全 文 ：植　　　物　　　研　　　究
BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH
第 19 卷　第 2 期 1999 年　4 月
Vol.19　No.2 April , 　1999
中国苋属植物酯酶同工酶研究
樊守金　赵遵田
(山东师范大学生物系 , 济南　250014)
摘　要　用聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳技术对中国苋属(Amaranthus L .)植物 13种
的酯酶同工酶谱进行了研究。结果表明:苋属植物酯酶同工酶有 2 条属的标志带 ,
在生化水平上认为是一个自然的分类群;根据酶带 Rf值及相似值 ,讨论了苋属种间
的亲缘关系 ,认为栽培种类繁穗苋 、尾穗苋和千穗谷亲缘关系相近;根据同工酶产生
与进化的关系 ,认为苋属三被组比五被组进化。
关键词　酯酶同工酶;苋属;中国
A STUDY ON ISOZYMES OF ESTERASE OF
GENUS AMARANTHUS IN CHINA
Fan Shou-jin　Zhao Zun-tian
(Department of Bio logy , Shandong Normal University , Jinan 250014)
Abstract　Isozymes of esterase of 13 species in genus Amaranthus were analyzed by
using polycry lamide gel elect rophoresis.As a result , esterase isozyme pat terns show 2
representi tive bands , and we think Amaranthus is a natural classification group.The
taxonomic signif icance of esterase isozymes were discussed based on the Rf values and
the similarity values of isozyme pat terns.In the cultivated forms A .paniculatus , A .
caudatus and A .hypochondriacus have a certain relationship.Acco rding to the rela-
tionship of isozyme product and evolution w e consider sect ion Amaranthus in more
evolutionary than sect ion Bli topsis.
Key words　Esterase isozymes;Amaranthus;China
苋属是苋科(Amaranthaceae)中种类较多的属 ,我国有苋属植物 13种〔1〕 ,分布较广。由
于苋属植物叶子含多种维生素和氨基酸 ,种子中蛋白质含量高 ,而且具有生长迅速 、抗逆性
收稿日期:1997-3-10
强等特点 ,因此受到人们的重视〔2〕 。
同工酶受基因控制 ,在一定程度上反映生物的系统发生;同工酶在进化中具有一定的保
守性 ,可用以对不同的分类群的不同植物间进行比较 ,为分类提供证据。同工酶已成功地运
用于小麦属 、胡桃属 、蕨类植物等〔3～ 5〕 。特别是酯酶同工酶具有遗传的稳定性 ,利用酯酶同
工酶为研究不同属种间的亲缘关系提供了一条新途径 。本文比较了中国苋属 13 种的酯酶
同工酶谱的差异 ,并应用酶谱相似值和酶谱距离对其种间的亲缘关系进行了探讨。
1　材料和方法
1.1　材料采集
苋属 13种植物分别采自山东 、河北 、上海等地(见表 1),凭证标本存山东师范大学生物
系植物标本室(SDN U)。
表 1 实验材料一览表
Table 1 List of the species examined for this study
编号
No.
种　　名
Species
采集地
Locality
采集人
Collector
凭证标本
Voucher
1 反枝苋 Amaranthus ret rof lexus 山东济南 樊守金 87004
2 绿穗苋 A.hybridus 山东济南 樊守金 87003
3 尾穗苋 A.caudatus 山东济南 樊守金 88004
4 繁穗苋 A.panicu latus 山东高青 樊守金 87007
5 千穗谷 A.hypochondriacus 山东济南 樊守金 8808
6 泰山苋 A.taishanensis 山东泰安 樊守金 87005
7 刺苋 A.sp inosus 上海 樊守金 88002
