全 文 ：第 23 卷　第 4 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2003年　10 月
Vol.23　No.4　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Oct., 　2003
稀有濒危植物翅果油树种群黄酮类化合物多样性研究
闫桂琴1 孙建华1 魏凯雁1 李永玲1 张连水2
(1.山西师范大学生命科学学院 , 生物多样性研究所 ,临汾 041004)
(2.山西省琪尔康翅果油生物制品有限公司 , 临汾　041000)
摘　要　以稀有濒危植物翅果油树叶中黄酮类化合物为标记 ,探索翅果油树种群与其生境的相
互关系。通过对濒危植物翅果油树的主要分布区 ,山西省的乡宁 、翼城 、平陆等三种群及环境的
调查 ,并采集三个种群的 24个样品 。用水提法 、甲醇提法 ,经聚酰胺薄层层析法分离 ,并将层析
结果作 1/0的二元数据化处理 ,用于聚类分析和 PCA 排序 。结果表明:1)翅果油树叶中黄酮类
化合物的种类比较稳定 ,可以作为研究种群分化的标记物;2)聚类分析表明乡宁 、翼城 、平陆三
个种群间所含的黄酮类化合物已有分化 ,乡宁种群与翼城种群之间的相异性较小 ,在截取值为
20时 ,乡宁与翼城种群首先聚为一支 ,当截取值为 25时 ,平陆种群归并 ,表明平陆种群与其他
种群的相异性较大;3)各种群内个体间的共享率有明显的差异 4)PCA分析表明:不同种群内的
黄酮类化合物的差异与其地理位置 、温度 、地形地貌及土壤养分等因子有关。
关键词　翅果油树;黄酮类化合物;聚类分析;主分量分析
STUDY ON THE DIVERSITYOF FLAVONOIDS
IN RARE-ENDANGERED ELAEAGNUS MOLLIS POPULATION
YAN Gui-Qin1　SUN Jian-Hua1 WEI Kai-Yan1 LI Yong-Ling　ZHANG Lian-Shui2
(1.School of Life Science , I nstitute of Biology Diversity , Shanxi Teachers University , Linfen　041004)
(2.Shanxi Qierkang Elaeagnus Mollis Biology Pruducts Co., Ltd., Linfen　041000)
Abstract　The f lavonoids is used molecular marker to study the relat ion between natural populat ion
of Elaeagnus mol lis and the habitat.The flavonoid , which is impo rtant secondary metabolit that
is ubiquitous in plant , was ext racted by the methynol and w ater f rom the leaves of Elaeagnus mol-
lisand was isolated by polyamide thin-layer chromatog raphy .The band spectrum was statistical
and analy zed by hierarchical cluster and PCA analysis.The reasult showed 1)that in E .molls
population w as stable and w as as marker for study ing population dif ferent iation of E.molls.2)
Cluster analysis indicated That the flavonoids dif ferentiation was into among 3 populations.The
dissimilarity between Xiangning and Yicheng population w as small by clustering in 20 value but
Pinglu population in 25 value.3)The share ratio is obviously different among populations.4)PCA
analysis indicated that flavonoids dif ference among population is the relationship to i ts environmen-
tail factors.
