全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2003) 03-0214-05
早熟禾属 10种植物酯酶同工酶分析
李阳春1, 谢可军2
( 1. 甘肃农业大学草业工程系,兰州 730070; 2. 浙江大学农业生物环境工程研究所,杭州 310029)
摘要: 采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法对早熟禾属 10 种材料进行酯酶同工酶分析。结果表明, 供试材料出现 56 条酶
带, 其数量在种间差异显著,其中最多者出现 8 条, 最少 4 条。由于酶带数量、位点以及活性强度各不相同, 形成了
各个种特有的特征酶谱, 这些特征酶谱可以用于早熟禾属植物的分类和鉴定。
关键词: 草原学;早熟禾属; 酯酶同工酶;电泳; 物种鉴定;种间遗传距离
中图分类号: S 338　　文献标识码: A
A Study on Esterase Isozymes of 10 Species Poa L.
LI Yang-chun1 ,　XIE Ke-jun2
( 1. Facul ty of pratacultural, Gansu A gricul tu ral U nivers ity, L anzhou 730070, Chin a;
2. Inst itute of Agr icultur al Bio-Ecology, Zhejiang Univer sity, Hang zhou 310029, China)
Abstract: Using poly acrylam ide elect rophoresis for esterase iso zym ic analysis of 10 species of Poa L. , the
result shows that there appeared 56 isozymic bands. Each species consisted of dif ferent number s of bands,
the max imum reached 8 and the minimum limited to 4. Since the number or isozymic bands, their po sit io ns,
and act iv ity intensity w ere variant , the zymogr am characterist ics of each species w ere thus disclosed. These
zymog rams could be used fo r identifying the species of Poa L.
Key words : Grassland science; Poa; Esterase isozyme; Elect rophoresis; Ident ificat ion of species; Genet ic
distance
　　早熟禾属是禾本科中较大的属,现已知全世界
大约有 400余种[ 1] , 多分布于温带及寒冷地区。我国
大约有 100余种[ 1] , 广布于我国北方地区。根据笔者
的统计,甘肃境内分布的早熟禾属植物共有 32个
种, 2 个变种, 主要分布在甘南和祁连山及周边地
区,多为草原与草甸植被的组成成分。
早熟禾属植物的分类在禾本科中属难度较大的
属,主要原因是由于其形态特征较为相似, 可作为分
类依据的各部器官其结构较微, 而且受环境影响变
异性较大。同工酶技术作为物种形态学分类鉴定的
一种辅助手段被广泛应用于属间、种间、品种间的分
类鉴定和亲缘关系的研究中, 其中有不少采用酯酶
同工酶技术研究的例证 [ 4, 5]。但是,采用酯酶同工酶
技术对早熟禾属植物物种的分类鉴定及种间亲缘关
系方面的研究则很少见有报导。因此,笔者试图以分
布于甘肃境内的 10种主要早熟禾属植物为材料, 采
用酯酶同工酶技术对其进行物种的分类鉴定及种间
亲缘关系的分析和探讨。希望对丰富早熟禾属植物
研究的内容以及对其进行进一步的研究提供一些有
益的参考。
1　材料和方法
1. 1　供试材料
本实验所采用的 10份早熟禾属材料是采自甘
肃境内的野生种,其序号、物种名称、来源见表 1。
收稿日期: 2002-08-08; 修回日期 2003-03-20
基金项目:甘肃省列项目( QS-981-B31-024)资助
作者简介:李阳春( 1953-) ,男,内蒙古杭锦后旗人,副教授,从事草地植物分类研究
第 11卷　第 3期
　Vo l. 11　　No. 3
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2003 年　9月
　Sept. 　2003
表 1　供试材料
Table 1　Materials used for the study
编号
Number of Species
物种名称
Name of species
学名
L at in name
采集地
Locat ion of col lect ing
P1 高原早熟禾 P oa alp ig ena 天祝 Tianzh u
P2 草地早熟禾 P . p ratensi s 肃南 Sunan
P3 中华早熟禾 P . sinatt enuate 甘南 Gannan
P4 硬质早熟禾 P . sp hondy lod es 兰州 Lan zhou
P5 冷地早熟禾 P . crymop hila 甘南 Gannan
P6 波伐早熟禾 P . p oip hag orum 天祝 Tianzh u
P7 华灰早熟禾 P . botryoid es 甘南 Gannan
P8 垂枝早熟禾 P . d eclinate 兰州 Lan zhou
P9 锡金早熟禾 P . sikkimensis 甘南 Gannan
P10 早熟禾 P . annua 兰州 Lan zhou
1. 2　实验方法
1. 2. 1　穗前取植株顶端的幼叶 5 g, 用蒸馏水冲洗
干净, 吸取 5 ml 预冷 T ris-甘氨酸缓冲液( pH= 8.
