全 文 ：上海农学院学报 10 1 9, 。 ( 4 ) : 2 9 0~ 2 0 6
J o u r n a l o f S h a n g h
a i A g r i e u l t u r a l C o l l
e g e
葱 莲 的 同 工 酶 和 染 色体 核型 分 析
朱 俭
( 复旦大学 )
谢 中 稳 吴 国 芳
( 华 东师范大学 )
摘要 本 文报道 了对葱莲 〔Z e p h y r a n ht e s e a dn id a ( L i dn l . ) H e r b . 〕的过氮化物
酶 , 醋 酶 , 乙醇脱 氮酶和 6 一磷酸 一葡萄糖脱氮酶等同毛酶的研究和甘葱莲 的 体
细胞染 色体数 目及其 核型所进行的分析 。 结果表明 , 葱莲的过氛化物酶同工酶
呈现 出 6 条分子量相 对较 大的谱带 ; 醋 酶同工酶可划分成 2 个活性 区 , 共 10 条
酶带 ; 乙醇脱氮酶同工酶只 有 1 条酶带 ; 6 一磷酸 一葡萄糖脱氮酶同工酶 有 4 条
酶带 , 可划分成 3 个活性区 。 该种核型为 2n = 28 = 20 m + Zm ( SA T ) 十 s6 m , 核
型的不对称性 为 tS eb ib sn 核型分类的 Z B 型 , 具有核型 的杂合性 。 染 色体数 目
为 Zn = 2 8 , 与前人 〔4 , 5 〕报道不一致 。
关键词 葱 莲 ; 同工酶 ; 染 色体 ; 核型
葱莲为石蒜科 ( A m a巧11i d a e e a e ) 葱莲属 ( z即h y r an ht e s ) 植物 , 原产南美州 。 花 洁 白 ,
花期长 , 颇具特色 , 我国各地庭园常栽培作观赏植物 。 近年来其地上部分被分离出药用生物
碱 , 故又作药用植物 。 该属植物的同工酶和染色体资料 , 国内尚未见报道 。 本文报道了对葱
莲的 4 种同工酶的研究和对染色体核型的分析结果 , 目的是为探讨该属植物的分类和进化关
系提供科学依据 。
1 材料和方法
材料
本实验所用材料取 自华东师大生物站栽培的葱莲的叶片和根尖 。 凭证标本存于华东师大
生物系植物标本室 。
1
。
2
。
1
同工酶分析
样品处理 取庭园栽培葱莲植株的新鲜叶片洗净 , 擦干并称重 , 置于预冷研 轰本中 ,
按 1 . 5 ` 2 . om l/ g 加入抽提液 ( o . 05 m ol / L T irS 一CH l pH S
.
8)
, 在冰浴 中研磨成 匀浆 , 抽提液
1 9 9 0年 4月 6 日收稿
4 期 朱 俭等 葱莲同工酶和染色体核 型分析
转移到微量离心管中 , 7 0 0 0 r/ m in 离心 5 分钟 , 取上清液加入固休蔗糖少许 , 最 终 浓 度 达
20 形 , 溶解后置于冰箱备用 。 飞少
1
.
2
.
2 同工酶电泳 木实验采用垂直平板聚丙烯酞胺凝胶 电泳曰 _ 凝胶采用文献 〔 ’ j 的方法制
备 , 其浓缩胶 3 . 1州 ; 分离胶 7 . 5万 ; 电极缓冲液 T ir s 一甘氨酸 p H 歇 `。 ; _ 卜样量约相当于 20 0
协g 蛋 白质 ; 2 5 OV 电泳 5小 时 。 三-
1
.
2
.
3 同工酶的染色 按 文献 〔“ 华的方法进行各种同工酶特异性底物染色 , 显示出过氧化物
酶 , 酉旨酶 , 乙醇脱氢酶和 -6 磷酸一葡萄糖脱氢酶等同工酶酶谱 。 然后角水洗后夹在玻璃纸中 ,
彩在制干胶仪中制成干片保存并摄影 。
.1 3 染色体分析 _
取新鲜的根尖洗净后 , 用对二氯苯饱和水溶液预处理 4 ~ 5小时 , 再用卡诺液 固定 15 、 1日
小时 , 后将材料转入 75 拓 乙醇中置于冰箱中保存备用 。 将材料水洗后 用 1 om l/ L 盐酸在 60
℃恒温下解离 10 分钟 , 用醋酸地衣红染色 , 经分色 、 压片 、 镜检后 , 冰冻揭盖片 , 待 自然干
燥后用中性树胶制成永久封片 。 染色体数 目统计 20 个细胞 , 核型分析取 5 个细胞的平均值 。
染色体分类按 L ve an 等 〔 。 」的命名系统 。
2 结果与讨论
同工酶分析
1
. 过氧化物酶同工酶 : 葱莲的过氧化物酶呈现出 6 条酶带 , 分子量相对较二 , 集臾在
样品槽的负极端 。
2
. 酉旨酶同工酶 : 葱莲的醋酶同工酶出现 2 个区 ( E S T 一 I和 E S T 一 H ) , 共 10 条酶带 。 染
色时用坚牢蓝 B盐比坚牢蓝 R R盐更能获得较好的结果 , 不仅酶带显出快 , 而且分辨率高 , 底
色浅 。 一
3
. 乙醇脱氢酶同工酶 : 在我们的实验条件中只呈现 1条酶带 。
4
.