基金项目:山西自然科学基金资助项目(20021098);山西省归国留学基金资项目(2002-16)。
第一作者简介:闫桂琴(1956—),女 ,博士 ,教授 ,主要从事分子生态学 、遗传多样性的教学与研究 。
收稿日期:2002-08-16
Key words　Eleaegnus mol lis;flavonoid;cluster analysis;PCA analysis
　　翅果油树(Elaeagnus mol lis),属胡颓子科胡
颓子属落叶小乔木 ,为中国特有植物[ 1] 。主要分
布于山西省翼城 、乡宁 、平陆等海拔 800 ～ 1 200
m低山丘陵区 。目前已被列为国家二级保护濒危
树种[ 2] 。自然种群作为一个动态单位 ,在对其环
境的适应及其对环境变化的反映上 ,表现在生理
生化和遗传上是严格地适应环境 ,而且对环境状
况的任何变化都很敏感 ,并在一定限度内对这些
变化发生反应。黄酮类化合物是高等植物体内普
遍存在的一大类重要的次生代谢物 ,可以说是植
物种群在长期的环境适应过程中生理生化反应的
结果。本文尝试用黄酮类化合物作为标记 ,来探
索翅果油树种群与环境的关系及其黄酮类化合物
多样性的形成机制;为进一步揭示翅果油树的致
濒原因提供参考 。
1　自然环境概况
样地位于吕梁山脉南端的乡宁县和中条山脉
北部的翼城和南部的平陆三县 ,北纬 35°～ 36°,东
经 110°36′～ 111°56′之间 ,海拔 800 ～ 1 300 m ,一
般年平均气温 12℃,极端高温 41.3℃,极端低温
-19℃, 年降水量 400 ～ 500 mm ,初霜期十月中
旬 ,终霜期四月中旬 ,生长期 150 ～ 180 d。土壤类
型为山地褐土 ,丘陵栗钙土和山地无石灰褐土。
土壤为中性或碱性 。伴生树种主要有山杨(Pop-
ulus dav idiana)、暴马丁香(Syringa reticulata)、
黄刺梅(Rosa xanthina)、三裂绣线菊(Soiraea
trilobata)等 。
2　材料和方法
2.1 材料采集
　　2002年 5月至 6月 ,在山西乡宁 、翼城 、平陆
三县设三个样地(表 1),在三个样地中选不同海
拔 、不同坡向(样地间至少相隔 50 m)的样株;每
个样株选同样高度 、同一方位;分别采集带枝的叶
样品 5个 、11个和 8 个 ,共 24 个 ,带回实验室备
用。
表 1 三个翅果油树种群样地的环境因子
Table1 The environment factors of Elaeagnus molls population in three plots
分布区
Distribution region
海拔(m)
Alt itude
年均温(℃)
Mean annual temperature
年降雨量(mm)
Annual precipitation
土壤酸度
Soi l acidity
乡宁 Xiangning 900～ 1 500 10.0 600 7.45～ 7.70
翼城 Yicheng 800～ 1 200 12.5 550 8.40
平陆 Pinglu >600 13.8 602 7.00
1.3 实验方法
1.3.1 材料处理
将供试样品于 80℃烘箱中烘干8 h ,再研磨成粉
末后过筛。粉末装入干燥的磨口广口瓶中备用。
1.3.2 水提取
据毛燕等[ 3] 的方法[ 4 ～ 6] ,称取 24 个供试样
品各 0.05 g ,置于 Eppendorf管中 ,分别加水 0.5
mL ,浸泡过夜 ,次日 80℃恒温水浴 2 h ,冷却 ,过
滤。
1.3.3 甲醇溶液提取
据谭仁祥 、秦民坚等 、翁德宝的方法[ 4 ～ 6] ,称
取 24 个供试样品各 0.05 g , 置于 Eppendorf 管
中 ,分别加入 50%甲醇溶液 0.5 mL ,浸泡过夜 ,
过滤 。
1.4 薄层层析
采用聚酰胺薄层层析法(聚酰胺薄膜:浙江 ,
台州)[ 4] ,对 24种样品的提取液于六种不同展层
系统中分离[ 7] 。水提法的样品分别经甲醇:乙
酸:水(18:1:1)(Ⅰ号展层系统);甲醇:水(4:1)
(Ⅱ号展层系统);乙醇:水(1:1)(Ⅲ号展层系统);
丙酮:水(1:1)(Ⅳ号展层系统);正丁醇:乙醇:水
(1:4:5)(Ⅴ号展层系统)5 种展层系统中展层。
甲醇提取法的样品经 Ⅱ , Ⅲ , Ⅳ , Ⅴ及氯仿:甲醇
(7:3)(Ⅵ 号展层系统)5种展层系统中展层。各
薄膜再经碘熏蒸法 4小时得到层析图谱 。薄层层
析实验各重复三次[ 5] 。
1.5 数据处理
层析图谱中的每一条带代表一种黄酮类化合
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图 1　水提法Ⅱ号展层系统展层图谱(13～ 24样)
