全 文 ：文章编号:1002-2481(2000)04-0036-05
棉属种间杂种的同工酶研究

安泽伟 ,黄晋玲 ,李宏运
(山西农业大学农学系 ,山西 太谷 030801)
摘　要:对人工合成的[ AG]复合染色体组的异源四倍体即亚比棉与[ AD] 复合染色体组的陆地棉 、
海岛棉 、黄褐棉 、夏威夷棉的种间杂种 F1的植物学形态特征和农艺性状鉴定表明 , 亚比棉的小叶 、
多毛及种子低酚 、植株高酚等特异性状转育到了[ AD] 复合染色体组的棉株上。利用聚丙烯酰胺凝
胶电泳法对上述种间杂种 F1及其亲本进行了过氧化物酶同工酶和细胞色素氧化酶同工酶分析。
结果表明 ,亚比棉的基因转移给了杂种后代 ,并得以表达。
关键词:棉属;复合染色体组;种间杂种;同工酶
中图分类号:S562.035.3　　　文献标识码:A
　　同工酶的结构差异主要反映了基因的差异 ,因此 ,同工酶分析方法已成为现代遗传学研究
的重要辅助手段 。1959年 Markert和 Moller[ 10]首先提出同工酶概念后 ,同工酶分析技术已在植
物系统演化 、生理 、病理 、遗传分析 、基因标记 、个体发育 、杂种优势和鉴定远缘杂种真实性[ 1 , 2]
等方面得到广泛应用 。
棉属野生种比克氏棉具有子叶腺体延缓形成特性 ,为了将该性状导入栽培种 ,培育种子无
腺体植株有腺体品种 ,我们选用亚洲棉(A2)与比克氏棉(G1)杂交 ,并在加倍后得到[ AD]复合
染色体的异源四倍体 。在此基础上 ,将异源四倍体与陆地棉([AD] 1)、海岛棉([AD] 2)、夏威夷
棉([AD] 3)、黄褐棉([AD] 4)杂交 ,得到了两个三元杂种和两个四元杂种。本研究对该三元杂
种和四元杂种及其亲本进行同工酶分析 ,以便为在棉花育种中将[A2G1]有用基因转移到栽培
种中提供生化证据。
1　材料和方法
　　供试材料有亚洲棉(A2)、比克氏棉(G1)、异源四倍体(A2 ×G1)、陆地棉([ AD] 1)、海岛棉
([AD] 2)、陆地棉与夏威夷棉杂种 F1([ AD] 1 ×[ AD] 3)、陆地棉与黄褐棉杂种 F1([ AD] 1 ×
[AD] 4)、三元杂种([ A2×G1] ×[ AD] 1 , [ A2×G1] ×[ AD] 2)、四元杂种{[A2 ×G1] ×([ AD] 1×
[AD] 3), [A2×G1] ×([AD] 1×[AD] 4}。
　　分别取上述材料幼嫩叶片 ,洗净晾干后 ,称取 1g 鲜重 ,剪碎 ,加入 2ml Tris-HCl(pH 值
8.0)提取液 ,冰浴研磨成匀浆 ,4 000r/min离心 15min ,取上清液于冰箱(0 ～ 4℃)保存备用。
电泳采用聚丙烯酰胺垂直板非连续电泳系统。凝胶制备参照陆士伟[ 3]和王金胜[ 4]的方
法 ,分离胶和浓缩胶浓度分别为7.5%(pH 值 8.9)和 3.0%(pH值 6.8)。电极缓冲液为 Tris-
甘氨酸缓冲液(pH值 8.3)。加样量为 30μl ,采用稳流法于 0 ～ 4℃冰箱中电泳 4 ～ 5h。
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山西农业科学 2000 , 28(4):36～ 40　　　　　　　　　　　　　　　　　Journal of Shanxi Agricultural Sciences
收稿日期:2000-04-10
　作者简介:安泽伟(1978-),男 ,山西五台人 ,硕士 ,研究方向为细胞遗传与染色体工程育种。
　　过氧化物酶染色参照王秀芬[ 5]的方法 ,细胞色素氧化酶染色参照陆士伟[ 3]的方法 。染色
完毕 ,用 7%冰醋酸固定 ,再用自来水冲洗几次 ,记录 、照相并作永久干板保存。
2　结果与分析
2.1　过氧化物酶同工酶
各参试材料的过氧化物酶同工酶活性强 ,酶谱变幅为 6 ～ 13条 , Rf变幅为 0.07 ～ 0.95(表
1)。母本亚比棉共有 8条酶带 ,4条特征酶带:Rf=0.58 ,0.53 ,0.48 ,0.45。三元和四元杂种 F1
的特征酶带均为 3条:Rf=0.58 ,0.52 ,0.47。
