全 文 ：江苏农业科学
1 9 9 0年第 5期
棉属草棉种子蛋白质电泳分析的初步评价
王庆华
( 江苏省农科院经作所 )
A
.
E
。
Pr e ei va l R
。
J
。
K o h el
( 美国德克萨斯州农工大学 )
提要 采用种子水溶性蛋白质电泳分析方法对棉属草棉 ( G. h。 ; ba 。 。 。 。 )73 份材料的遗传
变异范围进行了初步的研究和评价 。 从蛋白质电泳带谱可以看出 ,不同品系间的差异是很明显的 ,
这说明棉属草棉种内存在着丰富的遗传变异 . 根据带谱差异 , 将 73 份草棉品系划分为 1 8个组 , 一
般同组内品系分布在一个地区或相毗邻的国家 . 各组包含的品系多少不同 , 少的可能是比较原始
的野生类型 . 结果同时表明 , 种子水溶性蛋白质电泳分析可作为植物种内遗传变异的测定和进一
步分类的一种新的方法和途径 。
在过去20 年中 , 种子蛋 白质电泳分析作
为一种新的途径和方法在鉴别物种和探索其
起源等方面的应用越来越广泛 。 种子蛋白质
之所以被广泛应用于 电泳分析 , 是因为它是
贮藏蛋白 , 在干燥成熟的种子内含量和组成
高度稳定 , 能较好地反映植物的遗传组成和
变异 [ ` 」。
19 6 7年M . T h e in 博士首先应用种子蛋
白质电泳分析方法研究棉属不同染色体组和
不 同种的遗传变异 ` “ ’ , 后来又有几位学者进
行 了类似的研究 〔 “ , ` , 5 ’ 。从他们的研究结果
可以看出 , 不 同种之间种子蛋 白质电泳带谱
的差异是很明显的 。 这些研究进一步阐明或
肯定了前人采用古典的如形态学 、 细胞遗传
学和杂交分析等方法所获得的棉属不同种的
划分及其相互关系等结果 。 然而 , 到目前为
止尚未见到采用种子蛋白质电泳分析方法进
行棉属种内变异评价方面的研究报道 。
草棉是棉属 A染色体组中二 倍 体 栽 培
种 , 集中分布在地中海和非洲 东部 地 区 ,
它们在长期进化和人工选择过程中形成了不
同的族系和品种 。在世界各国中 , 美国德克萨
斯棉花种质库保存的这类材料最多 。 弄清这
些材料的遗传背景及其差异 , 对于种质资源
的利用和棉花育种工作是非常毕瑞左的 。 本文
试图通过种子蛋白质电泳分析的方法 , 对草
棉种内的遗传变异进行初步的测定和评价 。
材 料 和 方 法
( 一 ) 材料
试验材料取自美国德克萨斯州国家棉花
种质库。 在这个种质库中保存着 13 0 份草棉
材料 , 本试验采用了其中的73 份 ( 其它材料
因种子量不够未能参加试验 ) 。
( 二 ) 方法
1
。 蛋 白质提取 : 每份材料取 8~ 12 粒种
子 , `采用 1 9 6 9年 B e r ar id 等人建立的方法提
取水溶性蛋 白质 ` ” ’ , 离心 后 的上 清 液 经
M F S SA过滤纸过滤后装入微试管 , 作为水
溶性蛋白质粗提液存放在冰箱中。
2
. 电泳
( 1 ) 凝胶配制 : 电泳 分 析采用 1 9 6 4年
D a v i s 的配方 ` , ’ , 并稍加改良。 其 配 方如
下 :
a
。 分辨胶溶液 ( 供两个 1 . 5 毫 米凝 胶
用 , A e r y l a m i d e 浓度 为 7 . 5% ) : s 毫 升
本文系笔者 1987 年在美国研究工作的部分内容。 文稿承笨黄骏麒 、 钱思颖两位研究员审阅并修改 , 谨致谢意。
一 1 2 一
DOI : 10. 15889 /j . i ssn. 1002 -1302. 1990. 05. 005
T r i s
一 el ho r i d e缓冲液 ( p H s . 9 ), 1 6毫升
分辨胶丙烯酞胺溶液 , 40 毫升蒸 馏 水 ; 5 0
微升过硫酸按溶液 。 .
b
. 浓缩胶溶液 ( 供两个 1 . 5 毫 米 凝胶
用 ) : 2沂毫升 T r i s 一 e h l o r i d e缓冲液 ( p H
6
.
