张学勇等(1995)利用酸性聚丙烯
酰胺凝胶 电泳对 38份收集 地不 同的节节麦 (Ae—
gilops tauschii)进行 了醇溶蛋 白遗传分析，认为麦
醇溶蛋白A—PAGE技术作为资源鉴定的有效手段，
有可能用于解决收集资源材料 的重复问题 ，提高麦
类作物种质资源保存和利用的效率 ；同时，可以用于
研究某些小麦近缘属物种的起源和演化 。周荣华等
(1994)研究 了新 麦草 (P “￡^ ro ￡“ junce~)不
同粒数种子的醇溶蛋白(Gli-1)，表明 l～4粒种子
的醇溶蛋白谱带较少，分辨率较好，5～l4粒种子的
谱带具有很强的多态性。作为一种生化标记，醇溶
蛋白在小麦族植物的研究中已显示了非常广阔的应
用前景，将在利用小麦族遗传资源进行麦类作物育
种和小麦族植物的生物系统学关系研究中发挥重要
作用。
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