表 1　不同材料过氧化物酶同工酶谱带分布
Rf 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
0.07 + + + + + + + +
0.13 + + + + + + +
0.16 + + +
0.17 + +
0.18 +
0.20 +
0.28 + + + + +
0.32 + + + +
0.34 + + + +
0.35 + +
0.38 + + + + + +
0.42 +
0.45 +
0.47
0.48
0.52
0.53
0.54
0.57 +
0.58 + +
0.60 +
0.61 + +
0.62 +
0.69 +
0.73 +
0.74 +
0.84 +
0.87 +
0.93 +
0.94
0.95 + +
总计 6 13 8 8 7 13 9 11 8 8 11
　　注:1. 为强带 , 为中带 , +为弱带;2.1～ 11分别代表 A2 , G1 , A2×G 1 , [ AD] 1 , [ AD] 2 , [ AD] 1×[ AD] 3 , [ AD] 1×[ AD] 4 ,
[ A2×G 1] ×[ AD] 1 , [ A2×G1] ×[ AD] 2 , [ A2×G1] ×([ AD] 1×[ AD] 3),[ A 2×G1] ×([ AD] 1×[ AD] 4)。表 2同。
2.1.1　三元杂种F1 的过氧化物酶同工酶　三元杂种[A2×G1] ×[AD] 1 为杂种型酶谱模式 ,共
有11条酶带。新生酶带有 4条:Rf=0.61 ,0.32 ,0.16 ,0.07 ,均为弱带 。与双亲同源的酶带有 3
条:Rf=0.38 ,0.28 ,0.13。与母本同源的酶带有 2条:Rf=0.58 ,0.34。与父本同源的酶带有 2
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安泽伟等:棉属种间杂种的同工酶研究
条:Rf=0.52 ,0.47。
三元杂种[A2×G1] ×[AD] 2 为杂种型酶谱模式 ,共有 8条酶带 。新生酶带有 2 条:Rf=
0.32 ,0.07 ,均为弱带 ,比三元杂种[A2×G1] ×[AD] 1减少了2条(Rf=0.61 ,0.16)。与双亲同源
的酶带有 2条:Rf=0.38 , 0.28 。与母本同源的酶带有 2条:Rf=0.58 ,0.34。与父本同源的酶
带有 2条:Rf=0.52 ,0.47。
2.1.2　四元杂种F1 的过氧化物酶同工酶　四元杂种[A2×G1] ×([AD] 1×[ AD] 3)共有 8条酶
带 ,为双亲的不完全互补酶谱模式。与双亲同源的酶带有 3条:Rf=0.38 ,0.34 ,0.28 ,其中酶带
Rf=0.28活性较双亲的弱 。与父本同源的酶带有 3条:Rf=0.52 ,0.47 ,0.07。与母本同源的酶
带有 2条:Rf=0.58 ,0.13。
表 2　不同材料细胞色素氧化酶同工酶谱带分布
Rf 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
0.12 +
0.16 + + + + + + + +
0.19 + + + +
0.23 + + + + + + + + +
0.25 + +
0.27 + +
0.31 +
0.33 + + +
0.35
0.40
0.41
0.43 +
0.45 +
0.47 + + +
0.49 + + + + + +
0.51 +
0.52 + +
0.53 +
0.54 +
0.55 + +
0.69 +
0.71 +
0.74 +
0.76 +
0.77 + +
0.80 + + +
0.84 +
0.86 + +
0.88 + + + +
0.92 + +
0.94 +
0.95 + +
0.99 + + + +
总计 4 6 7 6 7 5 6 16 15 16 13
　　四元杂种[A2×G1] ×([AD] 1×[ AD] 4)共有 11条酶带 ,为杂种型酶谱模式。新生酶带有 2
