全 文 ：　　第 27卷　第 6期　 吉首大学学报(自然科学版) Vol.27　No.6　　
　　2006年 11月 Journal of Jishou University(Natural Science Edition) Nov.2006　　
文章编号:1007-2985(2006)06-0091-04
尖叶拟船叶藓与异猫尾藓的同工酶比较

李朝阳 ,田向荣 ,陈　军 ,姜业芳 ,李　菁
(吉首大学生物资源与环境科学学院 , 湖南 吉首　416000)
摘　要:采用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法 , 对尖叶拟船叶藓和异猫尾藓的过氧化物酶(POD)、酯酶(EST)和超氧化物歧化
酶(SOD)等3 种同工酶进行了分析研究 , 结果表明:3种同工酶不仅清楚地显示出尖叶拟船叶藓和异猫尾藓同属于船叶藓科
所具有的共同特征酶带 ,而且酶谱还显示出了种间及各居群间存在的差异.2 个种在 3种同工酶上表现出较高的相似性 ,说
明拟船叶藓属和猫尾藓属之间有较近的亲缘关系.在物种水平上 , 异猫尾藓的遗传多样性高于尖叶拟船叶藓 , 在种内居群
间 ,尖叶拟船叶藓的遗传多样性较高 , 且受环境因素的影响较大.
关键词:尖叶拟船叶藓;异猫尾藓;同工酶;遗传多样性
中图分类号:Q949.36;Q814.9　　　　　　 文献标识码:B
尖叶拟船叶藓 Dolichomitriopsis diversiformis (Mitt.)Nog.系船叶藓科 Lembophyllaceae 拟船叶藓属植物 ,
分布于中国安徽 、贵州 、四川 、浙江等省及日本的部分区域 ,为东亚特有[ 1-2] .异猫尾藓 Isothecium subdiversi-
forme Broth.系船叶藓科 Lembophyllaceae 猫尾藓属植物 ,分布于中国安徽 、四川等省.一个物种的长期生存 ,
有赖于其居群内和居群间足够的遗传变异 ,以此适应不断变化的生境条件.了解珍稀濒危植物的居群遗传
特征及现存状况 ,对于确立保护单元 、制定合理的保护策略是十分重要的[ 3] .植物体内具的不同代谢功能
的酶类是由遗传决定的 ,同工酶就是这些酶等位基因的变异产物.同工酶分析目前作为一种比较成熟的方
法 ,较多地应用于分析分类群间的总体遗传学差异和相似性 ,探讨属间种间系统演化关系.且多见于维管
植物.将同工酶分析应用于苔藓植物系统演化关系的研究尚不多见[ 4-5] .笔者拟通过比较尖叶拟船叶藓和
异猫尾藓的过氧化物酶 、酯酶和超氧化物歧化酶等 3种同工酶的异同 ,以期为尖叶拟船叶藓的保护提供生
化水平的依据.
1　材料与方法
1.1 材料
尖叶拟船叶藓采自贵州梵净山 ,共 6个居群 ,分别编号为 1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6.异猫尾藓采自黄山 ,编号为 0.
材料来源列于表 1.
表 1　材料来源
居群编号 采集地 附生树种 生境 海拔 m
0 安徽黄山 黄山栎 、枫香 、水马桑 干燥 ,林间开阔 , 郁闭度小 1 585
1 贵州梵净山 贵州青冈 荫湿 ,林间郁闭度大 1 997
2 贵州梵净山 贵州青冈 较干燥 , 郁闭度相对小 2 010
3 贵州梵净山 贵州青冈 荫湿 ,林间郁闭度大 2 010
收稿日期:2006-10-20
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30470181)
作者简介:李朝阳(1969-),女 , 湖南古丈人 ,吉首大学生物资源与环境科学学院高级实验师 ,硕士 ,主要从事生物化
学与分子生物学研究.
续表
居群编号 采集地 附生树种 生境 海拔 m
4 贵州梵净山 贵州青冈 荫湿 ,林间郁闭度大 1 906
5 贵州梵净山 贵州青冈 荫湿 ,林间郁闭度大 1 760
6 贵州梵净山 贵州青冈 荫湿 ,林间郁闭度大 1 704
材料自野外采回后 ,于室内培养箱中培养至恢复生长 ,然后选取长势良好的枝条进行实验.由于单株
苔藓植物的个体生物量难以满足同工酶分析所需要的样品数量 ,因此取样以群体为单位.
