全 文 ：植物资源与环境学报 2001 , 10(4):22-28
Journal of Plant Resources and Environment
菘蓝属植物的同工酶分析及其系统学意义
李国强 , 王峥涛 , 李晓波 , 徐国钧
(中国药科大学生药学研究室 , 江苏 南京 210038)
摘要:采用聚丙烯酰胺凝胶电泳 , 比较了菘蓝属(Isatis L.)5 种 2变种 1 多倍体品种及 1外类群种共计 20 个样本的
酯酶同工酶和超氧化物歧化酶同工酶的酶谱差异 ,并运用数量分类学的原理和方法对酶谱数据进行了聚类分析。
20 个样本的酯酶同工酶酶谱共有 18 条酶带 ,可分为慢带区(A区)、中带区(B 区)和快带区(C 区)3 个区 , 其中 A 区
的 Rf 0.09酶带为所有样本共有 ,而 B 区和 C 区不仅酶带数多 , 而且活性较强 , 并表现出很大差异。20个样本的超
氧化物歧化酶同工酶酶谱有 8条酶带 , 略有差异。聚类分析结果表明 , 20 个样本被明显分成 10 组 , 与形态性状分
类结果基本一致。利用酶带的有无 、酶带的活性差异以及聚类分析结果 , 可以初步作出菘蓝属类群间亲缘关系的
判定。
关键词:酯酶同工酶;超氧化物歧化酶同工酶;聚类分析;菘蓝属
中图分类号:Q946.5;Q949.95 文献标识码:A 文章编号:1004-0978(2001)04-0022-07
The isoenzyme analysis of Isatis L.species and its systematic signification LI Guo-qiang , WANG
Zheng-tao , LI Xiao-bo , XU Guo-jun (China Pharmaceutical University , Nanjing 210038 , China)J .Plant
Resour.&Environ.2001 , 10(4):22-28
Abstract:The zymogramatic variations of esterase isoenzyme (EST)and superoxide dismutase isoenzyme(SOD)of 20 sample materials including 5 species , 2 varieties , 1 multiploid in Isatis L.and 1 outgroup
species(Coronopus didymus J.E.Smith )were analyzed with the polyacrylamide gel electrophoresis.The
zymogramatic data indicated that 18 belts of EST isoenzyme can be divided into 3 zones.All the species
showed the enzyme belt at Rf 0.09 in zone A of EST.While zone B and zone C of EST displayed many more
enzyme belts of difference from each other with stronger enzyme activity.For SOD , 8 enzyme belts were found
but with little difference in zymogram.The clustering analysis indicated that all samples were divided into 10
groups , which is in accordance with the morphological taxonomy of Isatis.As a result , the relationship and
classification of these samples can be determined preliminarily by the number and the activity of enzyme belts
of EST and SOD.
Key words:esterase isoenzyme(EST);superoxide dismutase isoenzyme (SOD);clustering analysis;Isatis L.
菘蓝属(Isatis L.)隶属于十字花科(Cruciferae),
全世界约 30余种(有些分类学家认为有 50余种)。
主要分布于地中海以东的中亚地区 ,伊朗-吐兰地区
为其分布中心 ,向东可达库页岛和日本 ,往北可及中
欧和北美 。我国产 6种3变种。菘蓝属在我国主要
分布于新疆 、内蒙古和东北三省 ,其中特产我国的栽
培种菘蓝(Isatis indigotica Fort.)则几乎遍及全国[ 1] 。
该属是一个有着重要药用等经济价值的类群 ,其中
菘蓝是中药板蓝根 、大青叶的基源植物和制备青黛
的主要植物来源[ 2 , 3] ;另外 ,我国特有变种新疆菘蓝
(乌斯玛 Isatis indigotica Fort.var.osma)在民间还用
于制备化妆品[ 4 ,5] 。
由于该属植物的营养器官和繁殖器官形态结构
在种间乃至种内居群间变异幅度大 ,种下无明显的
间断性状可依 ,致使其在经典分类上一直被认为是
十字花科较困难的属之一 ,属内种类组成复杂 ,不少
种类的种间关系不清 , 如菘蓝和欧洲菘蓝(I.
tinctoria L.)、菘蓝和长圆果菘蓝(I.oblongata
DC.)、欧洲菘蓝和三肋菘蓝(I.costata C.A.Mey.)