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山西农业科学 2000年第 28卷第 4 期
条:Rf=0.61 ,0.32。与母本同源的酶带有 3条:Rf=0.34 ,0.28 ,0.13 ,其中酶带 Rf=0.34 ,0.28
较母本的活性弱 。与父本同源的酶带有 4 条:Rf=0.52 , 0.47 , 0.16 , 0.07。与双亲同源的酶带
有2条:Rf=0.58 ,0.38。
2.2　细胞色素氧化酶同工酶
各参试材料的细胞色素氧化酶变化较大 ,变幅为 4 ～ 16条 , Rf变幅为 0.12 ～ 0.99(表 2)。
母本异源四倍体共有 7条酶带 ,特征酶带有 2 条:Rf=0.43 ,0.35。三元和四元杂种 F1 都产生
了大量的新生酶带 ,表现为杂种型酶谱模式 。三元和四元杂种 F1 的特征酶带为 3 条:Rf=
0.43 ,0.40 ,0.35。其中三元杂种 F1的特征酶带为双亲的完全互补型 。
2.2.1　三元杂种F1 的细胞色素氧化酶同工酶　三元杂种[A2×G1] ×[ AD] 1 共有 16 条酶带 。
新生酶带有 10 条:Rf=0.99 ,0.88 ,0.84 ,0.80 ,0.77 ,0.71 ,0.69 ,0.54 ,0.51 ,0.19 ,均为弱带 。与
母本同源的酶带有 3 条:Rf =0.48 , 0.35 , 0.16。与双亲同源的酶带有 3 条:Rf=0.43 , 0.40 ,
0.23。
三元杂种[A2×G1] ×[AD] 2共有 15条酶带。新生酶带中较[A2×G1] ×[AD] 1减少了 3条
Rf=0.84 ,0.71 ,0.69 ,增加了 2条 Rf=0.94 ,0.92。其余酶带与[A2×G1] ×[AD] 1相同。
2.2.2　四元杂种F1 的细胞色素氧化酶同工酶　四元杂种[A2×G1] ×([AD] 1×[AD] 3)共有 16
条酶带。新生酶带有 10条:Rf=0.99 , 0.95 , 0.88 , 0.86 ,0.80 ,0.76 ,0.74 ,0.53 ,0.50 ,0.19 ,均为
弱带 。与母本同源的酶带为 Rf=0.48 ,0.40 ,0.35 ,0.23。与双亲同源的酶带为 Rf=0.43 ,0.16。
四元杂种[A2×G1] ×([AD] 1×[ AD] 4)共有 13条酶带。新生酶带中较[A2×G1] ×([AD] 1
×[AD] 3)增加了 2条 Rf=0.92 , 0.52 ,减少了 5 条 Rf=0.80 , 0.76 ,0.74 ,0.53 ,0.50。与母本同
源的酶带有4条:Rf=0.40 ,0.35 ,0.23 ,0.16。与双亲同源的酶带有 2条:Rf=0.48 ,0.43。
3　结论与讨论
3.1　杂种真实性
人工合成的[ AG]复合染色体组的异源四倍体的过氧化物酶同工酶特征酶带(Rf=0.58)在
杂种中出现 ,细胞色素氧化酶同工酶特征酶带(Rf=0.43 , 0.35)也在杂种中出现 。由于同工酶
是基因表达的直接产物[ 5] ,所以可以认为 ,异源四倍体的基因转移到了杂种后代中 ,并得以表
达。这与对杂种在植物学形态特征和农艺性状方面的鉴定结果是一致的 。但是 ,要对转移成
功的基因有进一步的认识 ,还需结合分子水平上的研究 。
3.2　酶带相似性
在本研究中 ,各杂种的相同同工酶特征酶带相同。例如 ,各杂种的过氧化物酶同工酶特征
酶带为 Rf=0.58 ,0.52 ,0.47 ,细胞色素氧化酶同工酶的特征酶带为 Rf=0.43 ,0.40 ,0.35 ,差异
性主要表现在弱带的有无和强弱上。这与本研究中三元和四元杂种的父本均系[ AD] 复合染
色体组有关。染色体组相同的棉种 ,同工酶酶带相似 ,这在吴小月[ 6]和孙传渭[ 7]等的研究中也
曾报道过 。
3.3　酶带遗传性
三元和四元杂种 F1的细胞色素氧化酶同工酶酶谱与双亲的相比 ,表现为杂种型酶谱模
式 ,同时也丢失了双亲的部分酶带。在各三元和四元杂种 F1 中 ,母本亚比棉仅丢失了 1条(Rf
