全 文 ：第 29卷第 6期 江 西 农 业 大 学 学 报 Vol.29, No.6
2007年 12月 ActaAgriculturaeUniversitatisJiangxiensis Dec., 2007
文章编号:1000-2286(2007)06-0970-05
湖南南天竹 13个种质资源酯酶同工酶研究
唐 丽1 ,刘友全 1 ,钟秋平 1, 2
(1.中南林业科技大学 资源与环境学院 , 湖南 长沙 410004;2.中国林科院亚热带林业实验中心 ,江西 分宜 336600)
摘要:对栽培于同一生境的南天竹 13个种质资源同一生长期叶片中酯酶(EST)同工酶酶谱进行比较研究及
SPSSS数据处理分析。结果表明:EST同工酶酶谱在各种质资源间 , 具有很高的多态性 , 除少数共有的特征谱
带外 ,其余的种质资源间存在较明显的频率差异.南天竹 EST酶带总共有 12条 , 分为 3大酶区 , S区带有酶谱
5条 , FS区带有酶谱 3条 , F区带有酶谱 4条。其中Rf0.02、Rf0.16、Rf0.71、Rf0.75这 4条酶带为 13个种质
所共有的固有酶。 EST酶谱聚类分析将湖南南天竹 13个种质分为 3大类。
关键词:南天竹;EST同工酶;酶谱分析
中图分类号:S795.901 文献标识码:A
AnalysisoftheCharacteristicsofEsterase sforIsoenzymeenzyme
Zymogramfor13 PopulationNandinadomesticainHu nan
TANGLi1 , LIUYou-quan1 , ZHONGQiu-ping1, 2
(1.ResourceandEnvironmentColege, CentralSouthForestryUniversity, Changsha410004, China;2.
TheExperimentalCentreofSubtropicalForestry, Fenyi336600, China)
Abstract:TheesteraseisodynamicenzymezymogramofthesamegrowthphaseleavesofthirteenNandi-
napopulationscultivatedinthesamehabitatwasanalyzedandcomparedwithSPSS13.0software.Theresults
indicatedthatthefrequencydiferenceoftheesteraseisody-namicenzymezymogramamongdiferentpopula-
tionseveninonepopulationwasobviousinexceptforafewcommoncharacteristiczymogrambelts.Therewere
12 esteraseisoenzymezymogrambeltsinNandinadomesticainHu nan, whichweredividedintothreere-
gions.TherewerefivebeltsintheSregion, threebeltsinFSregion, fourbeltsinFregion.Alvarietiesof
specieshadfourcommonfeaturesamongthebands, namelyRf0.02, 0.16, 0.71and0.75.13populationsin
Hu nancanbedividedintothreemajorcategories.
Keywords:Nandinadomestica;esteraseisoenzyme;zymogramanalyzing
植物组织中的蛋白质 ,包括同工酶(Isoenzyme)都是基因表达的产物 。每种植物都有相同的遗传信
息(DNA),其表达产物与植物的发育和所处的环境有十分密切的关系 ,植物不同组织和器官有不同的
形态特征和化学组成 ,从而合成不同的酶蛋白 。同工酶是由同一基因位点上不同等位基因编码的具有
组织 、发育和物种特异性的 ,具有相同功能但结构不同的酶[ 1, 2] 。同工酶谱的差异同样是基因表达的差
异造成的 ,所以在研究植物基因控制与生长发育 、与环境条件的关系以及许多生理生化和遗传问题时 ,
常常要分析同工酶谱的差异。同工酶分析技术可以从蛋白质水平反映出物种的遗传差异 ,具有分辨率
高 、操作简单 、成本低廉等特点 ,目前已广泛应用于不同物种的分类与鉴定 [ 3 ～ 5] 。
收稿日期:2007-06-30 修回日期:2007-09-20
基金项目:湖南省教育厅资助项目(05C328)
作者简介:唐丽(1966 -), 女 , 副教授 , 博士生 , 主要从事森林培育和观赏园艺的教学与科研工作 , E-mail:
lily0286rose@163.com。
DOI :10.13836/j.j jau.2007201
本研究以湖南 13个地方种源为研究材料 ,旨在通过对酯酶(EST)同工酶的检测与分析 ,探讨湖南
南天竹种质的差异。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于 2005年 4月 ～ 2007年 6月在湖南长沙中南林业科技大学植物园同一试验地进行。对湖南