Fig.1　The exhibition diagram of exhition layer system
by the wa ter ex tracts method (13～ 24samples)
图 2　醇提法Ⅱ号展层系统展层图谱(13～ 24样)
Fig.2 The exhibition diag ram of exhition layer sy stem
by the methynol ex tracts method (13～ 24 samples)
物 ,并作为一个分子标记 。根据分子标记的迁移
及其有无得二元数据:有带的计为 1 ,无带计为 0。
强带和弱带的赋值均为 1。
所得二元数据进行聚类分析和主分量分析
(PCA)[ 8] 。聚类分析是应用欧式距离(Euclidean
Distance)定义样本间距离 ,用平方和增量法为聚
合策略得出结论。PCA 是以 51个多态位点为属
性与 24个个体构成原始数据矩阵(24×51),所有
过程用SPSS10.0软件完成。
2　结果与分析
　　根据层析图谱(如图 1 ,图 2)所得的二元数据
计算平均值 ,方差 ,标准误和变异系数得表 2 ,表
3。
　　表 2 、表 3中显示不同样地间及同一样地内
的不同样品中所含黄酮类化合物存在的差异 。乡
宁的 5个样品的方差范围为 0.40 ～ 2.30 ,翼城的
为 0.23 ～ 1.33 ,平陆的为 0.78 ～ 2.22。从方差所
反映的变异幅度看 ,乡宁种群的变异幅度最大(变
幅为 1.9),其次是平陆(变幅 1.44),翼城最小(变
幅 1.1)。从变异系数看 ,表 2显示出由水提法提
取出的各种黄酮苷类化合物的变异系数为乡宁种
群的变异系数最大 ,平陆次之 ,翼城最小 。表 3显
示出由甲醇提法所锝黄酮苷类化合物变异系数为
平陆的变异系数最大 ,翼城次之 ,乡宁最小。从共
享率来看 ,说明三个种群的黄酮类化合物的共享
率不同。
对24个样品所得二元数据列利用 SPSS 软
件进行聚类分析得图 3。聚类分析反映种群间及
种群内个体的相似程度。翅果油树三个种群都有
彼此为中心聚集的趋势 ,说明三个种群已有不同
程度的遗传分化。当截取值为 15时 ,明显的分为
三支 ,乡宁 、翼城 、平陆三种群各独立为一支 ,说明
三种群已彼此分化。乡宁样地地处吕梁山南端的
黄土丘陵区 ,和平陆 、翼城偏西一个多经度 ,降水
量明显减少 ,干旱 、瘠薄是该种群的环境特点 。翼
城则相反 ,样地位于中条山西北部 ,降水量明显多
于乡宁 。从翅果油树种群生长情况来看 ,翼城种
群植株的高度 、叶片的大小 、生长速度明显高于乡
宁种群 。平陆样地同属于中条山 ,但位于中条山
的西南部 ,比乡宁 、翼城向南一个纬度 ,水热条件
明显好于翼城和乡宁。三个样地环境差异明显 ,
三个种群也应有明显的分化。因此聚类结果和翅
果油树的生态实际是相吻合的 。
当截取值为 20时 ,图中显示被聚合为明显的
两支 ,乡宁种群与翼城种群聚为一支 ,平陆种群为
独立一支 。说明乡宁种群与翼城种群之间的相异
性较小。原因之一是乡宁种群的关王庙样点位于
乡宁样地最东端 ,和翼城样地西端的甘泉样点相
距 30公里 ,同属于临汾盆地的边缘 。两样点的联
系性可能是两种群相异性减少的主要原因。其次
是纬度差异所致 ,乡宁种群和翼城种群位于同一
个纬度上(纬度均位于 36°附近),而平陆种群位
于偏南的一个纬度上(位于 35°附近),更进一步
说明翅果油树黄酮类化合物由纬度引起的差异要
比经度上导致的差异明显 。
　　用主分量分析反映黄酮类化合物的差异与环
境的关系 。对 24 个样品所得二元数据列利用
SPSS软件进行主分量分析(PCA分析)结果见图
4。PCA排序的特点是将原初 N个属性所构造的
多维空间中若干点(个体)投影到低维空间中 ,以
使点的排列遇到最小可能的奇变[ 8] 。也就是尽
量在低维空间里表现个体点的位置 。并要求在这
种降维过程中 ,原始数据损失的信息最小 。PCA
排序中 ,前几个主分量所含信息百分比是反映排
4454期　　　　　　　　　　　闫桂琴等:稀有濒危植物翅果油树种群黄酮类化合物多样性研究
序效果优劣的主要标志之一。本文结果表明 ,24
个个体在前三个主分量中占 51 个维空间(51条
带)中总信息量的 38.143%,第在图 4中 ,X 轴为
第一主分量 ,个体的投射点集中于三个区间。0 ～
1区间是乡宁种群为主 , -1 ～ 1区间是翼城种群
为主 , -1 ～ -2是平陆种群为主 ,把三个种群大
致分为两类 ,乡宁种群和翼城种群有交叉 ,说明两
种群的相异性小 。X轴个体分布的梯度很大程度
上与乡宁 、翼城 、平陆三县的纬度分布情况相符合
(与图 3结果一致)。
表 2 水提黄酮类化合物差异分析
Table 2 The flavonoid difference analy sis by the w ater ex tracts method