=0.47)。在三元杂种 F1 中 ,父本陆地棉丢失了 3条(Rf=0.33 ,0.27 ,0.25),父本海岛棉丢失
了4条(Rf=0.33 ,0.27 ,0.25 ,0.12)。在四元杂种F1 中 ,父本[AD] 1×[AD] 3 丢失了 3条(Rf=
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安泽伟等:棉属种间杂种的同工酶研究
0.47 ,0.41 ,0.33),父本[AD] 1×[AD] 4 丢失了 4条(Rf=0.47 ,0.45 ,0.41 , 0.33)。综上所述 ,三
元和四元杂种 F1 细胞色素氧化酶同工酶酶谱有偏母本遗传倾向。杂种 F1 在丢失双亲酶带的
同时 ,还产生了杂种酶带 。这些现象同黄大年[ 8]等和刘芳[ 9]等的研究报道相似 。
参考文献:
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-480.
[ 9] 　刘　芳 ,等.普通小麦和华山新麦草及其属间杂种 F1 同工酶分析[ J] .作物学报 , 1992 ,18(3):169-176.
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1959, 45:753-763.
Study on Isozymes of Interspecies Hybrids in Gossypium
AN Ze-wei , HUANG Jin-ling , LI Hong-yun
(Department of Agronomy , Shanxi Agricultural University , Taigu 030801 , China)
Abstract:The interspecies hybrids were derived from [(Gossypium arboreum×G.bickii)×G.hirsu-
tum] , [(G.arboreum×G.bickii)×G.barbadense] , [(G.arboreum×G.bickii)×(G.hirsutum
×G.mustelium)] , [ G.arboreum×G.bickii)×(G.hirsutum ×G.tomentosum)] with synthesized
[AG] and [AD] complex set.The identification of morphological and agronomic characters of the hybrids
demonstrated that some characteristics of [ AG ] complex chromosome set were transferred into the hy-
brids , such as small leaves , pilosity , glandless-seeds , and glanded-plant.Using polyacrylamide gel
electrophoresis.The peroxidase and cytochrome oxidase isozymes of the hybrids and their parents were
analyzed.The results showed that the genes of [AG] complex chromosome set were inherited to the hy-
brids and expressed in the hybrids.
Key words:Gossypium;Complex chromosome set;Interspecies hybrid;Isozyme
　　《土壤肥料》由中国农科院土壤肥料研究所和中国植物营养与肥料学会主办 。双月刊 , 16
开 ,48页。每期定价 3.00元 ,全年 18.00元 。邮发代号:2-559。编辑部地址:北京市白石桥
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