1.2 方法
1.2.1酶液的提取　称取 1 g嫩枝条于预冷的研钵中 ,加 3 mL 的样品提取液及少量石英砂 ,研磨成匀浆 ,
在10 000 r min下离心 20 min.上清液置冰箱中备用.
1.2.2 电泳　采用垂直板式电泳槽.分离胶质量分数为 7%,浓缩胶质量分数为 3%,电极缓冲液为 Tris-
甘氨酸 、pH值为 8.3.加入 20μL样品液后 ,在常温下20 mA稳流到总电压240V左右 ,移至4 ℃稳压电泳 ,
直到溴酚兰到距离底部 1 cm处.
1.2.3染色　POD ,EST ,SOD同工酶染色法见文献[ 6] .胶板显色后用蒸馏水冲洗 ,用 7%的乙酸固定 ,拍照
并绘出酶谱模式图.
1.3 酶谱的判读和数据分析
酶谱的位点和等位基因的确定参照文献[ 6]的方法.遗传相似度的计算按照文献[ 7]的方法.
2　结果与分析
2.1 POD同工酶的比较
7个群体植物的 POD同工酶酶谱如图 1所示.由图 1可看出:同工酶谱带在 7个群体中的分布是不均
匀的.其中 POD-4和POD-7在所有群体中都有分布 ,而且这 2条谱带着色深 ,酶的活性强 ,可能是船叶
藓科的特征谱带.POD-6仅在尖叶拟船叶藓的 6个居群中出现 ,着色同样很深 ,这可能是拟船叶藓属的特
征谱带.而 POD-10仅在异猫尾藓中出现 ,这可能是猫尾藓属的特征谱带.此外 ,2种间的谱带表现出较高
的相似性 ,如POD-1 、POD-2 、POD-3 、POD-8 、POD-11在 2个种都有出现 ,但是在尖叶拟船叶藓内各居
群间却并不全出现 ,其中 POD-8出现在 6个群体中 ,而 POD-1 、POD-2 、POD-3出现在 5个群体中 ,POD
-11则只出现在 3个群体中.表明2属间有较近的亲缘关系.但是 ,在尖叶拟船叶藓的各居群间 ,由于生殖
隔离 ,限制了居群间个体的相互基因交流 ,在系统演化中那些适应了新的环境的遗传变异得以保存下来 ,
从而使尖叶拟船叶藓不同居群间存在一定程度的遗传上的差异.
2.2 SOD同工酶的比较
7个群体植物的 SOD同工酶酶谱如图 2所示.由图 2可见 ,7个群体的 SOD同工酶共检测出 22条带.
其中 SOD-2 , 4在所有群体中都出现 ,出现频率为 100%,而且着色深 ,酶的活性强 ,可以认为是船叶藓科
图 1　POD同工酶的电泳图谱 图 2　SOD同工酶的电泳图谱
92 吉首大学学报(自然科学版) 第 27卷
的特征谱带.SOD-1出现在 6个群体中 ,出现频率为 86%,SOD-3仅在 2 ,4号居群中出现 ,频率为 29%,
为多态谱带.其中2号和 4号居群的SOD酶几乎一致 ,仅在酶带的宽度和着色深浅上有差别.从酶谱来看 ,
尖叶拟船藓和异猫尾藓的 SOD同工酶没差别 ,仅在量上有些微差异.而 SOD 是二聚体或四聚体酶 ,7个群
体中仅出现 22条带 ,而且仅有 2条带呈现多态性 ,远远少于过氧化物酶和酯酶.说明在船叶藓科植物中
SOD同工酶的多态性较小.