7 ) ; 3
。
1毫升分辨胶丙烯酞胺溶液 , 4 . 1毫
升 40 %蔗糖溶液 , 10 毫升蒸馏 水 , 2 0 微升
过硫酸按溶液。
分辨胶加至 1 1 . 5厘米高后 用 蒸馏 水 覆
盖 , 等凝胶凝聚后再将蒸馏水吸出 , 然后加
入浓缩胶溶液 , 等其凝聚后备用 。
( 2 ) 样品制备 : 1 0 微升水溶性蛋白质
粗提液加 1 0 微升样品缓冲液和 40 微升 40 %
蔗糖溶液 , 再加 10 微升澳酚蓝作为指示剂在
触动混合器上摇匀 , 然后抽取 10 0微 升注入
凝胶槽 。
( 3 ) 电泳 : 使用的是 L K B 2 0 0 1一 0 0 1型
立式电泳仪和 L K B 20 0 型电源 , 电流固定为
6 0毫安 , 水温控制在 15 ℃ , 电泳 3 小时 。 由
于参试材料多 , 而每次电泳只能做两块凝胶
2 0个样品 , 为尽量减少和避免试验误差 , 在
电泳过程中除对电流 、 水温和时间进行控制
外 , 还在每块凝胶 ( 10 个样品 ) 中加入一个
A ,
一
6作为对照 。
3
. 凝胶的 固 定 、 染 色 与 去 色 : 采用
A n d e r s o n, s 考马斯亮蓝法对凝胶 进 行 处
理 ’ “ ’ , 最后将清洗好的凝胶取出放在 L K B
干燥机上烘干 , 作为永久资料保存 , 并进行
拍照分析。
结 果 和 讨 论
棉属草棉品系间水溶性蛋 白 质 电 泳 分
析 , 每个品系可以获得 25 条左右 的蛋白 质
带 , 品系间的差异也是很明显 的。 根据带谱
的差异将参试品系划分成不同的组 , 再将每
组的品系集中在一起进行电泳 , 以确定它们
之间的相对差异 , 并进行进一步 的 分 组 归
类 , 最后形成了 1 8个带型不同的组 ( 图 1 ) 。
从图 1 可 以看出 , 各组的带谱互不相同 , 有
的在带的数目上存在着差异 , 如带数最少的
只有 23 条 ( 从 8和 9组 ) , 最多的为 29 条 ( 7
组 ) , 有的则在带的粗细和迁移率上存在着
差异 , 如第 2 组和第 10 组 同为 2 4条带 , 但第 2
组比第 1 0组多 了 B l 。 3、 B 2 . 3 5 、 B 3 . 8 三 条
·带 , 而第 10 维则比第 2组多了 BZ . 7 、 B 6 . 7两
条带 , 另外第 2组在 B 2 . 9处为一粗带 ,而第 10
组在该处则变为两条细带。 这些差异说明棉
属草棉种内的遗传变异是比较丰富的。
7 3个参试品系除 4个来源不清楚外 , 其
余收集 自地中海 、 非洲和东南亚的 9 个国家
和地区 。 根据蛋 白质带谱划分各组所包含的
品系及其地理分布列于表 1 。 从 18 个组的地
理分布来看 , 绝大多数组所包含的品系集中
在同一地区或相毗邻的国家 , 这可 以说明这
些不 同的组是在不同的地理 、 气候条件下形
成的生态类型。 但也有个别组的品系的地理
分布跨越了较大的地区 , 甚至相隔较远 , 这
种混淆可能是由于不 同国家之间棉花品种资
源的交换或引种而造成的 。 草棉是一个古老
的栽培种 , 在很早以前就被引进 到 近 东 地
区 。 进入现代社会以后 , 作物品种资源的交
换和引进就更加频繁了 。 苏联就是一个较好
的例证 , 他们绝大多数的草棉材料可能都是
从亚洲和阿拉伯地区引进的。
另外 , 从表 1 中还可 以看出有的组包含
的品系少 ( 7、 9 、 n 和 16 组仅有一个品系 ) ,
有的组包含的品系较多 ( 5和 10 组分别 含 有
1 4和 9个品系 ) 。 草棉虽然是一个二倍 体 栽
培种 , 但它最初都是野生类型 。 其中有些野
生类型在长期进化过程中 , 经过人工选择而
逐渐变为栽培类型 , 有的未被人类利用则仍
保持其野生状态 。 遗憾的是在征集的种质资
源中 , 没有这样的记载 , 但从试验结果可以
这样推测 , 具有较少品系的组可 能 为 野 生
型 , 而具有较多品系的组可能为栽培型 。
由此可见 , 种子水溶性蛋白质电泳分析
可以用于棉属种内遗传变异的测定。 试验结
果表明 , 棉属草棉种内的遗传变异是相当丰
一 1 3 一

表 l草棉参试品系地理来源及水溶性蛋白质电泳带型分组
水 溶 性 蛋 白 质 带 型 分 组 品系数
1 3 24 56 7 9 1 80 1 1 主 1 23 1 4 1 1 56
带型
组数理源
地来
印 度 3 6 3 5弓0
1 7 1 8
1 4 53 81 214巧
中 国 3 2
1 0 4
3 4 4 7 4 8 57
,山口自曰ùōúó39朽5406
阿 富 汗 31 3 3 之 9 0学
5 7
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2 3 4 1 1 2 0
1 2 1
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1 2 5
1 2 8
3542
伊 朗
巴基斯坦
苏 联 3 1 6
1 2 4
1 0 7
1 0 9
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土 耳 其 6 9 8 2 6 1 0 1 0 0 7 1 4
