全 文 ：不同产地间、产地内杉木过氧化物
同工酶的变异研究*
杨自湘　　李　玲
　　关键词　杉木、产地、过氧化物同工酶、酶带分离度
　　同工酶是基因活动的产物,用来认识基因的存在表达, 由生化表型反映其基因型,将宏观
的遗传现象结合到微观的分子水平上加以研究,因而同工酶技术已成功地应用到生物系统进
化、遗传结构、种群分类、以及杂种认识等领域[ 1]。尤其应用同工酶研究生物群体遗传差异和生
物多样性上有更多报道 [ 2]。
遗传多样性是生物多样性的一个方面,遗传多样性可在许多不同水平上来表达,同工酶仅
是其中分子水平的一种,也是检验种一级基因多态性的分子标记。杉木( Cunninghamia lanceo-
lata ( Lamb. ) Hook. )是我国特有树种, 分布广泛,栽培历史悠久。杉木种源性状研究表明,种
源间存在显著的差异, 多数性状变异与产地纬度有较密切的线性关系[ 3]。陈岳武等 [ 4]认为杉木
是一个多起源中心的渐变群体。本文应用过氧化物同工酶研究杉木不同产地间及产地内的遗
传变异差异。
图 1　11种酶谱类型模式
1　材料与方法
　　从河南鸡公山林场杉木种源试验育苗地, 18个产地的 2年生实生苗上采成熟针叶作为同
工酶液提取材料。采种林分具有一定密度和面积,林龄在 25 a 以上,采种树为林中的优势木或
亚优势木,各种源采 10～20株,株距为 1倍树高
以上。在育苗地内各产地随机采集 47株苗木针叶
样品备用。
每株苗木取 1 g 针叶, 加 3 mL 磷酸缓冲液
( pH7. 2) , 研磨提取酶液,用垂直板聚丙烯酰胺凝
胶电泳(分离胶7. 5% ,电泳电压 250 V ,电泳 4 h,
联苯胺染色)分离过氧化物同工酶。
2　结果与讨论
2. 1　杉木过氧化物同工酶酶谱
来自 18 个产地的 808株杉木样品的过氧化
物同工酶共有 11种类型酶谱(图 1、2,表 1) ,即
1995- 05- 18收稿。
　　杨自湘副研究员,李玲(中国林业科学研究院林业研究所　北京　100091)。
* 陈伯望同志参加同工酶分离度计算,特此感谢。
林业科学研究　1996, 9( 2) : 196～201
For est Resear ch 　　 　
11种表型。
其中 695株杉木都表现为第Ⅰ种酶谱类型,占总数的 86. 10% ,因而可以认为第Ⅰ种酶谱
是杉木种的代表酶谱。
酶谱分为快区和慢区,慢区有两条染色酶带: 1、3,其间有一条染色较浅的 2带, 出现不稳
定,快区酶带表现不一,此结果与沈乃茹等[ 5]的结果吻合, 全部样品的酶谱快区有 11种类型,
总共有 8条迁移值不同的酶带。
将每条酶带作为一个性状, 用胡志昂 [ 6]酶谱的相似系数来表示两两酶类型间相似性(表
2)。
图 2　杉木 11种酶谱类型
表 1　18 个产地杉木在各类酶谱中出现频率
NO . 产　地 北纬
N (°)
东经
E(°) 样品数 带型数
酶　谱　类　型
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ Ⅺ
1 广西德保 22. 25 106. 12 45 3 0. 911 1 0 0 0 0 0. 044 4 0 0 0 0. 044 4 0
2 广东信宜 22. 35 110. 93 36 2 0. 972 2 0. 027 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3 台湾观雾山 24. 10 120. 70 55 2 0. 909 1 0 0. 090 9 0 0 0 0 0 0 0 0
4 广东连南 24. 72 112. 28 45 2 0. 911 1 0 0 0 0 0 0 0. 088 9 0 0 0
5 广西融水 25. 10 109. 07 45 4 0. 911 1 0 0 0. 022 2 0 0. 022 2 0 0 0. 044 4 0 0
6 福建德化 25. 33 118. 32 47 4 0. 089 4 0. 063 8 0 0 0. 021 3 0 0. 021 3 0 0 0 0
7 福建仙游 25. 37 118. 67 47 2 0. 978 7 0. 021 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0
8 云南罗平 25. 43 104. 17 44 4 0. 772 7 0. 181 8 0. 022 7 0 0 0 0 0 0 0. 022 7 0
9 福建南平 26. 63 117. 97 45 4 0. 800 0 0. 133 3 0. 044 4 0 0 0 0 0 0 0. 022 2 0
10 贵州余庆 27. 23 107. 88 47 7 0. 744 7 0. 021 3 0. 042 6 0. 042 5 0. 063 8 0 0. 042 6 0 0 0 0. 042 6
11 四川德昌 27. 43 102. 10 34 2 0. 852 9 0. 147 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
12 湖南芷江 27. 50 109. 67 45 2 0. 933 3 0 0 0 0. 066 7 0 0 0 0 0 0