等 ,甚至沙漠菘蓝组 、宽翅菘蓝组和菘蓝组之间界限
也很难划清 。这一现象也制约了其系统分类研究和
遗传多样性探讨。
迄今为止 ,对菘蓝属的研究多见于形态分类研
究 、地理分布描述 、比较解剖学 、细胞分类学研究及
收稿日期:2000-09-29
基金项目:国家经贸委专项科研基金资助项目
作者简介:李国强(1962-),男 , 江苏高淳人 , 博士 , 主要从事生药
学 、药用植物学 、中药资源学和分子生物学研究。
植物化学研究 ,而涉及同工酶等分子系统学研究报
道很少并且仅限于少数种类[ 6～ 8] 。植物同工酶分析
已广泛应用于植物系统演化研究 ,对类群间亲缘关
系的探讨具有一定的意义[ 9～ 16] 。为进一步搞清菘
蓝属植物的系统演化 ,探讨类群间的分类学问题 ,同
时为更好地利用该属的药用植物资源提供理论依
据 ,本文对国产菘蓝属植物进行了酯酶及超氧化物
歧化酶同工酶分析。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料(表 1)的果实采自不同产地 ,分别于
2000年2 月 3日和 2000年 3 月 5日播种于中国药
科大学药用植物园。
供试材料分属 2属6种 2变种 1多倍体品种共
计20个样本(表 1),所有供试材料均经作者进行种
类鉴定 ,凭证标本及样品均收藏于中国药科大学药
用植物标本馆(CPU)。
为了得到一个较理想的有根的系统树 ,本文选
择了臭芥(Coronopus didymus J.E.Smith)作为外类
群 。主要基于该种类与菘蓝属皆于十字花科独行菜
族 ,亲缘关系较近 ,但与内类群作参照时分辨率又不
至于过高 ,并且是近世界广布种等考虑。
1.2 方法[ 17]
1.2.1 酶液提取 取幼苗的新鲜叶片 ,分别用自来
水及蒸馏水冲洗 ,吸干表面水分备用 。酯酶同工酶
(EST)用 0.1 mol/L pH 6.8磷酸钠缓冲液提取 ,超氧
化物歧化酶同工酶(SOD)用 0.05 mol/L pH 7.8磷酸
钠缓冲液提取 , 上述提取液均含0.5mol/ L蔗糖 ,
0.006 mol/L抗坏血酸 ,0.006 mol/L β-巯基乙醇 。称
取叶片 200 mg , 加入 600μL提取液及少许石英砂 ,
在冰浴中研磨成匀浆 , 充分摇匀后于 4℃、 14 000
r /min离心20min 。取上清液供试 , 重复2 ～ 3次 。
剩余上清液于-20℃冰箱中保存备用。
1.2.2 电泳 采用不连续双垂直板聚丙烯酰胺凝
胶电泳 。分离胶浓度 7.5%～ 10%(pH 8.9),浓缩胶
浓度2.5%～ 3.75%(pH 6.7),电极缓冲液为 Tris-甘
氨酸缓冲液(pH 8.3)。每孔点样量为 50μL ,加入几
滴溴酚兰指示电泳前沿 。于4 ℃冰箱内稳流电泳
4 ～ 5 h;电流为浓缩胶 10 ～ 15 mA ,分离胶为 20 ～ 30
mA 。
表 1 菘蓝属试验材料
Table 1 The sampling materials of Isatis L.