3) ,在冰浴下研磨成匀浆,用纱布过滤,滤液在 3000
rpm/ m in 下离心 15 min, 吸取上清液于离心管中,
置于 4℃冰箱备用。
1. 2. 2　采用聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法[ 2] ,每个样
品重复 3次。坚牢兰染色,染色后胶板置于 7%的醋
酸中固定脱色,直至各条酶带清晰后记录、照相。
1. 2. 3　按相对泳动率 Rf( Rf= 酶带迁移距离/前沿
指示剂距离)绘制模式图、标定酶带位置。用日本岛
津 CS-910 双波长色谱扫描仪对电泳胶片在波长
500 nm 光下进行扫描。根据电泳结果,把某一位点
出现带者记为 1, 未出现带者记为 0,根据酶带出现
的频率,利用 Statistic 统计软件按非加权算术平均
数( UWPGA)方法计算各种间的欧氏遗传距离,并
进行聚类分析 [ 3]。
2　结果与分析
2. 1　酶带及酶谱分布特征
供试的 10种早熟禾材料的酯酶同工酶共产生
了 56条酶带, 其中最多可在 8 个位点( P7 )出现酶
带, 最少则只有 4 个位点( P 2、P 8、P10 )出现有酶带
(图 1、表 2)。依据酶谱特征,按迁移率从负极到正极
可划分为 A、B、C3 个带区 (图 1, 表 2) , 即 A 区
( 0. 087～0. 127) , B区( 0. 144～0. 241) , C 区( 0. 254
～0. 306)。从酶带在各区的分布格局看, A 区共出
现 17条酶带,包括 4条活性强的主酶带 P3 ( A 2 )、P 5
( A 1)、P6 ( A 1)、P9 ( A 1 ) , 5条中级带 P 1( A 2)、P2 ( A 1 )、
P 3 ( A 1 )、P 8 ( A 3 )、P 10 ( A 1 )及 8条弱带和痕迹带 P 1
( A 1 )、P2 ( A 3 )、P3 ( A 3 )、P7 ( A 1、A 2、A 3 )、P8 ( A 1 )、P 9
( A 3) ; B区共出现 29条酶带,即供试的 10份材料都
有酶带出现,其中活性强的主酶带 17条: P 1 ( B11 )、
P 2 ( B5、B9 )、P3 ( B9 )、P 4 ( B6、B8、B10 )、P5 ( B4 )、P6 ( B7、
B10 )、P7 ( B5、B9)、P 8( B6、B9 )、P9 ( B10)、P 10 ( B4、B10) , 中
级带 8条: P1 ( B6、B7、B9)、P3 ( B6)、P4 ( B4 )、P 7( B6 )、P 9
( B4 )、P 10( B7) , 弱带及痕迹带 4条: P5 ( B6)、P 7( B11 )、
P 9 ( B6、B7) ; C 区有 10条酶带,其中活性强的主酶带
为 1条: P 6( C14 ) ,中级带为 6条: P3 ( C14)、P4 ( C12)、P 5
( C13、C15)、P7 ( C15 )、P 9( C15) , 弱带及痕迹带为 3条:
P 2( C15 )、P 4( C13 )、P6 ( C12)。3个区域酶带总的分布格
局为中间大两头小。即酶带数量最多、活性最强、分
布最为集中的最B区, C区酶带最少,只有10条。同
时, 值得注意的是在 A 区 P 4( P . sphondy lodes)未出
现任何酶带,在 C区则有 3个种没有出现酶带。这
种分布格局表明各种间不仅酶带总数不同,而且在
各个区域分布的数量、位点、带级也存在着明显的不
同(图 1、表 2)。即每份材料均具有自己特有的酶谱
特征。
215第 3期 李阳春等:早熟禾属 10种植物酯酶同工酶分析
图 1　供试材料酯酶同工酶酶谱
Fig . 1　The zymogram patterns o f EST iso zymes of P oa L .
表 2　供试材料酯酶同工酶酶谱的 Rf 值
T able 2　The Rf o f EST zymogram o f the 10 species of P oa L .