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博茨瓦那 1 2
心土4,1,习
曰óJó6叮JQ碑曰óùj八乙
J
l
J土.斗,工
27896130
3 8明洲非不
品 系 数 2 3 4 3 1 4 5 1 2 5 2 6 1 7 3 7 3
注 : 表中品系代号为德克萨斯州编号 , 全称 “ A , 一 3 , A : 一 6 ,
u l a l i o n s o f t w o A g r o P y r o n s P e e i e s
.
E l e e t r o P h o r e s i s
,
8 2
: 7 2弓~ 7 3 1
〔 2 〕 T h e i n , M . : E l e c t r o p h o r e t i e s t u d i e s o n
t k e g e n o m i
e g r o u P s a n d t h e o r i g i n o f
t h e t e t r a P l o i d s P e e i e s o f G o s s y P i“ 栩 .
P h
.
D
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D i s s
, ,
U n i v
.
C a l l f o r n i a
,
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A n g e l e s
.
1 96 7
〔 3 〕 J o h n s o n , B . L . e t a l : A n a l y s i s o f g e n -
o
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e a n d s P e e i e s a f f i n i t i e s i n G
o s s , P诬“ m
b y P r o t e i n e l e e t r o P h o r e s i s
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X l l
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C o n g G e n e t
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1 9 68
,
p p 2 63 ( A b s t
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)
〔 4 〕 J o h n s o n , B . L . e t a l : A s s e s s m e n t o f
e v o
l u t i
o n a r y a f f i n ! t i
e s i n G o s
s y P i
“ 仍
b y P r o t e i n e l e e t r o P h e r e s i s
.
A m
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、 B o t · 1 9 7 0 , 5 7 ( 9 ) : 1 08 1~ 1 08 2
〔 5 〕 C h e r r y , J . p . e t a l : c o m p a r a t i v e s t u d -
i e s o f s e e d P r o t e i n s o f s p e e i e s o f G
o s 一
s y P云“ 饥 b y g e l e l e e t r o P h o r e s i s . E v o l u -
t i o n
,
1 9 7 0
,
2 4 : 4 3 1~ 4 3 7
〔 6 〕 B e r a r d i , L . C . e t a l : C o t t o n s e e d p r o -
t e i n i s o l a t e s : T w o s t e P e x t r a e t i o n P r o -
c e d u r e
.
F o o d T e c h
.
1 9 6 9
,
2 3 : 1 3 0 5~ 13 1 2
〔 7 〕 D a v i , , B . J . : D i s e e le e t r o p h o r e s i s . 五
M e t h o d a n d a P P l i e a t i o n t o h u m a n s e r -
u
m p r o t
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.
A n n
.
N Y
.
A c a d
.
S e i
.
196 4
,
1 2 1: 4 0 4
〔 8 〕 L K B· 2 0 0 1 v e r t气e a l e l e e t r o P h o r e s i s l a b o -
r a t o r y m a n u a l
.
1 9 8 2 , p P 2 1
一 1 5 一