原植物
Taxon
来源
Source
采集日期
Collecting date
1.欧洲菘蓝 Isat is tinctoria L. 北京 Beijing 1999-10-11
2.菘蓝 I.indigotica Fort. 北京 Beijing 1999-10-15
3.新疆菘蓝 I.indigotica Fort.var.osma 新疆塔城 Tacheng , Xinjiang 1999-08-11
4.新疆菘蓝 I.indigotica Fort.var.osma 新疆乌鲁木齐 Urumqi , Xinjiang 1998-08-02
5.菘蓝 I.indigotica Fort. 江苏南京 Nanjing , Jiangsu 1998-07-01
6.新疆菘蓝 I.indigotica Fort.var.osma 新疆和田 Hotan , Xinjiang 1999-11-01
7.新疆菘蓝 I.indigotica Fort.var.osma 新疆喀什 Kashi , Xinjiang 1999-11-16
8.菘蓝多倍体 I.indigotica Fort.(4X) 上海 Shanghai 1999-04-20
9.菘蓝 I.indigotica Fort. 河北安国 Anguo , Hebei 1998-07-21
10.菘蓝 I.indigotica Fort. 甘肃兰州 Lanzhou , Gansu 1999-09-01
11.宽翅菘蓝 I.violascens Bunge 新疆阜康 Fukang , Xinjiang 1998-08-03
12.毛三肋菘蓝 I.costata C.A.Mey.var.lasiocarpa N.Busch 新疆阿勒泰 Altay , Xinjiang 1999-08-18
13.长圆果菘蓝 I.oblongata DC. 新疆尼勒克 Nilka , Xinjiang 1999-08-03
14.三肋菘蓝 I.costata C.A.Mey. 新疆塔城 Tacheng , Xinjiang 1999-08-11
15.三肋菘蓝 I.costata C.A.Mey. 新疆托里 Toli , Xinjiang 1999-08-13
16.菘蓝 I.indigotica Fort. 内蒙古呼和浩特 Hohhot , Nei Mongol 1997-07-20
17.新疆菘蓝 I.indigotica Fort.var.osma 新疆阿克苏 Aksu , Xinjiang 1999-09-16
18.新疆菘蓝 I.indigotica Fort.var.osma 新疆吐鲁番 Turpan, Xinjiang 1999-09-16
19.菘蓝 I.indigotica Fort. 安徽合肥 Hefei , Anhui 1998-09-14
20.臭芥 Coronopus didymus J.E.Smith 江苏南京 Nanjing , Jiangsu 1999-06-05
23第 4 期 李国强等:菘蓝属植物的同工酶分析及其系统学意义
1.2.3 显色 酯酶(EST):将醋酸-α-萘酯 、醋酸-β-萘
酯各 30mg 用丙酮1.5 mL溶解 ,取坚牢蓝 RR 100 mg
用0.05 mol/L Tris-HCl缓冲液 10 mL 溶解 ,最后加蒸
馏水至 100 mL。将上述溶液混匀 ,把凝胶片浸入染
色液中 ,于 37℃保温 50 min。用蒸馏水漂洗后 ,拍
照 ,绘图。
超氧化物歧化酶(SOD):按罗广华 、王爱国方法
操作[ 18] ,略加改进。将电泳后的凝胶片按次序浸入
如下溶液中:1)2.45×10-3 mol/L 氮蓝四唑(NBT)
溶液 100 mL ,在黑暗下浸泡 20 min;2)2.8×10-2
mol/L四甲基乙二胺 、2.8×10-5 mol/L 核黄素 、3.6
×10-2 mol/L磷酸钠缓冲液(pH 7.8)混合溶液 100
mL ,在黑暗下浸泡 15 min;3)1×10-4 mol/L EDTA 、
5×10-2 mol/L 磷酸钠缓冲液(pH 7.8)混合溶液 100
mL ,在 4×8 W日光灯下照光 30 min。经染色和照光
后 ,凝胶上出现蓝色背景下透明的谱带(负带),经蒸
馏水漂洗后 ,用 95%酒精略浸泡数分钟 ,照相 ,绘图。
1.2.4 数据整理及聚类分析 测量各酶带的迁移
距离 ,按酶种分别计算 Rf值 ,并对测定结果分别或综
合进行聚类分析。同一 Rf值位点 ,如出现酶带记为
“1” ;不出现酶带则记为“0” 。然后按 SPSS 的类间平
均链锁法进行聚类分析 ,绘制出各类群的聚类图。
2 结果与分析
