全 文 ：林业科学研究
2007, 20( 1): 143~ 146
Forest R esearch


文章编号: 1001
1498( 2007) 01
0143
04
杉木优良品种  龙15的同工酶分析
齐
明
(中国林业科学研究院亚热带林业研究所,浙江 富阳
311400)
关键词: 杉木龙 15;等位酶 ;杂合位点; 相关
中图分类号: S791. 27 文献标识码: A
收稿日期: 2005
11
29
基金项目: 浙江省自然科学基金项目 杉木双系种子园中的近交及其控制研究 ! ( 399464 )资助
作者简介: 齐明 ( 1962 ) ,男,湖北新洲人,硕士,副研究员.
Isozym e Analysis on Excellent Variety ofCunn ingham ia lanceolata Dragon15 !
QIM ing
( Research Ins titu te of Subtropical Forestry, CAF, Fuyang
311400, Zhej iang, Ch ina )
Abstract: The resu lts of a series o f progeny tests showed that dragon15! (Cunningham ia lanceolata ) had the charac

ters of rapid grow th, exce llent quality and h igh resistance. Though a series of exploring experiments bymeans of poly

acrylam ide gel electrophoresis techn ique, 5 a llozyme systems, amounting to 7 allozyme loc,i w ere found ou:t GOT
1,
GOT
2, GOT
3, FDH, MNR
2, M E,

amylase. Genetic types of severa lChinese fir parents in b iclona l seed orchard
of 11
year
old were conf irmed by use of allozyme technique. The resu lts indicated there was a obv ious re lationship be

tw een o ffspring∀ s performances of parent c lones and its heterozygous locus numbers. The genet ic foundation o f bio

chem istry that the offspring of dragon15 ! had rap id g row th , ex cellent quality and h igh resistance is because it pos

sessed more heterozygous numbers: 5 of 7 a llozyme loci in tota:l GOT
1, GOT
2, GOT
3, FDH, MNR
2. The hetero

zygous locus numbers cou ld be used to early identification and early selection.
Key words: Cunningham ia lanceolata dragon15 !; allozyme ; heterozygous locus numbers; relat ionship
杉木 (Cunningham ia lanceolata ( Lamb. ) H ook. )
是我国南方重要的造林树种,不论是营造用材林, 还
是发展生态林业, 在林业生产中占有重要地位。杉
木龙 15是中国林科院亚热带林业研究所杉木课题组
与浙江省龙泉市林科所于 20世纪 80年代选育出的
一个优良品种。经多年多地点试验证明, 杉木龙 15
具有速生、优质、抗逆的优良特性 [ 1] , 被浙江省林木
良种审定委员会定为全省第一号杉木良种。在杉木
遗传改良工作中, 同工酶与经济性状间的相关研究
鲜有报道。作者借助同工酶技术, 对杉木龙 15速生、
优质、高抗的遗传学基础进行分析,为龙 15的进一步
推广应用和林木早期鉴定提供理论依据。
1
材料与方法
1. 1 研究材料
研究亲本材料来自浙江省遂昌县杉木双系种子
园,详见参考文献 [ 2]。 ( 1)各亲本的遗传型 (即等
位酶位点的杂合 /纯合信息 )利用 10粒种子的胚乳
材料加以确定:选用 100粒正常种子进行发芽, 胚根
生长到 5 mm时进行胚和胚乳的剥离, 将胚乳放到
1. 5 mL离心管中研磨, 然后用酶提取液提取,进行
同工酶实验。以该种子园中其它亲本无性系 ( 1339、
1366、1278、1419、1391、阳 11、阳15、1269、1244、1236
号无性系 )为参照对象, 评价龙 15杂合位点数多寡。
林
业
科
学
研
究 第 20卷
( 2)评价龙 15经济性状表现优劣的材料是根据该种
子园近交效应研究时采用的资料。
1. 2
同工酶电泳实验
采用高清晰、高分辨率的垂直平板聚丙烯酰胺
凝胶电泳技术进行研究 [ 2~ 4]。
1. 2. 1
预备试验
查明最优的酶提取液为: 0. 1
mo l# L- 1T ris
HCI ( pH 7. 8 ), 加入 20%蔗糖 + 1%
EDTA + 1% PVP+ 1%巯基乙醇 ( pH 7. 8)。查明
各酶系统最优的电极缓冲系统为: 电极缓冲体系
01mo l# L- 1 T ris
H 3 BO 3
EDTA ( pH 8. 1) , 凝胶缓
冲体系 0. 075 mo l# L- 1 T ris
柠檬酸 ( pH 7. 5) , MNR
的凝胶缓冲体系 0. 075 mo l# L- 1 T ris
柠檬酸 ( pH
61)。查明最适的凝胶浓度为:多数参试酶系统为
4% (成层胶 ) ∃ 8% (分离胶 ), 而 MNR为 4. 0% (成
层胶 ) ∃ 9. 1% (分离胶 )。
1. 2. 2
等位酶的筛选
参考杉木和马尾松 (P inus
massoniana Lamb. ) 中淀粉胶的同工酶研 究结
果 [ 2, 5~ 7] ,选择 20个酶系统参与预备试验, 确定谷氨
酸草酰乙酸转氨酶 ( GOT, E. C. 2. 6. 1. 1)、甲酸脱氢
酶 ( FDH, E. C. 1. 2. 1. 2)、维生素 K3降解酶 (MNR,
E. C. 1. 6. 99. 2)、