展层系统
Exhition
layer system
样品
Sample
1 2 3 4 5 　6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 　17 18 19 20 21 22 23 24
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
5 4 2 5 5 　4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 　3 4 4 5 3 4 5 5
4.20 4.91 4.13
1.70 0.23 1.14
0.58 0.21 0.48
13.80 4.35 11.59
0.600 0.909 0.375
3 5 4 4 1 　4 5 3 4 3 4 4 3 3 4 4 　3 4 5 5 4 5 5 3
3.40 3.73 4.25
2.30 1.05 1.375
0.68 0.46 0.52
19.95 12.27 12.34
0.200 0.091 0.500
4 6 6 5 2 　4 4 4 5 3 4 5 4 4 4 5 　3 5 5 6 5 5 6 3
4.60 4.18 4.75
2.24 0.73 1.90
0.61 0.35 0.56
13.28 8.33 11.79
0.333 0 0.250
4 4 4 4 2 　4 4 3 4 4 4 3 3 3 4 4 　4 5 5 5 4 2 5 3
3.60 3.64 4.13
0.52 0.62 1.78
0.29 0.32 0.30
8.18 8.86 7.17
0 0 0
5 5 4 5 2 　5 5 4 4 5 5 5 6 5 5 6 　3 6 5 5 6 5 6 4
4.20 5.00 5.00
1.36 0.80 1.60
0.48 0.37 0.52
11.34 7.40 10.33
0 0.182 0.500
　　Ⅰ ～ Ⅴ表示 5种展层系统(5 kinds of exhition layer system)
　　样品编号 Codes of sample:乡宁 Xiangning 1～ 5;翼城 Yichang6～ 16;平陆Pinglu17～ 24
　　a:΢:总和 Total;b: x 平均值Average;c:S 2Variance;d:S x 标准差 Standard deviation;
　　e:CV= S x/ x×100%变异系数 Mean the variation coef ficient;f:SR表示共享率 Share rat io
446 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　23卷
表 3 甲醇提黄酮类化合物差异分析
Table 3 The flavonoid difference analysis by the methynol ex tr acts method
展层系统
Exhition
layer system
样品
Sample
1 2 3 4 5 　6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 　17 18 19 20 21 22 23 24
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
3 2 2 3 3 　2 3 3 3 2 3 4 4 3 3 3 　3 3 4 4 2 4 4 3
2.60 3.00 3.38
0.40 1.33 1.29
0.32 0.58 0.57
12.16 19.25 16.84
0 0.182 0.500
3 4 5 5 4 　4 3 4 3 3 4 4 3 4 4 3 　2 2 1 2 3 3 3 3
4.20 3.55 2.38
0.56 0.55 0.78
0.31 0.30 0.36
7.27 8.50 15.13
0 0 0
5 5 4 5 3 　4 4 4 5 4 3 3 4 4 4 4 　2 3 4 2 4 4 4 3
4.40 3.91 3.25
0.80 0.73 1.38
0.40 0.38 0.52
9.09 9.76 16.14
0.600 0.091 0
4 4 5 5 3 　5 5 4 5 3 5 4 5 5 5 4 　4 4 3 4 2 1 4 3
4.20 4.54 3.13
0.70 1.18 2.22
0.37 0.49 0.67
8.91 10.70 21.32
0.400 0.636 0
2 3 1 2 2 　2 3 1 2 2 2 2 2 2 2 　1 2 3 3 3 3 3
2.00 2.00 2.63
1.00 1.00 1.94
0.58 0.58 0.80
28.87 28.87 3.06