2.1 酶系统的选择
为了比较酯酶和超氧化物歧化酶的可行性 ,在
实验中同时分析了酯酶 、超氧化物歧化酶 、过氧化物
酶 、过氧化氢酶 、细胞色素氧化酶和α-淀粉酶 。结果
显示 ,前两者具有较好酶谱差异 ,其余酶系统差异不
明显。因此 ,酯酶同工酶和超氧化物歧化酶同工酶
在菘蓝属系统研究中是两种适用的酶系统 ,作为同
工酶的分子系统学证据 ,能为该属的系统分类提供
有力的佐证。
2.2 酯酶同工酶酶谱比较分析
20个样本的酯酶同工酶酶谱(图 1 , 图 2)共有 8
个基因位点(E1 ～ E8)18条酶带 。酶带的 Rf值由小到
大依次为 0.09 、0.11 、 0.14 、0.16 、0.19 、0.21 、0.23 、
0.28 、0.31 、0.34 、0.38 、0.40 、0.45 、0.48 、0.50 、0.51 、
0.54和 0.57。图 2酶谱显示:全部酶带可以划分为
慢带区(A区)、中带区(B 区)和快带区(C区),其中
慢带区有 7条酶带(Rf 0.09 ～ 0.23)3个位点(E1 、E2
和 E3);中带区有 5条酶带(Rf0.24 ～ 0.40)2个位点
(E4和 E5);快带区有6条酶带(Rf0.41-0.57)3个
图 1 菘蓝属植物及其外类群酯酶同工酶酶谱
Fig.1 Esterase isoenzyme bel ts in the leaf of Isatis species and outgroup
1:欧洲菘蓝 I.tinctoria(北京 Beijing);2:菘蓝 I .indigotica(北京 Bei jing);3:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆塔城 Tacheng , Xinjiang);4:
新疆菘蓝 I .indigotica var.osma(新疆乌鲁木齐 Urumqi , Xinjiang);5:菘蓝 I.indigotica(江苏南京 Nanjing , Jiangsu);6:新疆菘蓝 I .indigotica
var.osma (新疆和田 Hotan , Xinjiang);7:新疆菘蓝 I .indigotica var.osma(新疆喀什 Kashi , Xinjiang);8:菘蓝多倍体 I.indigotica(4X)(上海
Shanghai);9:菘蓝 I.indigotica(河北安国 Anguo , Hebei);10:菘蓝 I.indigot ica(甘肃兰州 Lanzhou , Gansu);11:宽翅菘蓝 I.violascens(新疆阜康
Fukang , Xinjiang);12:毛三肋菘蓝 I .costata var.lasiocarpa(新疆阿勒泰 Altay , Xinjiang);13:长圆果菘蓝 I.oblongata(新疆尼勒克 Nilka ,
Xinjiang);14:三肋菘蓝 I.costata(新疆塔城 Tacheng , Xinjiang);15:三肋菘蓝 I.costata(新疆托里 Toli , Xinjiang);16:菘蓝 I.indigotica(内蒙古
呼和浩特 Hohhot , Nei Mongol);17:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆阿克苏 Aksu , Xinjiang);18:新疆菘蓝 I .indigotica var.osma(新疆吐
鲁番 Turpan , Xinjiang);19:菘蓝 I.indigotica(安徽合肥 Hefei , Anhui);20:臭芥 Coronopus didymus(江苏南京 Nanjing , Jiangsu)
24 植 物 资 源 与 环 境 学 报 第 10 卷
位点(E6 、E7和 E8)。慢带区的活性较弱 ,但各样本
均有 Rf 0.09的主酶带;中带区和快带区的活性较
强 ,酶带较复杂 ,往往提示种间乃至种内类群上的特
征差异。E3和 E4为二聚体酶 ,其余均为单态酶 。
分析结果表明 ,菘蓝 、新疆菘蓝 、欧洲菘蓝 、宽翅
菘蓝(I.violascens Bunge)、三肋菘蓝 、毛三肋菘蓝(I.
costata C.A.Mey.var.lasiocarpa N.Busch)、长圆果
菘蓝的酯酶同工酶酶谱均有差异 。其中 ,欧洲菘蓝
表达的酶带数为 7条 ,有 E1 、E3 、E4 、E6和 E7共 5个
基因位点 , E2和 E5 两个基因位点的缺失使之与其
他类群相区别;菘蓝不同栽培居群有酶带 10 ～ 11
条 ,有 E1 、E2 、E3 、E4 、E5 、E6和 E7共计 7个基因位