淀粉酶 (

amylase, E. C. 3. 2. 1.
1)和苹果酸酶 (ME, E. C. 1. 1. 1. 40) 5个酶系统为
等位酶系统, 共 7个等位酶位点可用于本研究。
1. 3
研究方法
将杉木亲本无性系等位酶杂合位点数多寡与其
后代综合表现顺序进行比较分析, 用以揭示龙 15速
生、优质、高抗的生化遗传基础。
2
结果与分析
2. 1
龙 15等杉木亲本无性系的等位酶杂合位点信息
经聚丙烯酰胺凝胶电泳实验发现, 5个等位酶
系统中,龙 15有 3个酶系统在 GOT
1、GOT
2、GOT
3、
FDH、MNR
2共 5个等位酶位点上是杂合的 (图 1~
3)。在杉木中

淀粉酶 (

amy lase )和苹果酸酶
(M E)均是一个位点控制的单体。同工酶实验揭示,
在龙15中,

淀粉酶和苹果酸酶是单态纯合 (为节省
篇幅,示意图从略 )。
图 1
龙 15 10粒胚乳 FDH电泳示意 ( FDH 是一个位点、2个等位基因编码的二聚体 )
图 2
龙 15 10粒胚乳 MNR电泳示意 (MNR
2也是两个等位基因编码的二聚体 )
图 3
龙
15
10粒胚乳 GOT电泳示意 (GOT也是 2个等位基因编码的二聚体 )
其它参试杉木亲本无性系的杂合位点信息是:
1336无性系有 GOT
1、GOT
2和 MNR
2共 3个杂合
位点, 其它等位酶位点是纯合的。 1339无性系有
GOT
1、

淀粉酶和苹果酸酶 3个杂合位点, 其它等
144
第 1期 齐
明:杉木优良品种  龙 15的同工酶分析
位酶位点是纯合的。通常双系种子园中的其它无性
系一般仅有 1、2个杂合位点, 而一些生长较差的无
性系在所检测的等位酶系统中多为纯合位点, 个别
亲本如 1244甚至没有杂合位点。
2. 2
龙 15等杉木亲本无性系后代试验评价
以往浙江省对杉木优良品种龙 15的采种和推
广造林, 均是采用龙泉市林科所杉木种子园的材
料进行研究获得的。浙江省遂昌县杉木双系种
子园的建园材料, 选择层次较高, 是从该省不同
区域的杉木种子园中经精选而来。表 1列举了浙
江省遂昌县杉木双系种子园中若干无性系近交
效应研究的部分结果, 目的是评价龙 15自由授粉
后代的表现优劣。
由于本研究中,各研究性状间呈正相关,故可用
指数公式进行优良品种的综合评定, 即:
I= %
i= 1
(w i ∃h2i ∃x i /p )
上式中: w i为经济权重, 这里令 w i = 1; h2i 为性
状遗传力; p为表型标准差; x i为性状均值。由此可
得, I = 0. 045 0X 1 + 0. 113 5 X 2 + 0. 059 3X 3 +
0344 5X 4 + 0. 001 8X 5 + 0. 343 1X 6。利用此指数公
式计算得的部分参试材料的指数值列于表 1。
表 1
浙江省遂昌县杉木双系种子园中 28个品系苗期测定的部分结果
无性系号 成苗数 1年生苗高 / cm 2年生苗高 / cm 2年生地径 /mm 总生物量 /g
生物量之比
(地上 /地下 ) 指数值 I
龙 15 146 37. 5 70. 8 7. 06 22. 06 6. 31 19. 661 5
1339 118 31. 6 57. 8 6. 54 17. 03 6. 60 16. 872 3
1366 91 32. 0 59. 3 7. 29 22. 30 6. 36 15. 977 2
1391 68 30. 0 56. 9 7. 14 24. 43 6. 69 14. 638 2
1278 77 27. 7 52. 9 6. 15 14. 79 5. 90 13. 915 5
1419 44 24. 3 46. 0 6. 72 18. 82 5. 99 11. 869 9
不同性状间 F值 4. 720 4* * 14. 27* * * 9. 982 7* * 2. 964 1* * 2. 656 0* * 2. 169 0* *
遗传力 0. 788 2 0. 929 9 0. 899 8 0. 662 6 0. 623 5 0. 539 0
表型标准差 17. 514 8 8. 194 8 15. 174 1 1. 923 3 342. 265 2 1. 571 1