0.200 0.091 0.750
　　Ⅰ ～ Ⅴ表示 5种展层系统(5 kinds of exhition layer system)
　　样品编号 Codes of sample:乡宁 Xiangning 1～ 5;翼城 Yichang 6～ 16;平陆 Pinglu17～ 24
　　a:΢:总和 Total;b: x 平均值Average;c:S 2Variance;d:S x 标准差 Standard deviation;
　　e:CV= S x/ x×100%变异系数 Mean the variation coef ficient;f:SR表示共享率 Share rat io
Y轴为第二主分量 , 24个个体的投射点 ,集中分
布区间是:0 ～ 2 , -1 ～ 0 , -2 ～ 0分别是乡宁种
群 、翼城种群 、平陆种群。结合个体在 Y 轴上的
梯度变化规律 ,基本上反映了随海拔的分布状况
规律 ,从乡宁 、翼城到平陆 ,海拔也为下降式排列 ,
可看出海拔是影响差异的因素之一 。
Z 轴作为第三主分量轴 , -2 ～ 0 区间是乡宁
种群为主 , -1 ～ 1区间是翼城种群为主 ,平陆种
4474期　　　　　　　　　　　闫桂琴等:稀有濒危植物翅果油树种群黄酮类化合物多样性研究
图 3　翅果油树 24 个个体数据的 Ward s聚类图
1～ 5.为乡宁种群个体;6～ 16.为翼城种群个体;
17～ 24.为平陆种群个体;
Fig.3　The Wards dendrogram based on flavonnids
da ta for 24 individuals of Elaeagnus mollis
1～ 5.show ed the individuals of xiangning population;
6～ 16.showed the individuals of yicheng population;
17～ 24.show ed the individuals of pinglu populat ion
图 4　翅果油树 24 个个体黄酮类化合物
数据的 PCA分析图
Fig.4　The PCA analy sis bsed on flavnoid data of
Elaeagnus mollis 24 individuals
1～ 5.showed x-pop;6～ 16.show ed y-pop;
17～ 24.show ed p-pop
群在 0 ～ 1较集中。从个体在此轴的梯度变化看 ,
基本上反映三个样地的土壤养分酸度分析 ,翅果
油树适于中性偏碱的土壤 ,乡宁样地土壤的 pH
值在 7.45 ～ 7.70 , 翼城样地土壤 pH 值可高达
8.40 ,平陆样地为 7.00 ,三个样地土壤酸碱度没
有低于 7.00。这一规律与在 Z 轴的变化基本一
致。
3　结论
本文通过翅果油树种群的次生代谢产物-黄
酮类化合物的差异来反映翅果油树不同种群之间
的关系。从 2002年 5月 4日至 6月 30日经 3次
取材 ,重复实验 ,证明黄酮类化合物在翅果油树种
群内 、种群间是比较稳定的 ,作为标记物来反映翅
果油树不同种群之间的遗传变异是可行的(图 1 、
图 2)。说明翅果油树种群在适应环境的过程中 ,
黄酮类化合物的生理生化表现已处于稳定状态;
乡宁种群 、翼城种群 、平陆种群所含的黄酮类化合
物均有分化 ,说明不同环境影响着翅果油树体内
黄酮类化合物的种类;乡宁种群与翼城种群之间
的相异性较小 ,平陆种群与其它种群的相异性较
大 ,说明不同种群的翅果油树体内黄酮类化合物
的差异与不同地理环境中的温度 、海拔 、土壤养分
有关 。
参　考　文　献
1.吴征镒.中国植被.北京:科学出版社 , 1980
2.贺善安.中国珍稀植物.上海:上海科学技术出版社 ,
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3.毛燕 , 黄必恒.龙柏叶总黄酮提取条件的研究.浙江林
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4.谭仁祥等.植物成分分析.北京:科学出版社 , 2002
5.秦民坚 , 徐路珊 ,田中俊弘 , 等.中国鸢尾属植物根茎中
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6.翁德宝 ,汪海峰 , 翁佳颖.普通鸡冠花序中黄酮类化合
物的研究.植物学通报 , 2000 , 17(6):565～ 568
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8.张金屯.植被数量生态学方法.北京:中国科学技术出
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