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五种冬青科苦丁茶的酯酶同工酶分析



全 文 :农业生物技术科学
ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.24No.82008August
htp:/www.casb.org.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(批准文号:39860048,30060040)。
第一作者简介:张桂和,男,1964年9月生,广西玉林人,2002年毕业于湖南农业大学,获理学博士学位;现任海南大学海洋学院副教授,主要从事热带
生物资源开发利用研究。通信地址:570228海口市海甸三西路13号海南大学苦丁茶研究所。E-mail:zhangguihe818@yahoo.com.cn。
通讯作者简介:刘国民,男,1955年出生,湖南祁东人,农学博士,主要从事植物种质资源和植物细胞工程研究。通讯地址:570228海口市海甸三西路
13号海南大学苦丁茶研究所。Tel:0898-66276711,E-mail:kudingcha_no1@yahoo.com.cn。
收稿日期:2008-04-29,修回日期:2008-06-01。
五种冬青科苦丁茶的酯酶同工酶分析
张桂和 1,2,郑道君 1,2,刘国民 1,2,李丽雅 2
(1海南大学热带生物资源教育部重点实验室,海口570228;2海南大学苦丁茶研究所,海口570228)
摘 要:应用聚丙烯酰胺凝胶电泳对 5种冬青科苦丁茶[即苦丁茶冬青(IlexkudingchaC.J.Tseng),大叶
冬青(I.latifaliaThunb.),枸骨(I.cornutaLindl.),五棱苦丁茶(I.pentagonaS.K.Chen,Y.X.FengetC.F.
Liang)以及霍山冬青(I.houshanensisY.H.He)]共25份种质材料进行了酯酶同工酶的分析,计算了供试
材料间的Jaccard相似性系数,并运用UPGMA法构建了聚类分析图。研究结果表明,25份种质材料共显
示出18条谱带;在所有的谱带中,某些是所有供试材料共有的谱带,一些是同一物种所有材料的共有谱
带,其余的谱带则显示不同材料间的遗传差异。可以根据酯酶同工酶的酶谱差异在种间水平上将分别属
于5个不同物种的25份供试种质材料明显地分开;同一物种不同种质材料的酶谱既显示丰富的多态性,
又显示出较明显的相似性。基于酯酶酶谱的25份供试材料间的相似系数变化范围在 0.1333~1.0000之
间。UPGMA聚类分析结果可以把分别属于冬青科5个不同物种的25份苦丁茶种质清楚地分开,按不同
物种分别聚类,并表明它们之间的亲缘关系;同一物种内的不同种质材料其聚类关系基本上是按种质材
料的地域来源进行,同时又与材料的形态特征有明显关系。酯酶同工酶分析结果可以作为冬青科苦丁茶
种质材料种级水平分类鉴定的重要参考依据,并可以用于判断冬青科苦丁茶不同种质材料的起源地域、
遗传差异以及它们之间的亲缘关系。
关键词:冬青科;苦丁茶;酯酶同工酶;聚类分析
中图分类号:S792.35 文献标识码:A
StudyonEsterasIsozymesofFiveKudingchaSpeciesinAquifoliaceae
ZhangGuihe1,2,ZhengDaojun1,2,LiuGuomin1,2,LiLiya2
(1KeyLaboratoryofTropicalBiologicalResearches.MOE,HainanUniversity,Haikou570228;
2KudingchaResearchInstituteofHainanUniversity,Haikou570228)
Abstract:Thebanddiferencesofesteraseisoenzymesof25KudingchagermplasmmaterialsinAquifoli-
aceae,whichinvolved5species,i.e.IlexkudingchaC.J.Tseng,I.latifaliaThunb.,I.cornutaLindl.,I.pen-
tagonaS.K.Chen,Y.X.FengetC.F.LiangandI.houshanensisY.H.He,wereanalysedviapolyacrylamid
gelelectrophoresis.Thesimilaritycoeficientsofthetestmaterials,werecalculated,andclusterdendrogoam
for25germplasmmaterialswasdrawnbyusingUPGMA.Theexperimentalresultsshowedthattherewere18
bandsofesteraseisoenzymeobservedinaltestmaterials.Ofalbands,someofthemwerethecommonbands
forthealtestmaterials,someforalmaterialsofthesamespecies,andtheothersshowedthegeneticdifer-
encesbetweendiferentmaterials.Basedonthebanddiferencesoftheesteraseisoenzymes,the25test
germplasmmaterialsfrom5speciesinAquifoliaceaecouldbeobviouslydistinguishedonthespecieslevel.