地区的 13个地方种源进行栽培比较试验 ,有栽培种和野生种两个类型 ,试材由各地区提供。表 1列出
了试验所用 13个地方种质资源来源 。每个地方种源各剪取 3 ～ 5样株中部新梢鲜叶片 4 ～ 5枚 ,装入冰
壶带回实验室后放入冰箱(-10 ℃)备用 。
表 1 13个地方种质资源南天竹
Tab.1 13 differentdistrictvarietiesofNandina
编号 类型 来源 备注
V01 栽培种 洪江 怀化地区
V02 栽培种 跳马 长沙地区
V03 栽培种 岳阳县 岳阳地区
V04 野生种 黄花机场 长沙地区
V05 栽培种 汨罗 岳阳地区
V06 野生种 桃江 益阳地区
V07 野生种 祁阳 永州地区
V08 栽培种 韶山 湘潭地区
V09 野生种 张家界 张家界地区
V10 野生种 衡山 衡阳地区
V11 栽培种 芦淞区 株洲地区
V12 栽培种 宜章 郴州地区
V13 野生种 苏仙区 郴州地区
1.2 样品处理
取单株叶片洗净凉干 ,剪去叶柄 ,称试样 2 g,置冰浴研磨中 ,加 3 mL样品提取夜 ,研磨成匀浆 ,冰
冻(4 ℃)离心(10 000r/min×15min),取上清酶液冰浴备用 [ 6, 7] 。
1.3 电泳 、染色及照相
进行垂直平板不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳 ,分离胶质量浓度为 75g/L,浓缩胶质量浓度为 40 g/L,
胶板厚度 1.5 mm,点样量 20 μL,电极缓冲液为 Tris-甘氨酸(pH8.3)[ 8 ～ 10] 。
酯酶同工酶染色用醋酸萘酯 -坚牢兰 RR盐染色法 [ 11] , 染色后胶板用清水漂洗保存于 7.5%(%,
质量分数)的醋酸 -30%乙醇 -15%(%,质量分数)甘油中 ,用电泳成像仪照相 [ 11, 12] 、绘图 ,对试验结果
进行处理 ,测量和计算样品的酯酶酶带迁移率(Rf), Rf=酶带迁移距离 /前沿指示剂距离 [ 13] 。
根据每张同工酶胶版上的谱带分布确定带的有无 ,并转化成二项数据 ,在同一 Rf地值处 ,有谱带的
条带记为 1,无谱带的记为 0,把同工酶谱信息处理为 0、1数据后 ,通过 SPSS13.0软件 , Dice相似系数计
算 ,进行聚类分析 [ 15] 。
2 结果与分析
多次对各种质资源叶片的过氧化物酶同工酶进行测定分析发现 ,在同一时期 ,位置相对一致的情况
下 ,各种质资源的同工酶酶谱都有很强的重复性 ,再加上同工酶的稳定性 ,可以说 ,利用同工酶进行种质
资源(品种)分类是一种很科学的方法 [ 16, 17] 。
2.1 南天竹不同种质资源 EST同工酶酶谱分析
通过对南天竹 13个种质资源实地取的各样品依序进行酯酶同工酶测试分析 ,结果(图 1)。13个地
方种质资源的酯酶(EST)同工酶谱带 、酶活性和含量变化特征是不尽相同的 ,各个种质在各区的迁移
率 、酶带浓度 、扩散程度都不相同 ,同时各种质间酶带差别还表现在酶带的深浅不同 ,说明酯酶同工酶谱
·971· 第 6期 唐丽等:湖南南天竹 13个种质资源酯酶同工酶研究
带表现出了很强的多态性 。
2.2 南天竹 13个种质资源的 Rf值及相似系数
通过对南天竹 13个种质资源的 EST同工酶酶谱带进行测量并计算其 Rf值 ,其谱带用 Dice相似系
数计算它们的相似系数矩阵(表 2)。统计结果发现 13个种质资源共有 12条酯酶同工酶谱带 ,且多态
性强。
从图 2可以清楚地看出酶谱区带共有 12条.各种质酶带数为 4 ～ 10条不等 ,带位也有差异 , V01 ～
V13号种质资源的酶谱带分别是 8、7、5、4、8、7、9、7、10、7、10、6、7条谱带 V09号和 V11号的酶带数最多
(9条), V04号的酶带数最少(4条)。酶带的特点和迁移率都不同 。Rf0.02、Rf0.16、Rf0.71、Rf0.75
这 4条酶带为 13个种质所共有的固有酶 ,染色较深 ,酶带相对稳定 ,酶活性较强。
依次电泳中带电分子由负极向正极移动 ,按其聚集程度及显示顺序 ,可将整个酶谱划分为 S(0.0<
Rf<0.3)、SF(0.3
2.3 13个种质资源 EST同工酶酶谱变化比较
表 2 13个种质资源相似系数
Tab.2 Dicesimilaritycoefficientsof13 Nandina
材料 编号(Matrixfileinput)V01 V02 V03 V04 V05 V06 V07 V08 V09 V10 V11 V12 V13
V01 1.000
V02 0.933 1.000
V03 0.769 0.667 1.000
V04 0.667 0.727 0.889 1.000
V05 0.750 0.800 0.615 0.667 1.000
V06 0.667 0.714 0.667 0.727 0.933 1.000
V07 0.588 0.625 0.571 0.615 0.824 0.875 1.000
V08 0.667 0.714 0.667 0.727 0.933 1.000 0.875 1.000
V09 0.889 0.824 0.667 0.571 0.778 0.706 0.737 0.706 1.000