6一磷酸 一葡萄糖脱氢酶同工酶 : 葱莲的G 6 P D 同工酶有 4 条酶带 , 从阴极到 阳极可分
成 3 个酶活性区 , 在 第 I 活性区有 1条活性异乎寻常高的酶带 。
在进行 乙醇脱氢酶和 -6 磷酸一葡萄搪脱氢酶同工酶分析时 , 样品处理需要在抽提液 中加
入微量的琉基乙醇 50 闭 /m l , 可使酶活性提高 , 这可能对保持酶活性中心琉基的还原状态 是
必要的 。 同工酶是来源相同 、 催化反应相同而结构不同的一类酶 。 它是 遗传原 因所产生的酶
的多样性 。 一般认为同工酶的各条谱带是受单基因的多等位基因或是多基 因座编码的 。 所似
同工酶可看作是基因和性状的连接物 , 因此对同工酶进行酶谱分析 , 可从质的方 面 来 鉴 别
外部形状上难以区分的生物种或变种间的差异 , 以及分析其进化和亲缘关系 。 特别是醋酶同
工酶具有遗传稳定性 。 许多研究者把它用作研究遗传特性的生化指标 。 本实验采用的葱莲同
种植物 , 有的采自华东师大或复旦校园 , 采集时间有的是冬季积雪条件下有的是五六月份气
温较高条件下 , 所有未开花植物叶片 , 其上述同工酶酶谱 , 都得到了一致的结果 。 因此同工
酶生化指标在该属植物的系统分类上具有较大的意义 ,
2 92上 海 农 学 院 学 报 9卷
. . ., . . . . . . . . . , . .一一 , . . . . . . . ` . . . . . .
A )
十
图 1 葱莲过氧化物醉 同工酶谱 ( 符号说明 )
F 岌9 . 1 Z y m o g r a m o f p e r o x id a s e i s o z y m e s 飞n C o n g
( B )
L i a n
}. .
, 强带
( A )醉谱照片
( B )醉谱模式图 ,
l亚圈 ,较 强带 !至回 , 较弱带 〔〕 , 弱带
( A ) P h o t o g r a P h y o f 么灿 o g r a m按电泳胶 板 1 : i 描绘 ( B ) Z y川 o g r a川 p a t t e r n s ld i o g r a m
E S T 一 I
( B )
E S T 一 11
+
( A )
图 2 葱莲的醋醉同工醉醉谱从 阴极到 阳极可分成 2个活性 区 , E S T 一 I 和 E S T 一 1 , 共 10 条醉带
F 19
.
2 Z y m o g
r a
m
o f e s t e r a s e l ` o z y m e s i n C o n g L沐a n
4 期 架 俭等 葱莲同工酶和染 色体核型分析 2 9 3
( A ) ( B )
图 3 葱莲 的乙 醇脱氮酶 同工酶酶谱
F ,I 9
.
3 Z y , n o g r a : n o f a l e o h o l d e h y d r o g e n a s e i s o z y m e s i n C o n g L i a n
. .
` · ·一 门
l l卜 · 。 。 ,1
八钾玲
G 6P D 一 I
G 6 P D 一 11
G 6P D 一 111
( A j ( B )
图 4 葱莲的 6一磷酸 一葡萄搪脱氮酶 ( G 6P D ) 同工酶醉谱
F 19
.
4 Z y m o g r a m
o f g l u e o s e
:
6
一
P h o
s P h a t e d e h y d r o g e n a 、 e i、 o z y m e s i n C o n L i a n
29 4 上 , 海 农 学 院 学 报 9 卷
2
.