ThebandsofesteraseisoenzymeofthetestgermplasmmaterialsfromthesamespeciesinAquifoliaceae
showedbothabundantpolymorphismandrelativelyobvioussimilarity.Thesimilaritycoeficientofthe25test
germplasmmaterials,basedonthebandsofesteraseisoenzymes,rangedfrom0.1333to1.0000.Inthecluster
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中国农学通报 第24卷 第8期 2008年 8月
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苦丁茶是近年来在中国兴起的一类最有影响的代
茶保健饮料。所谓苦丁茶,从其原植物来看,实际上是
包括从草本、藤本、灌木、小乔木到高大乔木,其口感均
具有不同程度苦甘味的一大类代茶植物的统称,其原
植物涉及12科,至少有30余个种[1]。目前影响较大的
冬青科苦丁茶,主要包括苦丁茶冬青(Ilexkudingcha
C.J.Tseng),大叶冬青(I.latifaliaThunb.),枸骨(I.cor-
nutaLindl.),五棱苦丁茶(I.pentagonaS.K.Chen,Y.
X.FengetC.F.Liang)以及霍山冬青(I.houshanensis
Y.H.He)[2~4]。其中以苦丁茶冬青种植面积最大,产量
最高,在国内外的影响亦最大,被认为是“正宗苦丁茶”
的种类。但对其种名的认定却走过了不少弯路,有过不
少争议,乃至部分学者最近(1998)所提出的经典形态
分类结论仍有争议,或者有值得商榷之处尚有待于用
现代分子遗传学和生物化学手段予以验证。枸骨因在
形态上的极显著特征,学术界或茶农界对其种名的认
定至今没有任何争议或混淆。大叶冬青与苦丁茶冬青
是近缘种,因其形态特征、保健作用及药用功效多有相
同或相似,故在很长一段时间不少学者往往将其二者
混为一谈。五棱冬青是俸宇星等人(1998)发表的新种
[3],它与苦丁茶冬青的亲缘关系最为密切[5],广西境内
居民有将其嫩芽或老叶作为苦丁茶饮用的习惯,并有
将其种苗混于苦丁茶冬青的种苗中在生产上种植。霍
山冬青是何云核(2002)发现的新种[4],在安徽民间亦
称为“苦丁茶”,目前对其研究还仅限于分类学。冬青科
苦丁茶具极高的经济价值和药用价值,但至今为止,生
产上推广种植的冬青科苦丁茶种苗均是一个复杂的混
合群体。选育高产、优质和多抗的冬青科苦丁茶新品种
已成为育种工作者的当务之急。而要进行品种选育,首
先应须了解育种材料的分类地位、遗传背景以及不同
育种材料之间的亲缘关系。以往对冬青科苦丁茶的分
类学研究大都以经典的形态学研究结果为基础,而且
在某些问题上尚存在有争议[3,6~10]。因此有必要对其进
行系统的生物化学和分子遗传学等方面的研究。酯酶
同工酶具有可重复性,作为植物种间亲缘关系和种内
遗传多样性研究的一种手段,已在多个物种中得到广
泛应用[11~18]。本试验拟系统地对5种冬青科苦丁茶进
行酯酶同功酶分析,旨在明确冬青科这几种代茶饮料
植物的亲缘关系,从而对各个种的分类地位提供一定
的依据,并为以后的资源收集和优良苦丁茶品系的选
育提供遗传背景资料。
1材料与方法
1.1试验时间、地点
试验于2007年10月在海南大学苦丁茶研究所实
验室进行。
1.2材料
试验材料取自海南大学苦丁茶种质资源圃,供试
种质材料的编号及其原产地详见表1。
analysisdendrogram,the25KudingchaspeciesinAquifoliaceaecouldbeclearlydistinguished,which
showedtherelationshipsamongthe5species.Thediferentgermplasmmaterialsfromthesamespecieswere
clusteredaccordingtotheiroriginsbasicaly,whichalsoshowedtheobviousrelationrelativetothemorpho-
logicalcharacteristics.Theanalysisresultsoftheesteraseisoenzymecouldbeconsideredasthesignificant
referencebasesfortheclassificationofthegermplasmmaterialsofKudingchaspeciesinAquifoliaceaeonthe
specieslevel,andcouldbeusedfordeterminingtheoriginationregion,geneticdiference,relationshipsof
thegermplasmmaterialsofKudingchaspeciesinAquifoliaceae.