2.3 EST 同工酶的比较
7个群体的 EST同工酶共检测出 47条带.如图 3所示:其中 EST-9 ,11在所有群体中的出现频率为
100%,EST-3 ,7 ,12的出现频率为 86%,故可认为这些带为船叶藓科的特征谱带.7个群体的 EST 酶谱中 ,
1号和 2号 ,5号和6号表现出了较高的相似性.检出的 47条带中 ,多态带比率为 70.21%,表明尖叶拟船
叶藓和猫尾藓的遗传多样性都比较丰富.此外 ,在尖叶拟船叶藓各居群中表现出的酶带除了 EST -2 , 5 ,6
没有在异猫尾藓中表达外 ,其他酶带在异猫尾藓中都有出现 ,而且在异猫尾藓中还有 1条特有带 EST -
13.说明尖叶拟船叶藓总体的遗传多样性比异猫尾藓低.而在尖叶拟船叶藓各居群间 , EST 同工酶也表现
出了较高的多态性 ,其中 3号和 4号酶带最多 ,有 8条 , 1号和 5号酶带最少仅为 5条 ,揭示尖叶拟船叶藓
居群间的遗传多样性比较丰富.
2.4 种间 、居群间的遗传相似性
7个群体间的遗传相似系数(S)在 0.600 ～ 0.960之间.从相似系数大小可知 ,0号与 5号和 6号的亲缘
关系最远 ,遗传差异大 ,S值仅为 0.600.5号和 6号的亲缘关系最近 ,遗传差异小 ,S 值为 0.903.依据 7个
群体的遗传相似系数 ,得出遗传相似系统树(见图 4).
图 3　EST同工酶的电泳谱图 图 4　尖叶拟船叶藓 6个居群及异猫尾藓的聚类图
3　讨论
同工酶分析是植物系统分类研究的重要工具.严格地讲 ,应该应用等位酶分析来判断分类群的系统演
化关系.但是 ,由于苔藓植物个体小 ,特别是顶蒴藓类植物和一些小型的苔类植物 ,难以以个体为分析单
位.本实验以群体为取样单位(均取配子体材料),所得的结果反映了居群水平上的同工酶差异.其次 ,苔藓
植物是以配子体占优势的高等植物 ,这对于同工酶分析来说 ,比其他高等植物更容易对酶谱进行遗传学上
的解释.
尽管本实验所选用的 7个群体分属于 2个属 ,但除了SOD酶谱差异不大外 ,其 POD和 EST 同工酶不
但清楚地表现出了它们同属于一个科的共同的特征酶带 ,还显示出了不同种和不同居群之间酶带的差异 ,
揭示了种间和居群间的遗传差异.充分表明 POD和 EST同工酶在鉴定船叶藓科各属种方面具有重要的应
用价值 ,是可靠的分子指标.
虽然大量的物种等位酶研究表明特有种或狭窄分布种的遗传多样性水平较低 ,但近年来不少研究发
现有些特有或濒危物种仍具有较高的遗传多样性[ 8] .关于遗传多样性在物种生存中的作用 ,一些学者认为
遗传多样性决定着物种的生存和发展[ 9] ;另一些学者则认为生态学因素(如生境的破坏和环境的变迁等)
是物种濒危和灭绝的直接原因[ 10] .就苔藓植物来说 ,有研究认为苔鲜植物的遗传多样性受环境的影响较
93第 6 期　　　　　　　　　　　李朝阳 , 等:尖叶拟船叶藓与异猫尾藓的同工酶比较
大 ,如分布稀疏不被保护的拟三列真鲜遗传变异水平较低 ,而有遮盖物保护的 、生长茂盛的拟三列真鲜
(Bryumpseudotriquetrum)具有较高水平的遗传变异能力[ 11] .