注: * * 和* * * 分别表示达到 1%和 0. 1%统计水平的差异性。
由表 1可见,参试无性系在各研究性状上存在
显著差异, 从指数值的综合评价结果可知, 龙 15 >
1339> 1366> 1391> 1278> 1419。
2. 3
龙 15等位酶信息与表型性状间的相关分析
杉木亲本无性系等位酶分析结果显示, 龙 15杂
合位点数多于 1339无性系, 1339无性系的杂合位点
数与 1366无性系相当, 而 1366无性系杂合位点数
多于 1391无性系, 1391无性系杂合位点数多于
1278无性系, 1278无性系杂合位点数等于 1419无
性系的杂合位点数。
将浙江省遂昌县杉木双系种子园中的亲本无性
系的等位酶杂合位点数与表 1中各亲本无性系指数
值大小排秩顺序进行比较, 可以发现,亲本杂合位点
数多少的次序与其表型指数值大小排秩顺序是一致
的。数量性状遗传分析结果与等位酶杂合位点数多
少具有一致的趋势, 即参试的杉木品种的后代表现
与等位酶杂合位点数明显相关。
杉木亲本无性系等位酶的分析结果揭示了龙 15
具有众多的杂合位点: 5个等位酶系统的 7个等位
酶位点中共有 5个位点是杂合的。所以, 可以认为
杉木龙 15速生、优质、高抗的生化遗传基础可能是由
于该亲本拥有多个等位酶杂合位点。
3
小结与问题讨论
( 1)根据浙江省遂昌县杉木双系种子园 11个亲
本后代小试以及亲本的等位酶分析发现, 亲本的后
代表现与亲本的等位酶杂合位点数具有明显的相关
性。杉木优良品种龙 15后代速生、优质、高抗的生化
遗传基础可能是该亲本具有多个等位酶杂合位点
(即 GOT
1、GOT
2、GOT
3、FDH、MNR
2 )。通过杉
木亲本无性系材料的研究发现, 等位酶杂合信息与
若干经济性状间存在相关, 其研究结果不仅对于
龙 15的推广应用具有理论意义, 而且对其它林木的
早期鉴定和早期选择具有参考价值。
( 2)同工酶作为一种遗传标记在林木遗传改良
中有着广泛的应用 [ 8, 9] ,但同工酶与表型性状的相关
研究是一个富有争议的问题, 其研究结果与研究材
料、性状、方法和科研技术水平等因素密切相
关 [ 10 ~ 19]。在林木遗传改良领域中,有关群体遗传学
研究 (关于种子园选择群体与天然群体的遗传多样
性比较研究 )的一个公认的事实是:通常天然群体纯
合体过量,而由天然群体入选的优树组成的选择群
体 (如育种园或初级种子园 ), 其杂合体过量 [ 20~ 25]。
国内外在马尾松、油松 ( P inus tabulaeform is Carr. )、
145
林
业
科
学
研
究 第 20卷
火炬松 (P. taeda Linn. )、海岸花旗松 (P seudo tsuga
m enz iesii var. m enziesii (M irb. ) Franco )、北美云杉
(P icea sitchensis ( Bong) Carr. )、白云杉 ( P. glauca
(M oench) V oss. )、班克松 (P. bank siana Lamb. )等
树种不同世代的遗传结构研究中, 几乎都发现这一
事实。这一结论无可辨驳地说明这样一个问题: 即
一些等位酶系统杂合信息与表型选择性状存在某种
程度的相关。因为优树的选择是按生长形质等表型
性状进行选择,而非按同工酶性状进行选择,但终选
的结果,同工酶分析却证明选择群体中杂合体过量,
这无疑说明表型性状与等位酶杂合信息是相关的,
酶性状杂合的树木有较优的表型值, 选择有利于杂
合体。由此可见,同工酶的杂合信息与林木表型性
状之间存在一定的正相关。本研究结果与以上引用
论文中的研究结论是一致的。
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