Keywords:Aquifoliaceae,Kudingcha,esteraseisoenzyme,clusteranalysis
种名
苦丁茶冬青
IlexkudingchaC.J.Tseng
五棱苦丁茶
I.pentagonaS.K.Chen,Y.X.
FengetC.F.Liang
泳道
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
材料编号
W-003
W-009
W-026
W-034
W-068
W-080
WL-001
WL-003
WL-008
WL-012
WL-016
材料来源
广东省英德市石灰埔镇木榔村
广东省大埔县大麻镇岌头
海南省白沙县阜龙乡可任老村红岭
广西平果县坡造乡内理村内理屯
海南省白沙县打安乡绍傲村
广西上林县镇圩镇排岜村
原产大新;取自桂林植物所
原产湘西;取自湖南农大茶叶所
广西马山县古零镇古零村弄拉屯
广西上林县镇圩镇乡排红村排岜庄排岜村
广西平果县榜圩镇龙旺村弄甘屯
表1用于酯酶同工酶分析的25份冬青科苦丁茶种质材料
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种名
大叶冬青
I.latifaliaThunb.
霍山冬青
I.houshanensisY.H.He
枸骨
I.cornutaLindl.
泳道
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
材料编号
DD-003
DD-009
DD-020
DD-026
DD-021
HS-01
HS-02
HS-05
GG-002
GG-003
GG-005
GG-006
GG-035
GG-070
材料来源
浙江省缙云县
浙江省磐安县尚湖镇西岭村
浙江省新昌县县城附近
安徽省霍山县道士冲乡马家坊
云南省昆明市中科院昆明植物研究所植物园
安徽省霍山县道士冲乡歇马台村
安徽省霍山县道士冲乡歇马台村
安徽省霍山县道士冲乡马家坊
浙江省磐安县尚湖镇
湖南省祁东县县砖塘镇
云南省昆明市中科院昆明植物研究所植物园
贵州省贵阳市花溪公园
安徽省霍山县道士冲乡歇马台村
江西省南昌市昌北区下罗镇赤府村
1.3方法
1.3.1酶液制备 称取供试种质材料嫩叶0.4g于研钵
内(在上午9:00左右摘取嫩叶),加入液氮研磨至细粉
末状,迅速转入1.5ml离心管中,加入800μl提取缓冲
液,摇匀。于4℃条件下8000r/min离心10min,取上清
液于另一离心管中,加入2滴0.5%溴酚蓝,保存于
-20℃冰箱中备用。
1.3.2电泳及谱带记录 应用垂直板聚丙烯酰胺凝胶电
泳。分离胶浓度为7.5%,pH8.9;浓缩胶浓度为3%,
pH6.7。电极缓冲液为pH8.3的Tris-甘氨酸系统。电泳
上样量为34μl。电泳在4℃冰箱中进行,稳压电泳,浓
缩胶电压为150V,分离胶电压为300V,电泳约4h,指
示剂迁移至距凝胶板下限约1cm处时停止电泳。
染色方法:染液的配制在电泳停止前约10min进
行,取100mg固兰RR盐溶于4ml1g/100ml丙酮-β-
乙酸萘脂和4ml1g/100ml丙酮-α-萘乙酸中,在染色
前约1min加入150ml1.0mol/l磷酸钾缓冲液(pH6.0),
摇匀后倒入装有胶的盘子中,于摇床上室温中染色约
半小时。
1.3.3谱带记录和数据统计 用 hpscanjet3570c扫描
仪直接对凝胶进行扫描,并将酶谱图片保存于计算机
或打印成照片。测量并计算各酶带的迁移率(Rf值),根
据酶带的迁移率及酶带的强弱绘制酶谱模式图。
根据酶谱中某一位置酶带的有无,有带记为“1”,
同一水平位置无带记为“0”,由此生成0和1原始矩
阵。用NTSYS-PC(2.02j)软件中的SIMQUAL程序计
算供试材料间的Jaccard相似性系数,并获得相似系数