本实验通过对尖叶拟船叶藓和异猫尾藓 3种同工酶的比较 ,结果表明二者均有各自的酶谱特征.在酶
带数 、着色深浅上既有共同点 ,也有明显的差异.各群体共有的主酶带 ,显示出船叶藓科植物在长期进化过
程中具有一定的遗传稳定性.在属的水平上 ,尖叶拟船叶藓和异猫尾藓在 POD 、SOD和 EST 3种同工酶谱
上都表现出较高的相似性 ,表明二者有较近的亲缘关系.在种内居群水平上 ,因小生境的不同形成了各不
相同的生理特征 ,这种差异在 POD和 EST同工酶的酶谱上也得到了反映.苔藓植物因为其生活过程中受
精离不开水 ,所以对生存环境有着较强的依赖性.从取样环境来看 ,大多是背阴 、湿度很大 、附生于树干的
基部.从聚类结果来看 ,5号和 6号最先聚为一类 ,说明二者的遗传差异最小 ,亲缘关系最近.从采样地来
看 ,二者垂直差距达 60 m ,但它们的生活环境几乎一致:荫湿 、林间郁闭度较大.而在同一海拔采的 2号和
3号 ,二者水平相距仅 20 m ,然而小生境差别大 ,结果在遗传相似度上 ,二者也表现出了较大的差异.这些
都说明了小生境对苔藓植物遗传多样性的决定作用.此外 ,从 POD和 EST 同工酶酶谱来看 ,异猫尾藓的酶
带数总体上都要比尖叶拟船叶藓多.说明异猫尾藓的遗传多样性要高于尖叶拟船叶藓.而在尖叶拟船叶藓
居群间 ,各酶谱也表现出多样性.说明尖叶拟船叶藓居群间具有较丰富的遗传多样性.本实验结果印证了
苔藓植物的遗传多样性受环境因素影响较大的观点 ,同时也说明了光照和水分对尖叶拟船叶藓生长的决
定作用.
参考文献:
[ 1] 　国家环保局.中国生物多样性国情研究报告 [ M] .北京:中国环境科学出版社 , 1998.
[ 2] 　WU Pan-cheng.The East Asiatic Genera and Endemic Genera of the Bryopytes in China [ J] .Bryobrothera 1992 , 1:99-117.
[ 3] 　陈国庆 ,黄宏文 , 葛学军.濒危植物矮沙冬青的等位酶多样性及居群分化 [ J] .武汉植物学研究 , 2005 , 23(2):131-137.
[ 4] 　邵邻相 ,郭水良 , 陈吉娟.基于 SOD 和 EST 同工酶的 19 种苔藓植物种间关系排序分析 [ J] .植物研究 , 2001 , 21(4):574
-577.
[ 5] 　吴玉环 ,王幼芳 , 胡人亮.薄罗藓科和羽藓科某些属分类位置的探讨 [ J] .植物资源与环境学报 , 2000 , 9(1):39-42.
[ 6] 　王中仁.植物等位酶分析 [ M] .北京:科学出版社 , 1996.
[ 7] 　李荣春 ,陈严平.五种牛肝菌酯酶和过氧化物酶的同工酶研究 [ J] .中国食用菌 , 1999 , 18(3):15-19.
[ 8] 　祖元刚 ,张文辉 , 阎秀峰 ,等.濒危植物裂叶沙参保护生物学 [ M] .北京:科学出版社 , 1999.
[ 9] 　FALK D A ,HOLSINGER K E.Genetics and Conservation of Rare Plants [ M] .New York:Oxford University Press , 1991.
[ 10] 　SCHEMSKE D W ,HUSBAND B C , RUCHELSHAUS M H , et al.Evaluating Approaches to the Conservation of Rare and Endangered
Plants [ J] .Ecology , 1994 , 75:584-606.
[ 11] 　张　晗 ,沙　伟 , 高永超.苔藓植物遗传多样性研究现状 [ J] .生态学杂志 , 2004 , 23(4):122-126.
Comparing Analysis on Isozymes of Dolichomitriopsis Diversiformis and
Isothecium Subdiversiforme
LI Zhao-yang ,TIAN Xiang-rong ,CHEN Jun , JIANG Ye-fang ,LI Jing
(College of Biology and Environmental Science , Jishou University , Jishou 416000 ,Hunan China)
Abstracts:Three isozymes(POD ,SOD and EST)of Dolichomitriopsis diversiformis and Isothecium subdiversiforme were
analyzed by using poly-acrylamide gel electrophoresis(PAGE).The results showed that:(1)Bands of three isozymes
not only clearly showed the identical common properties of their family ,but also showed their difference among species
and populations.(2)Three isozymes of two species had higher similarity , showing that Dolichomitriopsis was similar to
the Isothecium in genetic mapping.(3)On the level of species , the genetic diversity of I .subdiversiforme were higher
than D .diversiformis ,but between the populations , the genetic diversity of D .diversiformis were higher , and influence
of environmental factor were larger.
Key words:Dolichomitriopsis diversiformis;Isothecium subdiversiforme;isozymes;genetic diversity
(责任编辑　易必武)
94 吉首大学学报(自然科学版) 第 27卷