点;新疆菘蓝不同栽培居群有酶带 7 ～ 10 条 ,也有
E1 、E2 、E3 、E4 、E5 、E6和 E7 7个基因位点 ,但 E6基
因位点仅和田 、喀什居群拥有;三肋菘蓝两个居群均
有10条酶带 ,在 8个基因位点上均有表达;毛三肋
菘蓝有 9条酶带 ,有 E1 、E2 、E3 、E4 、E5 、E6和 E8共 7
个基因位点 ,缺少 E7基因位点;长圆果菘蓝有 9条
酶带 、8个基因位点;宽翅菘蓝有 10条酶带 ,有 E1 、
E2 、E3 、E5和 E6共 5个基因位点 ,缺少 E4 、E7和 E8
基因位点 ,在 E1位点上有 2条酶带表达 ,在 E3位点
有3条酶带表达;外类群臭芥有 7条酶带 ,有 E1 、E3 、
E6 、E7和E8共计5个基因位点。菘蓝属7个分类群
19个供试样本中 ,种间 、种内甚至居群间在酶谱上仍
然具有一定的差异。总之 ,通过酶谱上酶带的有无
以及酶带活性的强弱 ,可以对菘蓝属不同种及同种
不同产地的居群加以区分 ,而且可以为进一步探讨
菘蓝属植物的亲缘关系提供有力的证据 。
2.3 超氧化物歧化酶同工酶酶谱比较分析
菘蓝属 20个样本的超氧化物歧化酶同工酶酶
谱(图 3 ,图4)共有 3个基因位点(S1 、S2和 S3),并在
8个位置上出现酶带。酶带的 Rf值由小到大依次为
0.08 、 0.23 、0.28 、 0.36 、 0.38 、0.43 、 0.45和 0.48。
图4酶谱显示:全部酶带可以分为慢带区 、中带区和
快带区 3个区 , 其中慢带区有 S1位点 2条酶带(Rf
0.08 ～ 0.23);中带区有 S2位点 3条酶带(Rf0.24 ～
0.38);快带区有 S3位点 4 条酶带(Rf 0.39 ～ 0.48)。
慢带区的活性较弱 ,中带区 、快带区的活性较强;慢
带区仅宽翅菘蓝和三肋菘蓝有特征性谱带 ,其 Rf值
分别为 0.08 和 0.23 ,其余种类皆无;大部分种类在
中带区则共有 Rf 0.28和 Rf 0.36的特征性谱带;快
带区除欧洲菘蓝和宽翅菘蓝有 3 条谱带外 ,其余大
部分种类拥有 Rf值为 0.43和0.45两条酶带 ,而臭芥
则表达出 Rf为 0.45和0.48的两条酶带 ,新疆菘蓝的
阿克苏居群及吐鲁番居群仅表现出 1 条酶带(Rf 0.
43)。
图 2 菘蓝属植物及其外类群的酯酶同工酶酶谱的示意图
Fig.2 Illustration of esterase isoenzyme belts in the leaf of Isatis
species and outgroup
1:欧洲菘蓝 I .tinctoria(北京 Bei jing);2:菘蓝 I.indigotica(北京
Beijing);3:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆塔城 Tacheng ,
Xinjiang);4:新疆菘蓝 I .indigotica var.osma(新疆乌鲁木齐 Urumqi ,
Xinjiang);5:菘蓝 I .indigotica(江苏南京 Nanjing , Jiangsu);6:新疆菘
蓝 I.indigotica var.osma(新疆和田 Hotan , Xinjiang);7:新疆菘蓝 I .
indigotica var.osma(新疆喀什 Kashi , Xinjiang);8:菘蓝多倍体 I .
indigotica (4X)(上海 Shanghai);9:菘蓝 I.indigotica(河北安国
Anguo , Hebei);10:菘蓝 I.indigotica(甘肃兰州 Lanzhou , Gansu);11:
宽翅菘蓝 I .violascens(新疆阜康 Fukang , Xinjiang);12:毛三肋菘蓝
I.costata var.lasiocarpa(新疆阿勒泰 Altay , Xinjiang);13:长圆果菘蓝
I.oblongata(新疆尼勒克 Nilka , Xinjiang);14:三肋菘蓝 I.costata(新
疆塔城 Tacheng , Xinjiang);15:三肋菘蓝 I.costata(新疆托里 Toli ,
Xinjiang);16:菘蓝 I.indigotica (内蒙古呼和浩特 Hohhot , Nei
Mongol);17:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma (新疆阿克苏 Aksu ,
Xinjiang);18:新疆菘蓝 I.indigot ica var.osma(新疆吐鲁番 Turpan ,