13 江西铜鼓 28. 67 114. 25 45 5 0. 800 0 0. 022 2 0 0. 111 1 0. 022 2 0 0. 044 4 0 0 0 0
14 浙江丽水 28. 33 119. 87 47 5 0. 829 8 0 0 0. 0638 0. 025 6 0. 063 8 0. 022 2 0 0 0 0
15 四川洪雅 29. 92 102. 67 46 3 0. 956 5 0 0 0. 022 7 0 0 0 0 0. 022 7 0 0
16 安徽宁国 30. 62 118. 10 45 3 0. 955 6 0. 022 2 0 0. 022 2 0 0 0 0 0 0 0
17 安徽金寨 31. 33 115. 62 45 5 0. 666 7 0. 133 3 0. 133 3 0 0 0. 044 4 0 0. 022 2 0 0 0
18 陕西留坝 33. 58 106. 93 45 9 0. 690 00. 066 6 0 0. 044 4 0. 066 7 0. 022 2 0. 044 4 0. 022 20. 022 2 0 0. 022 2
合计样本数 808 11 695 36 16 15 12 9 8 6 4 4 3
1972 期　　　　　　　　杨自湘等: 不同产地间、产地内杉木过氧化物同工酶的变异研究
表 2　11 种酶谱间相似系数距阵
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ
Ⅱ 0. 909 1
Ⅲ 0. 800 0 0. 909 1
Ⅳ 0. 888 9 0. 800 0 0. 666 7
Ⅴ 0. 833 3 0. 769 2 0. 666 7 0. 727 3
Ⅵ 0. 909 1 0. 833 3 0. 727 3 0. 800 0 0. 769 2
Ⅶ 0. 909 1 0. 833 3 0. 727 3 0. 800 0 0. 769 2 0. 833 3
Ⅷ 0. 571 4 0. 500 0 0. 571 4 0. 666 7 0. 444 4 0. 500 0 0. 500 0
Ⅸ 0. 909 1 0. 833 3 0. 727 3 0. 800 0 0. 500 0 0. 833 3 0. 833 3 0. 500 0
Ⅹ 0. 727 3 0. 666 7 0. 727 3 0. 600 0 0. 615 4 0. 666 7 0. 666 7 0. 500 0 0. 666 7
Ⅺ 0. 666 7 0. 833 3 0. 400 0 0. 666 7 0. 500 0 0. 545 5 0. 545 5 0. 571 4 0. 545 5 0. 363 2
　
图 3　11种酶谱聚类
酶谱相似系数 = 两酶谱类型间相同酶带数两酶谱类型间总带数
　　与第Ⅰ种酶谱最相似的是第Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅹ类
酶谱,最不相似的是第Ⅷ、Ⅺ两种酶谱。将相似系
数用离差平方和法得聚类图(图 3)。
第Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅳ、Ⅴ7类酶谱相聚为一
类,在平方和距离为 0. 36时,前面 7类聚为一类,
第Ⅲ、第Ⅹ两种酶谱聚为一类, 第Ⅷ、第Ⅺ种酶谱
各成一类。以上可以看出杉木同工酶既有种内基
因型的稳定性, 又有种内基因型的多样性, 并且
11种酶谱间相似距离远近不一, 亲缘关系也反映
它们远近不一 [ 7]。
2. 2　酶谱类型与产地
各产地的杉木都表现过氧化物同工酶的多态
性,即遗传多样性,表 1中列出了各产地酶谱类型
的数量。信宜、连南、仙游、德昌、芷江及观雾山等
6个产地都具 2种酶谱类型; 德保、德化、洪雅、宁
国具 3种;融水、罗平、南平具 4种;铜鼓、丽水、金寨分别具 5种酶谱;余庆具 7种酶谱;陕西留
坝具 9 种酶谱。没有 1 种酶谱是某一产地特有的,仅有第Ⅺ种酶谱在留坝与余庆同时出现。
Vavilov [ 8]认为分类群的多样性中心也是其起源中心。C. A.斯特斯 [ 8]则认为类群越古老,其起
源中心和多样性中心相一致的可能性越小, 又认为某个分类群的遗传学多样性中心有时不止
1个, 除 1个以外,其它所有中心往往是次级遗传多样性中心。依照以上论点可认为过氧化物
同工酶可标明杉木存在遗传多样性。各产地多样性水平有差异。并且与陈岳武[ 4]认为杉木可能
是一个多种起源中心的渐变群体的论点吻合。
计算产地所处纬度与第Ⅰ种酶谱在各产地出现频率间的相关关系, r 为—0. 535 8,达0. 05
水平的显著相关, 即随着产地纬度的增加, 第Ⅰ种酶谱出现的频率逐渐减少, 呈线性负相关。酶
谱多态数量与产地经度无相关。
198 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　9 卷
2. 3　产地间过氧化物同工酶分离度
根据Berry [ 10]首倡, 由Muhs[ 9]补充的种源间分离度( Diver gence. D 2) ,计算 18个产地间过
氧化物同工酶分离度列于表 3(见后页)。从表 3中找不到某一酶带是某一产地所特有的。