V10 0.800 0.857 0.667 0.727 0.800 0.857 0.750 0.857 0.824 1.000
V11 0.889 0.824 0.667 0.571 0.889 0.824 0.737 0.824 0.900 0.824 1.000
V12 0.571 0.615 0.727 0.800 0.571 0.615 0.800 0.615 0.625 0.615 0.500 1.000
V13 0.533 0.571 0.667 0.727 0.667 0.714 0.875 0.714 0.588 0.571 0.588 0.923 1.000
按照各南天竹种质资源酶分子带电性 、形状和大小的不同特点 [ 5] ,以及各试样在电泳中移动速率
Rf的差异 ,对南天竹不同种质 EST同工酶酶谱特征分析结果见表 3。从表 3可以看出 ,根据扫描图谱泳
动速率(Rf)的差异程度 ,在各地方种源南天竹显示出 13条酶谱区带中 , Rf0.02、Rf0.16、Rf0.71、Rf
·972· 江 西 农 业 大 学 学 报 第 29卷
0.75这 4条酶带为 13个种质所共有的特征谱带 。在不同个体植株叶片的 EST同工酶酶谱带 ,除少数
特征酶谱区带外 ,多数酶谱带的出现频率有较大程度的差异 。其中 Rf0.80的谱带在南天竹各种质资
源中的出现频率较高 ,而 Rf0.27的谱带在南天竹各种质资源中出现频率则较低。
由此可见 ,通过 EST同工酶电泳对近缘种或种内品种间进行遗传多样性的比较分析时 ,采用计算
酶谱频率的方法 ,即从群体水平比较各种质资源之间的异同程度 ,结果表明共有的特征性酶谱带即可认
为是相互之间具有共同起源的基因表现 ,又能反映系统发育或地理分布上的同源 ,而不同的酶谱带显示
了各自在特定的生长环境或不同进化历程中已发生了趋异分化 ,这说明其遗传的差异程度是较大的 。
2.4 基于酯酶同工酶分析的南天竹种质聚类
将每张同工酶胶版上的谱带根据其有无转化为一项数据 ,据此对 13个种质进行聚类分析 ,结果见
图 3。从图 3知 , 13个种质被聚成 3大类 ,其中 V01、V02、V05、V06、V07、V08、V09、V10、V11号被聚为
一类;V03、V04号被聚为一类;V12、V13号被聚为另一类。由图 3还可以看出 ,各种质的聚类水平差异
较大 ,故可依据聚合度的差异在组(种)水平上继续分组(类群)。
表 3 不同种质酶带的迁移率
Tab.3 Enzymebeltwiththerelocationrate
材料 酶带数及迁移率S FS F 酶带数
V01 3(0.02, 0.09, 0.16) 2(0.33, 0.43) 3(0.71, 0.75, 0.80) 8
V02 3(0.02, 0.09, 0.16) 1(0.33) 3(0.71, 0.75, 0.80) 7
V03 2(0.02, 0.16) 1(0.43) 2(0.71, 0.75) 5
V04 2(0.02, 0.16) 2(0.71, 0.75) 4
V05 3(0.02, 0.13, 0.16) 1(0.33) 4(0.71, 0.75, 0.80, 0.93) 8
V06 3(0.02, 0.13, 0.16) 4(0.71, 0.75, 0.80, 0.93) 7
V07 4(0.02, 0.13, 0.16, 0.27) 1(0.56) 4((0.71, 0.75, 0.80, 0.93) 9
V08 3(0.02, 0.13, 0.16) 4((0.71, 0.75, 0.80, 0.93) 7
V09 4(0.02, 0.09, 0.13, 0.16) 3(0.33, 0.43, 0.56) 3(0.71, 0.75, 0.80) 10
V10 4(0.02, 0.09, 0.13, 0.16) 3(0.71, 0.75, 0.80) 7
V11 4(0.02, 0.09, 0.13, 0.161) 2(0.33, 0.43, ) 4(0.71, 0.75, 0.80, 0.93) 10
V12 3(0.02, 0.16, 0.27) 1(0.56) 2(0.71, 0.75) 6
V13 3(0.02, 0.16, 0.27) 1(0.56) 3(0.71, 0.75, 0.93) 7
由于同工酶酶带的多态性和活性的不同 ,在聚
类时可能产生一定的误差 ,因此利用同工酶分类也
要兼顾形态分类进行整合 ,只有这样 ,才能更准确
确定南天竹种质之间的亲缘关系及遗传多样性 ,为
南天竹育种和选育工作提供理论依据 。
3 讨 论
同工酶作为一种重要的遗传标志广泛应用于
生物学研究的各个领域 ,例如探讨物种的起源进
化 ,了解植物自然居群的遗传结构 ,探索居群的交
配体系 、鉴定种质资源的特征特性 ,研究种内遗传
多样性 ,为分类学提供重要依据 [ 18 ～ 24] 。
本研究试图从各种质同工酶差异程度探讨各
地方来源南天竹之间的亲缘关系及遗传多样性 。
实验结果表明 , V03、V04号种质亲缘关系较近 ,
V12、V13号种质亲缘关系较近但与其他种质相差
较大。其他 9个种质亲缘关系较近 , 13个种质酶带不完全相同 ,可以据此区分不同种质之间的差异。
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