矩阵;用其中的 SAHN程序和 UPGMA(unweighted
pairgroupmethodarithmeticaverages)方法进行聚类分
析,并通过Treeplot模块生成聚类分析图。
2结果与分析
2.15种冬青科苦丁茶的酯酶同工酶酶谱分析
5种冬青科苦丁茶(即苦丁茶冬青,五棱冬青,大
叶冬青,霍山冬青和枸骨)共25份种质材料的聚丙烯
酰胺凝胶酯酶同工酶酶谱如图1所示。根据酶谱中酶
带的迁移率大小和酶带的强弱绘制出酶谱模式图(图
1)。由图1可以看出,供试的25份冬青科苦丁茶种质
材料间的酯酶同工酶酶谱差异显著,其具体表现在迁
移率、酶带数目和酶带强弱的显著不同,呈现出丰富的
多态性。该25份供试冬青科苦丁茶种质材料共显示出
18条谱带,其中有2条谱带是所有供试材料的共有谱
带,即O带和M带。M带在所有材料中均为强带,多
态性谱带率为88.9%。这2条谱带可视为供试的5种
冬青科苦丁茶的特征谱带。由于迁移率的差异,整个酶
谱大致上可分为 3个区域,即快区 (Rf值在
0.50~0.76)、中区(Rf值在 0.23~0.46)和慢区(Rf值在
0.03~0.17)。快区中的谱带相对较清晰,其中包括了2
条5个物种冬青科苦丁茶的特征酶带,2条枸骨的共
有谱带(即P带和R带)和1条五棱冬青、大叶冬青与
霍山冬青的共有谱带;中区的谱带较细且相对模糊,其
中包括了1条苦丁茶冬青、五棱冬青与大叶冬青的共
有谱带(即F带),1条霍山冬青与枸骨的共有谱带(即
J带)和苦丁茶冬青、大叶冬青及霍山冬青各自的1条
特有谱带(分别为I,G和H带);慢区的谱带较大且相
对模糊,同一物不同地域来源的种质材料酶谱间的差
异主要在此区表现出来。
图1中的泳道1~6是6份苦丁茶冬青种质材料,
共显示9条谱带,即A,C,D,F,I,K,M,O和Q带。共
(续表1)
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有谱带5条,其中I为苦丁茶冬青所特有,可视为苦丁
茶冬青的特征谱带。在这6份苦丁茶冬青材料中,来自
海南白沙的材料W-026和W-068在谱带数目及迁移
快慢上相同,明显区别于来自广西(W-034、W-080)和
广东(W-003、W-009)种质材料,但在 C带的强弱上
W-068要强于W-026。由此可见,来源于海南的苦丁茶
冬青材料和产自广西与广东的材料间有较大的遗传差
异,这种差异可以在酯酶同工酶谱上充分的表现出来;
而同是产自海南的种质材料则在酯酶同工酶谱上表现
出较大的相似性,但也有差异,即某些酶带的强弱不
同。
图1中的泳道7~11是5份不同地域的五棱冬青
种质材料的酶谱,共显示出A,C,D,F,L,M,O和Q等
9条谱带,其中A,D,F,L,M,O和Q等7条谱带为共
有谱带。五棱冬青在本研究中没有显示出其特有的谱
带,F带虽是与苦丁茶冬青和大叶冬青共有,但其谱带
均明显强于苦丁茶冬青和大叶冬青的F带。原产大新
的WL-001、原产湘西的材料WL-003和来自广西上林
的WL-012在谱带数目及迁移快慢上均相同,但在D
带和L带的强弱上3者均有差异,WL-012的这 2条
均为弱带,WL-001的这 2条带均为强带,WL-003的
D带为强带,而L带为则弱带;同样,来自广西马山的
WL-008和来自广西的WL-016在谱带数目及迁移快
慢上相同,但在C带的强弱上有差别。
不同地域来源的大叶冬青种质材料间的酯酶同工
酶酶谱差异较大。供试的5份材料共显示出11条谱带
(A,B,C,D,F,G,K,L,M,O和Q带),其中有5条为
共有谱带,G带为大叶冬青所特有(图 1中泳道
12~16)。
图1中的泳道17~19是霍山冬青3份种质材料的
酶谱,共显示 9条谱带,即 C,D,E,H,J,L,M,O和 Q
带。其中有7条为共有谱带,H带为霍山冬青的特有谱
带。这3份霍山冬青种质材料的酶谱均不相同,可见,