Xinjiang);19:菘蓝 I.indigotica (安徽合肥 Hefei , Anhui);20:臭芥
Coronopus didymus(江苏南京 Nanjing , Jiangsu)
通过分析可以看出 ,不同种类菘蓝(含外类群)
的超氧化物岐化酶酶带略有差异 ,种间差异较种内
居群间差异要显著的多 ,鉴于各种类酶带活性上的
差异 ,尚值得对各居群作进一步的研究 。
2.4 两种酶谱带结果综合聚类分析
如上所述 ,20个样本(含外类群)的超氧化物歧
化酶同工酶酶谱酶带稍有差异 ,而酯酶同工酶酶谱
酶带差异明显 ,把两者结合起来进行聚类分析无疑
会更稳定可靠 ,根据酶谱带的有无计算的相似矩阵
见表 2。
图 5显示了 20 个样本(含外类群)在不同聚类
水平上相互结合情况。从聚类树形图上可以看出:
当T值大于24时 ,外类群和内类群各自聚为一支 ,
25第 4 期 李国强等:菘蓝属植物的同工酶分析及其系统学意义
图 3 菘蓝属植物及其外类群超氧化物歧化酶同工酶酶谱
Fig.3 Superoxide dismutase isoenzyme belts in the leaf of Isatis species and outgroup
1:欧洲菘蓝 I.tinctoria(北京 Beijing);2:菘蓝 I .indigotica(北京 Bei jing);3:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆塔城 Tacheng , Xinjiang);4:
新疆菘蓝 I .indigotica var.osma(新疆乌鲁木齐 Urumqi , Xinjiang);5:菘蓝 I.indigotica(江苏南京 Nanjing , Jiangsu);6:新疆菘蓝 I .indigotica
var.osma (新疆和田 Hotan , Xinjiang);7:新疆菘蓝 I .indigotica var.osma(新疆喀什 Kashi , Xinjiang);8:菘蓝多倍体 I.indigotica(4X)(上海
Shanghai);9:菘蓝 I.indigotica(河北安国 Anguo , Hebei);10:菘蓝 I.indigot ica(甘肃兰州 Lanzhou , Gansu);11:宽翅菘蓝 I.violascens(新疆阜康
Fukang , Xinjiang);12:毛三肋菘蓝 I .costata var.lasiocarpa(新疆阿勒泰 Altay , Xinjiang);13:长圆果菘蓝 I.oblongata(新疆尼勒克 Nilka ,
Xinjiang);14:三肋菘蓝 I.costata(新疆塔城 Tacheng , Xinjiang);15:三肋菘蓝 I.costata(新疆托里 Toli , Xinjiang);16:菘蓝 I.indigotica(内蒙古
呼和浩特 Hohhot , Nei Mongol);17:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆阿克苏 Aksu , Xinjiang);18:新疆菘蓝 I .indigotica var.osma(新疆吐
鲁番 Turpan , Xinjiang);19:菘蓝 I.indigotica(安徽合肥 Hefei , Anhui);20:臭芥 Coronopus didymus(江苏南京 Nanjing , Jiangsu)
图 4 菘蓝属植物及其外类群的超氧化物歧化酶同工酶酶谱示意图
Fig.4 Illustration of superoxide dismutase isoenzyme belts in the leaf of
Isatis species and outgroup
1:欧洲菘蓝 I .tinctoria(北京 Bei jing);2:菘蓝 I.indigotica(北京
Beijing);3:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆塔城 Tacheng ,
Xinjiang);4:新疆菘蓝 I .indigotica var.osma(新疆乌鲁木齐 Urumqi ,
Xinjiang);5:菘蓝 I.indigotica(江苏南京 Nanjing , Jiangsu);6:新疆菘
蓝 I.indigotica var.osma(新疆和田 Hotan , Xinjiang);7:新疆菘蓝 I .
indigotica var.osma(新疆喀什 Kashi , Xinjiang);8:菘蓝多倍体 I .