8 苋 A.t ricolor 山东济南 樊守金 88007
9 白苋 A.a lbus 天津汉沽 樊守金 88032
10 腋花苋 A.roxburghia nus 山东泰安 樊守金 87001
11 北美苋 A.bl itoides 山东济南 樊守金 87006
12 皱果苋 A.vir idis 山东济南 樊守金 87011
13 凹头苋 A.ascendens 山东济南 樊守金 87002
1.2　方法
取种子分别置恒温培养箱中培养 ,待种子萌发 ,幼根长至 0.5 ～ 1cm 时 ,称取种子苗
0.5g ,然后置冰箱中冰冻 1 ～ 2h ,取出后各加 1ml Tris-Gly 缓冲液 ,冰浴研磨成浆状 ,离心
20min ,取上清液置冰箱冷藏备用 。
电泳采用吴少伯的聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳。凝胶浓度为 7.5%,凝胶缓冲系统为
Tris-HCl缓冲液 , pH8.9 ,电极缓冲系统为 pH8.3 ,每种点样 30μl , 在 4℃冰箱中电泳 4h。
酯酶同工酶用乙酸—α—萘酯 、乙酸—β—萘酯和坚牢兰 RR盐染色 。
1492 期　　　　　　　　　　　　樊守金等:中国苋属植物酯酶同工酶研究
图 1　苋属植物酯酶同工酶酶谱图
Fig.1　Zymog rams of esterase iso zymes of
Amaranthus plants
计算 Rf 值和酶谱相似值 。精确量出凝胶柱
中各酶带和溴酚兰的迁移距离 ,按张相歧(1987)
方法计算酶带的 Rf值和酶谱相似值 ,然后根据各
酶带的数目 、强弱 ,比较苋属各种的酶谱特征 。
酶谱距离与酶谱相似值有关 ,两者之和为 1。
酶谱相似值表示两分类群的亲缘 ,酶谱距离作为
两分类群分岐的数量指标 。
2　结果和讨论
2.1　同工酶酶谱差异及苋属标志带
苋属 13种的酯酶同工酶有 18条酶带(图 1和
图2),酶带可分为泳动快的A区与泳动慢的B区 。
A区染色慢 ,共有 10 条酶带 , B区染色快 ,有 8 条
酶带 。从表 2看出 ,苋属酯酶同工酶种间差异较
大 ,每种植物同工酶迁移率(Rf 值)不同 ,但是每种
植物均有两条相近迁移率的酶带 ,其 Rf值分别为 65±1.5和 25±1.5 ,只是这两条酶带在
种间强度不同 ,认为这两条酶带为该属植物的标志带 ,表明在生化水平上该属是一个自然分
类群 。
图 2　苋属植物酯酶同工酶模式图
F ig.2　Esterase isozymes patterns of Amaranthus plants
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　　表 2 苋属植物酯酶同工酶 Rf值
Table 2 The Rf values of esterase isozymes in Amaranthus plants
编号
No.
种　　名
Species
快带区(%)
Fast band
慢带区(%)
S low band
1 反枝苋 Amaranthus ret rof lexus 66.7 , 57.3 37.3 , 25.3
2 绿穗苋 A.hybridus 66.7 , 53.3 25.3
3 尾穗苋 A.caudatus 64.0 , 60.0 25.3 , 22.7 , 13.3
4 繁穗苋 A.panicu latus 64.0 25.3 , 22.7 , 13.3
5 千穗谷 A.hypochondriacus 64.0 , 57.3 25.3 , 22.7 , 13.3
6 泰山苋 A.taishanensis 64.0 , 60.0 , 53.3 25.3 , 18.7
7 刺苋 A.sp inosus 70.0 , 66.7 , 53.3 25.3
8 苋 A.t ricolor 64.0 , 60.0 25.3 , 21.3 , 13.3
9 白苋 A.a lbus 64.0 , 50.7 , 46.7 25.3 , 13.3
10 腋花苋 A.ro xburghianus 64.0 , 60.0 28.0 , 25.3 , 13.3
11 北美苋 A.bl itoides 64.0 , 50.7 , 46.7 25.3 , 18.7 , 13.3
12 皱果苋 A.vir idi s 66.7 , 64.0 , 60.0 , 53.3 25.0 , 18.7
13 凹头苋 A.ascendens 66.7 , 64.0 , 61.3 , 52 22.6 , 18.7 , 13.3
表 3 苋属酯酶同工酶相似值表
Table 3 The similarity values of esterase isozymes in Amaranthus plants