材料 酶带数及迁移率 Number of band s and Rf 总带数
No. of materials A( 0. 087～0. 127) B( 0. 144～0. 241) C( 0. 254～0. 306) Total No. of bands
P1 2( 0. 087, 0. 105) 4( 0. 163, 0. 178, 0. 207, 0. 241) 0 6
P2 2( 0. 087, 0. 127) 2( 0. 153, 0. 226) 1( 0. 306) 5
P3 3( 0. 087, 0. 105, 0. 127) 2( 0. 163, 0. 207) 1( 0. 283) 6
P4 0 4( 0. 144, 0. 163, 0. 194, 0. 226) 2( 0. 254, 0. 272) 6
P5 1( 0. 087) 2( 0. 144, 0. 194) 2( 0. 272, 0. 306) 5
P6 1( 0. 087) 2( 0. 178, 0. 226) 2( 0. 254, 0. 283) 5
P7 3( 0. 087, 0. 105, 0. 127) 4( 0. 153, 0. 163, 0. 207, 0. 241) 1( 0. 306) 8
P8 2( 0. 087, 0. 127) 2( 0. 163, 0. 207) 0 4
P9 2( 0. 087, 0. 127) 4( 0. 144, 0. 163, 0. 178, 0. 226) 1( 0. 283) 7
P10 1( 0. 087) 3( 0. 144, 0. 178, 0. 226) 0 4
2. 2　酶的活性与含量
供试 10份材料酶带色谱扫描分析(图 2)结果
表明,各种间不仅在酶带数、带级和位点上有十分明
显的不同,而且即使在同材料不同位点上的同级酶
带间、不同材料的同级酶带间,其酶的含量和活性也
存在着十分明显的差异。酶的含量决定其活性,酶带
的酶含量高,活性就强、峰值高、面积也大,活性弱则
峰值低,面积小。该结果在其扫描图中得到了很好的
印证(图 2)。
216 草　地　学　报 第 11卷
图 2　供试材料酯酶同工酶酶谱及活性面积扫描
F ig . 2　Act ive ar ea o f EST banding by chromatog r aphic scanning o f the mater ials
表 3　供试材料种间遗传距离( EST同工酶分析)
Table 3　The genetic distance between the materials
编号
No. of materials
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
P1 . 00
P2 2. 00 . 00
P3 3. 00 3. 00 . 00
P4 3. 16 2. 83 2. 24 . 00
P5 2. 83 2. 83 2. 65 2. 83 . 00
P6 2. 65 3. 00 2. 83 3. 00 2. 24 . 00
P7 2. 83 3. 16 2. 65 2. 83 2. 45 2. 24 . 00
P8 2. 24 2. 24 2. 45 3. 00 2. 65 2. 83 3. 00 . 00
P9 1. 73 1. 00 3. 16 3. 16 3. 00 3. 16 3. 32 2. 45 . 00
P10 3. 16 3. 16 3. 00 2. 83 2. 00 2. 24 2. 45 3. 00 3. 32 . 00
217第 3期 李阳春等:早熟禾属 10种植物酯酶同工酶分析
2. 3　酶带的种间差异、共有性与种间关系
在种间酶带的共有关系上除 A 区的第 1条酶
带成为 P4 ( P . sphondy lodes)以外 9个种的共有酶带
外,其余种间酶带的共有关系比较复杂而多样化。即
种与种之间、几种之间可以出现相同的 1条或几条
以上的共有酶带, 但没有 1条酶带是 10个种共有
的。这说明 10种材料不仅在种间相似程度上存在着
明显的差异, 而且它们间存在着一种较为复杂的遗
传关系,这种复杂的遗传关系在酶谱分析所得数据
进行种间相似性聚类(表 3)结果中也有十分明确的
反映。
3　结论
3. 1　酯酶同工酶分析法用于早熟禾属植物的分析
不仅具有方法简便、经济、易操作, 分离效果好的特
点,而且能客观的反映物种的种间差异和遗传关系,
用于早熟禾属植物种的辅助鉴定是可行的。
3. 2　供试 10种材料的酶带数量、带级、位点及活性
强度各不相同, 形成了各自特有的酶谱特征。这些特
有的酶谱特征证明供试的 10 个早熟禾属植物材料
为 10个独立的物种。
参考文献
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1959
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技术出版社, 1985
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地方品种同工酶比较研究[ J] . 草业科学, 1998, ( 2) : 9～13
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