2 染色体分析 :
葱莲的染色体数 目为钾于娜 。 染色体总长度为 7 ` · 06 微米 , 平均臂 比为 ` · 4 9, ` 4对染色
体的平均长度 , 相对长度和臂比等数值见表 1 。 染色体的形态特征见图 5 , 核型模式图见图
o6
表
T a b l e l
葱莲的染色体核型分析结果
A n a l y s i s o f k a r y o t yP
e i n oC 雌 L i a n
编号 染色体平均 长度 , 染色体相对长度 、 臂比 类型
_
_
_ _ _ _ _ _ : 二 _ 片厂 . _ _ _ _ _ _ _m
m
1 0
.
2 9
9
.
5 7
9
.
3 8
8
.
1 6
7
.
8 8
7
`
5 4
m
5 111
S m
m
m
m
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
.
4
.
0 0 + 3
.
3 1 = 7
.
3 1
4
.
0 0 + 2
.
8 0 = 6
.
8 0
3
.
0 0 + 2
.
7 7 二 6 . 6式
3
.
7 0 + 2
.
1 0 = 5
.
8盯
3
.
9 0 + 1
.
7 0 = 5
.
6 0
3
.
5 0 + 1
.
8 6 泛 5 . 3 6
2
.
7 0 + 2
.
5 0 = 5
.
2 0
2
.
3 0 + 2
.
1 0 = 4
.
4 0
2
.
3 4 + 1
.
8 6 , 4
.
2 0
2
.
52 + 1
.
6 0 二 4 . 1 2
2
.
50 + 1
.
6 0 = 4
.
1 0
2
.
5 0 + 1
.
5 0 = 4
.
0 0
2
.
4 4 + 1
.
5 6 , 4
.
0 0
1
.
7 6 + 1
.
7 4 = 3
.
5 0
7
.
3 2
6 1 9
5
.
9 1
5
.
8 0
5
.
7 7
5
.
6 3
5
.
6 3
4
.
9 3
1
.
2 1
1
.
4 3
1
.
41
1
.
76
2
.
2 9
1
.
88
1
.
0 8
1
.
1 0
1
.
2 6
1
.
5 8
1
.
5 6
1
.
6 7
1
.
5 6
1
.
0 1
. 随体染色体长度未计算在内 T h . le n g t卜 o f a砚t e l l i t e 15 n o t i n e l u d e d i n t h e e h r . le n g t h
图 5 葱莲的染色体
厂1 9 . 5 C o n吕 I刁 l a n e h r o m o s m e踌
连期 朱 俭等 葱莲同工酶 和染 色体核型 分析 2 9弓
ǎ兴攀à侧如琳试洲址扣裸
图 6葱莲 的核型 模式图
F 1 9
.
6Cn og L气n ak ar y ot P y ei di og r a
按 Lv ean 仁 6’的染 色体分类标 准 , 本种核型公式为 Z n = 2 5 = Z o m + Zm ( SA T ) + 6 sm , 第2 4对
染色体为随体染色体 , 4 , 5和 6 为近中部着丝点染色体 , 其杀均为中部着丝点染色体 , 相对
长度变动在 5 、 n 之间 。 根据每对染色体相对长度平均值绘出该种的模型模式图 。
葱莲的最长染色体与最短染色体之比值为 2 : 1 , 臂 比大于 2 的染色体所 占比例为 7 . 1拓 ,
为 S et b in “ 核型对称性分类的 ZB 型 。 “ 高等植物核型进化的趋势是由对称性向不对 称 性发
展 , 其中部着丝点较多的对称性核型较原始 , 而具中部着 丝点较少的不衬称性核型通常是进
化的种 ” 〔 7 〕。 一般认为 ZB 为较进化的核型类型 。
葱莲属植物具有核型的杂合性 ( eH et or yz go ist y ) — 即同源染色体的臂尚`倒位 , ’ 易位 ,不等易位和重复的结构变异所造成两条同源染色体之间的长臂沐口短臂的相对长度相绝对长度
及臂比不等 。 葱莲核型的第 4 对染色体的两条同源染色体其相对长度份别为9 . 2帅砒b , 相
一 丫 - 一 乡
对长度差值为 0 . 90 , 臂比值分别为 1 · 56 ( m 型 ) 和冬 03 s( m 型 ), 臂比差值为 D· 4了, . _
据 D ar il gn t on 等人的资料 .4[ 5, 记载 , · I an ir y~ 在 1 9 3 7年报道了葱莲的染 色体数目为 “ “ =
38, 而在我们的实验观察中未见有 2n = 38 的分裂相 , 大多数根尖细拘的中期 分裂担农多n 二
28
, 也观察到少数 Z n = 26 和 2n = 24 的分裂相 。 这种数目差异是由实验取材的两地栽培品种的
变异造成 , 还是由染色体结构变异所致 , 有待进一步考证 。 · - “ ` ’
卜 海 农 学 院 学 报 匀 登
参 考 文 献
7
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