indigotica (4X)(上海 Shanghai);9:菘蓝 I.indigotica(河北安国
Anguo , Hebei);10:菘蓝 I.indigotica(甘肃兰州 Lanzhou , Gansu);11:
宽翅菘蓝 I .violascens(新疆阜康 Fukang , Xinjiang);12:毛三肋菘蓝
I.costata var.lasiocarpa(新疆阿勒泰 Altay , Xinjiang);13:长圆果菘蓝
I.oblongata(新疆尼勒克 Nilka , Xinjiang);14:三肋菘蓝 I.costata(新
疆塔城 Tacheng , Xinjiang);15:三肋菘蓝 I .costata(新疆托里 Toli ,
Xinjiang);16:菘蓝 I.indigotica (内蒙古呼和浩特 Hohhot , Nei
Mongol);17:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma (新疆阿克苏 Aksu ,
Xinjiang);18:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆吐鲁番 Turpan ,
Xinjiang);19:菘蓝 I.indigotica (安徽合肥 Hefei , Anhui);20:臭芥
Coronopus didymus(江苏南京 Nanjing , Jiangsu)
说明所选外类群对内类群具有良好的分辨力 ,同时
提示内类群可能为一单系群;当 T 值大于 17 时 ,内
类群分出一支 ,为宽翅菘蓝;当 T 值大于 15时 ,内类
群分出欧洲菘蓝这一支;当 T 值大于 12 时 ,余下类
群又分为两大支 ,一支为菘蓝和新疆菘蓝(菘蓝变
种),另一支为长圆果菘蓝 、三肋菘蓝和毛三肋菘蓝;
当T 大于 8时 ,前一支中菘蓝(包括菘蓝多倍体)和
新疆菘蓝(菘蓝变种)不同居群被分为两类;当 T 大
于7时 ,后一支中长圆果菘蓝被分出 。当取 6
地的菘蓝居群被分为第 Ⅰ类;新疆菘蓝的阿克苏和
吐鲁番居群被分为第 Ⅱ类;新疆菘蓝的和田和喀什
居群被分为第 Ⅲ类 ,新疆菘蓝的塔城和乌鲁木齐居
群被分为第Ⅳ类;三肋菘蓝的 2 个居群被分为第Ⅴ
类;而毛三肋菘蓝 、长圆果菘蓝 、欧洲菘蓝 、宽翅菘
蓝 、臭芥分别对应于 Ⅵ 、Ⅶ 、Ⅷ 、Ⅸ和 Ⅹ类 。
3 结论与讨论
1)菘蓝不同种类的酶谱表达存在种间乃至种内
居群水平上的特异性 。其中酯酶同工酶酶谱差异显
著 ,而超氧化物岐化酶同工酶酶谱差异不十分显著 。
26 植 物 资 源 与 环 境 学 报 第 10 卷
表 2 菘蓝属植物及其外类群的酯酶同工酶和超氧化物岐化酶同工酶酶谱相似矩阵1)
Table 2 Proximity matrix of EST and SOD isoenzyme in the leaf of Isatis species and outgroup1)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 0
2 5 0
3 9 6 0
4 10 7 1 0
5 5 0 6 7 0
6 8 5 3 2 5 0
7 7 4 2 3 4 1 0
8 5 2 4 5 2 3 2 0
9 6 1 5 6 1 4 3 1 0
10 6 1 5 6 1 4 3 1 0 0
11 14 11 13 12 11 12 13 11 10 10 0
12 14 9 0 8 9 8 9 9 8 8 10 0
13 9 8 6 5 8 5 6 6 7 7 13 5 0
14 11 6 8 7 6 7 8 6 5 5 9 3 4 0
15 11 6 8 7 6 7 8 6 5 5 9 3 4 0 0
16 6 1 5 6 1 4 3 1 0 0 10 8 7 5 5 0
17 11 8 4 3 8 3 4 6 7 7 13 11 8 10 10 7 0
18 11 8 4 3 8 3 4 6 7 7 13 11 8 10 10 7 0 0
19 6 1 5 6 1 4 3 1 0 0 10 8 7 5 5 0 7 7 0
20 10 13 13 12 13 12 13 11 12 12 12 12 11 11 11 12 15 15 12 0
1)1:欧洲菘蓝 I.tinctoria(北京 Beijing);2:菘蓝 I.indigotica(北京 Beijing);3:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆塔城 Tacheng ,
Xinjiang);4:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆乌鲁木齐 Urumqi , Xinjiang);5:菘蓝 I .indigot ica(江苏南京Nanjing , Jiangsu);6:新疆菘
蓝 I .indigotica var.osma(新疆和田 Hotan , Xinjiang);7:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma (新疆喀什 Kashi , Xinjiang);8:菘蓝多倍体 I .
indigotica(4X)(上海 Shanghai);9:菘蓝 I.indigotica(河北安国 Anguo , Hebei);10:菘蓝 I.indigotica(甘肃兰州 Lanzhou , Gansu);11:宽翅
菘蓝 I .violascens(新疆阜康 Fukang , Xinjiang);12:毛三肋菘蓝 I.costata var.lasiocarpa(新疆阿勒泰 Altay , Xinjiang);13:长圆果菘蓝 I .