虽然它们均是来自安徽霍山县道士冲乡,但它们之间
仍有一定的遗传差异,这种差异可以在酯酶同工酶的
酶谱上表现出来。
6份来自不同地域的枸骨种质材料酯酶同工酶酶
谱见图1中的泳道20~25,它们共显示出D,E,J,M,
N,O,P,Q和R等8条谱带。其中D,E,J,M,O,Q和R
为共有谱带,而R为枸骨的特有带。来自浙江磐安县
的GG-002和来自湖南祁东县的GG-003分别缺少 P
和N带,它们均分别区别于其它供试枸骨材料,说明
它们均与其它材料有较远的亲缘关系。它们在形态特
征上均明显区别于其它材料也证明了这一点。来自湖
南祁东的材料其叶形均明显大于其它地区的,来自浙
江磐安GG-002其叶形较平,且叶缘上的刺也较其它
图125份冬青属苦丁茶不同种质材料的酯酶同工酶酶谱图(泳道编号同表1)
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材料少,只有1~3个。来自云南昆明(GG-005)、贵州省
贵阳(GG-006)、安徽霍山(GG-035)和江西南昌
(GG-070)等4份枸骨种质材料其酶谱在数目上相同,
但在谱带 D、N、O、P和 R的强弱上均有差异,其中
GG-070的这5条谱带均为强带,而 GG-005均为弱
带,GG-006的 D和 N为强带,GG-035只有 N为强
带。可见,不同产地枸骨种质材料遗传差别可以在酯酶
同工酶中表现出来。
综上所述,供试的冬青科苦丁茶种质材料其酯酶
同工酶有其共有的谱带,同时也显示出明显的种间差
异,可根据酯酶同工酶的酶谱差异在种间水平上将分
别属于5个不同物种的25份供试种质材料完全区分
开来。同一物种中不同种质材料之间的酶谱既显示出
多态性(反映在某些谱带的强弱不同,或有或无),同时
又表现出较强的相似性(即表现在均具有冬青科的2
条特征谱带O带和P带,以及除O带和P带外,同一
物种的不同种质材料中存在另外某些共同的谱带)。
2.2基于酯酶同工酶酶谱的相似系数分析与聚类分析
2.2.1相似系数分析 把5种冬青科苦丁茶共25份种
质材料的酯酶同工酶酶谱量化成“0”和“1”二元矩阵,
并由软件生成酶谱相似系数矩阵(表略)。结果表明,基
于酯酶酶谱的25份供试材料间的相似系数变化范围
在0.1333~1.0000之间,平均相似系数为0.5375。由此
可见,供试的25份种质材料间的相似性变化较大,也
就是说它们之间存在较大的遗传差异,但这种差异主
要表现在物种间。其中大叶冬青和枸骨的相似性最小,
平均相似系数为0.1953;大叶冬青与五棱冬青的相似
性最大,平均相似数为0.6917;五棱冬青与苦丁茶冬青
的相似性次之,平均相似数为0.5248。相似系数越小则
供试材料间的亲缘关系越远,相似系数越大则亲缘关
系越近。也就是说大叶冬青与枸骨的亲缘关系在这5
个物种中最远,大叶冬青与五棱冬青的亲缘关系最近,
而五棱冬青与苦丁茶冬青的关系次之。此外,许多供试
材料间的相似系数为 1.0000,如 W-026和 W-068;
WL-001、WL-003和 WL-012;WL-008和 WL-016;
GG-005、GG-006、GG-034和GG-070。也就是说,这些
材料间的酯酶酶谱就谱带的数量和迁移率而言是完全
相同的,它们之间表现出较大的相似性。
2.2.2聚类分析 基于酶谱相似系数矩阵以 UPGMA
法生成25份供试冬青科苦丁茶种质材料的聚类分析
图(图2)。结果表明,基于酯酶同工酶酶谱的聚类图
可以清晰地把供试的 25份种质材料在种级水平上
完全分开,并能清晰地表明供试的 5个不同物种之
间的亲缘关系。当相似系数取值在0.2523~0.4860之
间时,可以把供试的25份种质材料分成2大类,即A
类和B类。
图225份冬青科苦丁茶种质材料的聚类分析图