　　共计 306对产地间分离度,其中 122对产地间分离度达极显著水平( 1% ) , 20对产地间分
离度达显著水平,有 164对产地间分离度不显著,其中连南、余庆、金寨、留坝等分别与其它产
地间酶带频率差异显著。连南有 12对产地间分离度达极显著, 3对显著; 金寨有 13对产地间
分离度达极显著; 留坝也有 13对达极显著, 1对达显著;余庆有 15对达极显著。
计算各产地分离度的平均值,并计算 18个产地分离度的总平均值(图 4)。
余庆　0. 151 6
金寨　0. 150 9
留坝　0. 123 8
连南　0. 121 1
德保　0. 089 1
罗平　0. 086 7
南平　0. 083 0
　　
　
18个产地
分离度
总平均值
0. 082 7
　　
　
铜鼓　　0. 079 0
芷江　　0. 074 9
融水　　0. 071 5
观雾山　0. 067 4
洪雅　　0. 062 8
德昌　　0. 058 5
德化　　0. 049 4
仙游　　0. 048 6
信宜　　0. 039 8
宁国　　0. 039 2
图 4　18个产地杉木的总平均分离度与平均分离度间关系
　　大于总平均值的有余庆、金寨、留坝、连南、德保、罗平和南平, 即这些产地与其它产地间遗
传差异大。其余10个产地的平均分离度都小于总平均值,即这10个产地与其它产地间遗传差
异小。前 7个产地杉木间过氧化物同工酶分离度大。尤其余庆、金寨、留坝、连南的平均分离度
远远大于总平均值,参看表 1可以看出这几个产地过氧化物同工酶的平均分离度大的原因,与
它们拥有相似距离较远的第Ⅷ、第Ⅺ种酶谱可能有较大的关系。
3　结　　论
　　( 1) 12个省(区) 18个产地 808株杉木中有 695株具有同样酶谱, 这种酶谱是杉木代表酶
谱。
( 2) 18个产地中 213株杉木样品具有另外 10种过氧化物同工酶谱,说明杉木同时具有分
子水平的遗传多样性。
( 3) 18个产地中有余庆、金寨、留坝、连南产地的杉木, 具有较多的酶谱类型及较大的酶谱
分离度,说明这些产地内杉木遗传多样性及分离度较大, 它们可能是杉木起源地或次生起源
地。
参　考　文　献
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1992 期　　　　　　　　杨自湘等: 不同产地间、产地内杉木过氧化物同工酶的变异研究
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Research on Variation of Peroxidase Isoenzyme in Cunninghamia
lanceolata among or within Provenances
Yang Zix iang　　L i L ing
　　Abstract　Needle samples of 808 tw o-year-old Cunninghamia lanceolata seedlings of 18
pr ovenances f rom 12 provinces w ere analy zed by pero xidase isoenzyme method. Altog ether 11
isoenzyme pat terns w ere obser ved, in w hich 86. 1% of the samples show ed iso enzyme pat tern
I, w hile the geographical lat itudes w here these provenances lo cated show ed significant ly neg-
ative co rrelation w ith f requencies of isoenzyme pat tern I. M ore than half of these 18 prove-
nances show ed l it t le genet ic variation and only 45% of the provenances showed obvious vari-
ation. Polymorphism and bigger diverg ence D
2
wer e found in 4 pro venances, Yuqing, L iuba,
Jinzai and Liannan, w hich seemed to be correlated w ith the o rig inal product ion locat ions o f
the pro venances.
　　Key words　Cunninghamia lanceolata, p rovenanca, pero xidase isoenzyme, diverg ence
D
2
　　Yang Zixian g, Ass ociate Profes sor, Li Ling ( T he Research Inst itute of Forest ry, CAF　 Beijing　 100091) .
2012 期　　　　　　　　杨自湘等: 不同产地间、产地内杉木过氧化物同工酶的变异研究