反枝苋
Amaranth us ret rof lexus
0
绿穗苋 A.hybr idus 40.0
尾穗苋 A.caudatus 12.5 12.5
繁穗苋
A.pan iculatus 14.3 14.3 80.0
千穗谷
A.hypochondriacus 28.6 12.5 66.7 80.0
泰山苋 A.taishanensis 11.1 33.3 42.0 28.5 25.0
刺苋 A.spinosus 60.0 75.0 12.5 14.3 28.6 42.8
苋 A.t ricolor 12.5 14.0 66.7 50.5 52.9 42.8 12.5
白苋 A.albus 11.1 14.0 25.0 50.0 50.0 25.0 12.5 42.8
腋花苋
A.roxburghian us 12.5 14.0 40.0 50.0 42.9 42.8 12.5 50.0 42.8
北美苋 A.blitoides 10.0 12.5 33.3 42.8 37.5 37.5 11.1 37.5 83.0 37.5
皱果苋 A.virid is 20.0 28.5 27.3 25.0 22.2 57.0 25.0 37.5 10.0 37.5 9.1
凹头苋 A.ascendens 9.1 11.1 27.3 22.2 20.2 9.1 10.0 20.0 10.0 20.0 30.0 18.2
反枝苋绿穗苋尾穗苋繁穗苋千穗谷泰山苋 刺苋 苋 白苋 腋花苋北美苋皱果苋凹头苋
2.2　同工酶与苋属组间关系
苋属植物根据花被片的数目 、胞果开裂方式等特征将其分为两组 ,即五被组和三被组。
1512 期　　　　　　　　　　　　樊守金等:中国苋属植物酯酶同工酶研究
根据植物演化趋势 ,认为三被组比五被组进化 ,这点已得到同工酶的支持。同工酶的产生是
植物进化的表现 ,属内同工酶带数多的种类应是较进化的种〔9〕 。实验结果表明 ,三被组植
物均在 5条以上 ,其中凹头苋 、皱果苋 、北美苋的酶带数为 6 ～ 7条 ,在属内为较进化种类;五
被组植物均在 5条以下 ,以反枝苋 、绿穗苋的酶带为 3 ～ 4条最少 ,在属内为原始种类 。
2.3　同工酶与苋属各种间的关系
从表 3看出 ,尾穗苋 、千穗谷和繁穗苋酶带相似 ,表现在酶带条数 、迁移率差异较小 ,彼
此间相似值均在 66.7%以上 ,表明这 3种植物亲缘关系较近 。在形态上这 3种植物差别很
小 ,以花被片与胞果的比例 、穗状花序的弯曲与否作为区别特征 ,有时难以正确鉴定这几种
植物 。因此 ,作者认为是否将繁穗苋 、尾穗苋 、千穗谷这 3种植物合并还需要进一步研究证
实。
2.4　同工酶支持新分类群泰山苋成立
泰山苋为李法曾(1981)〔10〕发表的新种 ,其花被 5 ,雄蕊 2 ,胞果不开裂等特点而易与其
它种区别。酯酶同工酶实验结果显示酶带 5条 ,从酶谱相似值来看 ,与其它种的差异均显
著 ,因此酯酶同工酶实验结果支持泰山苋成立 。
根据苋属分组特征 ,将泰山苋划入五被组和三被组均不妥 , 作者曾建议另设一组为
宜〔11〕。从酯酶同工酶相似值看 ,泰山苋和三被组中皱果苋相似值为 57%,均高于其他种
类 ,表明泰山苋与三被组亲缘关系接近 。
参　　考　　文　　献
1.中国科学院植物志编委会.中国植物志.北京:科学出版社 , 1979
2.岳绍先等.籽粒苋在中国的研究与开发.北京:中国农业科技出版社 , 1993
3.吴郁文等.小麦 、黑麦及小黑麦酯酶同工酶的比较研究.植物学报 , 1981 , 8(4):380～ 385
4.杨自湘等.胡桃属 10种植物的过氧化物同工酶分析.植物分类学报 , 1989 , 27(1):53～ 57
5.林孝辉等.九种蹄盖蕨科植物配子体的酯酶同工酶分析.植物研究 , 1996 , 16(1):100～ 107
6.吴少伯.植物组织中蛋白质及同工酶的聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳.植物生理学通讯 , 1979 ,(1):30～ 33
7.张相歧.番茄属四个种的过氧化物同工酶的分析.植物研究 , 1987 , 7(4):131～ 136
8.胡志昂等.裸子植物的生化系统学(一)—松科植物的过氧化物酶.植物分类学报 , 1983 , 24(1):424～ 431
9.胡志昂.杨属植物的同工过氧化物酶.植物分类学报 , 1981 , 19(4):291～ 297
10.李法曾.山东苋属一新种.植物分类学报 , 1981 , 19(1):65～ 66
11.樊守金.中国苋属形态学研究.见李法曾主编:山东植物研究.北京:科技出版社, 1995
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