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A类材料又分为2组,即A-Ⅰ组和A-Ⅱ组。其中
A-Ⅰ组由6份野生苦丁茶冬青种质材料所组成,分别
来自广东英德(W-003),广东大埔(W-009),海南白沙
(W-026,W-068),广西平果(W-034)以及广西上林
(W-080)等地。来自广东的W-003与W-009和来自广
西的W-034与W-080先聚在一起,然后再与来自海南
的W-026和W-068聚类组成A-Ⅰ组。从地理分布的
看,W-003、W-009、W-034和 W-080的产地在地理上
更为接近,在系统发育过程中遗传物质存在较多的交
流机会,而且它们的分布区域内的气候条件等环境因
素也比较接近,因此它们之间亲缘关系更近些。而来自
海南岛境内的W-026和W-068,由于存在琼州海峡长
期的地理隔离而无外来基因交流,而且在系统发育中
还长期受到独特的热带海岛生态环境的影响,使得原
产于海南岛的苦丁茶冬青种质材料与原产于广西和广
东的种质材料表现出较大的遗传差异。来自海南岛的
苦丁茶冬青种质材料在形态特征上明显有别于大陆各
地区起源的种质材料,其中最显著的区别是原产海南
岛的种质材料其叶背面的侧脉明显凸突,手感粗糙,而
且其叶缘上的锯齿状缺刻比较粗深。
A-Ⅱ组的材料分为2支,即A-Ⅱ-1支和A-Ⅱ-2
支。其中A-Ⅱ-1支系由5份五棱苦丁茶种质材料所组
成,包括 WL-001,WL-003,WL-012,WL-008以及
WL-016。这些材料之间的相似系数比较大,以致
WL-001,WL-003和 WL-012这 3种材料之间,以及
WL-008与WL-016这2份材料之间,在聚类时不能将
其相互之间区分开来。但这并不意味着,这些不能用基
于酯酶同工酶酶谱的聚类图加以区分的种质材料就一
定是重复材料,而是因为同工酶标记是一种生化水平
上的标记,其所能显示的多态性有限,而且本研究的作
者在采用UPGMA进行聚类分析时,将强带和弱带一
律作为“有”处理,取值为“1”。因而导致在同工酶生化
标记水平上,不能将某些亲缘关系密切的材料明确地
加以区分。如在RAPD、ISSR、SSR等DNA分子标记
中,通过聚类分析,就可能将它们明确地加以区分。同
样地,前述A-Ⅰ组之中的W-026与W-0682份苦丁茶
冬青材料,以及下面还要讨论的 GG-005,GG-070,
GG-006和W-035等4份枸骨种质材料,也是由于这
一原因而不能将材料个体之间的遗传差异在同工酶生
化水平上清晰地反映出来。
A-Ⅱ-2支由5份大叶冬青野生种质材料组成。包括
来自浙江缙云县的 DD-003,来自浙江磐安县的
DD-009,来自浙江新昌县的DD-020,来自安徽霍山县的
DD-026以及取自中国科学院昆明植物研究所植物园内
的DD-021。由于它们的原产地在地理位置上相距较远,
材料彼此间的遗传差异大,故在聚类时,可以将这5份
大叶冬青种质材料明确地分开。它们在同一支内(A-Ⅱ
-2)的聚类关系与其原产地的地理距离之间相关性不大。
B类材料也分为2支,即B-Ⅰ支和B-Ⅱ支。其中
B-Ⅰ支系由 HS-01,HS-02以及 HS-05等 3份霍山冬
青组成,均来自安徽霍山县境内。B-Ⅱ支由6份枸骨材
料组成,其中来自云南昆明(GG-005)、贵州省贵阳
(GG-006)、安徽霍山(GG-035)和江西南昌(GG-070)
的4份枸骨种质材料相似性大,其酶谱在数目上相同,
聚类时聚在同一小支而不能彼此分开;来自浙江磐安
县的GG-002和来自湖南祁东县的GG-003各聚成一
小支。这2份枸骨材料在形态有明显区别于其它起源
地的枸骨材料,GG-003其叶形均明显大于其它地区的
材料,且叶片的颜色较深,GG-002其叶形较平展且叶
缘的刺很少,大部分叶片其叶缘无刺,只有叶尖有一个
刺。只有20%左右的叶片,两侧各有一刺,罕见两侧各