oblongata(新疆尼勒克 Nilka , Xinjiang);14:三肋菘蓝 I.costata(新疆塔城 Tacheng , Xinjiang);15:三肋菘蓝 I.costata(新疆托里 Toli ,
Xinjiang);16:菘蓝 I.indigotica(内蒙古呼和浩特 Hohhot , Nei Mongol);17:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆阿克苏 Aksu , Xinjiang);
18:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma (新疆吐鲁番 Turpan , Xinjiang);19:菘蓝 I .indigotica (安徽合肥 Hefei , Anhui);20:臭芥 Coronopus
didymus(江苏南京 Nanjing , Jiangsu)
推测可能与前者的基因位点多(为 8个),后者的基
因位点少(仅为 3个)有关。
2)菘蓝属分类单位变异幅度较大 ,尤其是种下
无明显的间断性状可依 ,直接制约了其系统分类研
究和遗传多样性探讨 。本试验首次通过同工酶性状
结合数量分类方法对其属下亲缘关系作了初步探
讨。酯酶 、超氧化物歧化酶同工酶两者结合分析的
树系图显示出良好的聚类分析结果 ,在结合水平很
高情况下宽翅菘蓝始终单独一支 ,这一结果和 De
Candolle(1823)的分类系统(Sect.Glastum DC.)、Davis
(1965)的分类系统相一致[ 6～ 8] 。
3)Debeaux[ 19] (1875)指出菘蓝和长圆果菘蓝近
缘。王希平等[ 11] (1983)从菘蓝染色体数目 、野生种
地理分布等推论菘蓝是一较原始类群 ,而长圆果菘
蓝与之大不相同 。长圆果菘蓝与三肋菘蓝形态特征
及地理分布相似 ,是三肋菘蓝的一特化类群。从上
述聚类分析也得出了完全相同的结论 。另外 ,对菘
蓝和欧洲菘蓝的聚类分析结果也完全支持乔传卓
等[ 10]以形态为主要依据对两者所作出的鉴别 。
4)我国新疆民间栽培的乌斯玛曾被关克俭 、马
毓泉鉴定为欧洲菘蓝(Isatis tinctoria L.),王希平 、周
太炎等则鉴定为菘蓝(Isatis indigotica Fort.),作者研
究认为应该在菘蓝种下建立种下变种等级更为客
观 ,而且欧洲菘蓝明显区别于原产我国的菘蓝和变
种乌斯玛 。这两个结论同时得到了 DNA分子证据 ,
以及形态和化学成分证据的支持[ 5 ,20] 。
27第 4 期 李国强等:菘蓝属植物的同工酶分析及其系统学意义
图 5 类间平均连锁法聚类分析树系图
Fig.5 Dendrogram using average linkage between groups
1:欧洲菘蓝 I.tinctoria(北京 Beijing);2:菘蓝 I.indigotica(北京
Beijing);3:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆塔城 Tacheng ,
Xinjiang);4:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma (新疆乌鲁木齐
Urumqi , Xinjiang);5:菘蓝 I.indigotica(江苏南京 Nanjing , Jiangsu);
6:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆和田 Hotan , Xinjiang);7:新
疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆喀什 Kashi , Xinjiang);8:菘蓝多
倍体 I.indigotica(4X)(上海 Shanghai);9:菘蓝 I .indigotica(河北
安国 Anguo , Hebei);10:菘蓝 I.indigotica(甘肃兰州 Lanzhou ,
Gansu);11:宽翅菘蓝 I.violascens(新疆阜康 Fukang , Xinjiang);12:
毛三肋菘蓝 I.costata var.lasiocarpa(新疆阿勒泰 Altay , Xinjiang);
13:长圆果菘蓝 I .oblongata(新疆尼勒克 Nilka , Xinjiang);14:三肋
菘蓝 I.costata(新疆塔城Tacheng , Xinjiang);15:三肋菘蓝 I .costata
(新疆托里 Toli , Xinjiang);16:菘蓝 I.indigotica (内蒙古呼和浩特
Hohhot , Nei Mongol);17:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma (新疆阿克
苏 Aksu , Xinjiang);18:新疆菘蓝 I.indigotica var.osma(新疆吐鲁番
Turpan , Xinjiang);19:菘蓝 I .indigotica(安徽合肥 Hefei , Anhui);20:
臭芥 Coronopus didymus(江苏南京 Nanjing , Jiangsu)
致谢:本研究始终得到了李式军教授的关心和柳李旺 、娄平 、
李寿田 、朴崇兴 、庄飞云博士等的帮助 ,在此表示衷心感谢。
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(责任编辑:惠 红)
28 植 物 资 源 与 环 境 学 报 第 10 卷