有2个刺的叶片。
3讨论
同工酶是基因表达的直接产物,在很大程度上能反
映植物个体的遗传差异。同工酶结构的相似性反映了
生物间的亲缘关系,酶谱资料可以作为鉴定物种,研究
分类、进化、遗传和变异的重要参数[19]。在本研究中,供
试的25份冬青科苦丁茶种质材料共显示出18条酯酶
谱带。其中有2条谱带为该25份种质材料的共有谱
带。不同种质材料的谱带在数量、迁移率和谱带强弱上
均有不同程度的差异。供试的5种冬青科苦丁茶共25
份种质材料的种间遗传差异以及同一物种不同起源地
域之种质材料的遗传差异均能比较明显地反应在酯酶
同工酶的酶谱差异上,酯酶同工酶分析可以把5种冬
青科苦丁茶种质材料根据它们所隶属的物种清晰地区
分开来,并显示出它们之间的亲缘关系。也就是说,酯
酶同工酶分析结果可以作为冬青科苦丁茶种级水平分
类鉴定的重要依据,并可用于判断冬青科苦丁茶不同
种质材料的起源地域、遗传差异和亲缘关系。至于种下
水平的分类鉴定,则由于酯酶同工酶的多态性有限,需
用其他的分子系统学方法,例如ISSR分析,或RAPD
分析来加以佐证。
自同工酶技术诞生以来,已有众多学者将同工酶
用于植物学研究的许多领域。但多数学者对试验结果
的分析只停留在直观描述上[20~22]。近些年来,国外和国
内许多公司和单位都相继开发了谱带分析软件,简化
了繁复的统计计算程序,减少酶谱分析的主观性,使得
分析结果更加精确[23]。本研究结果也充分表明了这一
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农业生物技术科学
ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.24No.82008August
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点。前人已有将同工酶研究与聚类分析相结合的相关
报道[24~27],但聚类分析的原始数据多以酶带迁移率为依
据;部分学者对同工酶量的影响并未进行分析,或者说
他们在聚类分析时并没有综合考虑谱带强弱对聚类分
析结果影响[28~31]。植物不同个体在不同的生境中或处于
不同的生理状态下,其体内的同一同工酶的表达量是有
差别的。因此,同工酶酶谱谱带的强弱一直以来都是同
工酶分析中判断个体差异的重要参数[32,33]。在聚类分析
时,如果结合谱带强弱进行综合分析,将会使结果更为
准确、客观,可使个体间的差异更加直观表现出来。本
研究结果也表明了这一点。在聚类时,部分隶属于同一
物种的不同种质材料在聚类图中不能分开,故不能显示
出个体之间的差异。例如原产大新的WL-001、原产湘
西的材料WL-003和来自广西上林的WL-012在谱带
数目及迁移快慢上相同,因此在聚类时3者没任何的
差异,但在 D带和 L带的强弱上 3者均有差异,
WL-012的这2条带均为弱带,WL-001的这2条带均
为强带,WL-003的D带为强带而L带为弱带。由此可
见,这3份来自不同地域的五棱冬青均是有差别的。
4结论
4.1酯酶同工酶的酶谱差异在种间水平上将分别属于
5个不同物种的25份供试种质材料明显地分开,同一
物种不同种质材料的酶谱既显示多态性,又显示出较
强的相似性。
4.2聚类分析的结果可以把5种冬青科苦丁茶的不同
种质材料清楚地分开,根据它们所属的物种各自聚类,
并显示出它们之间的亲缘关系;同一物种不同种质材
料之间的聚类关系基本上是按种质材料的地域来源进
行的,同时又与材料的形态特征有明显关系。
4.3酯酶同工酶分析结果可以作为冬青科苦丁茶种质
材料种级水平分类鉴定的重要参考依据,并可以用于
判断冬青科苦丁茶不同种质材料的起源地域、遗传差
异以及它们之间的亲缘关系。
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