全 文 ：武汉植物学研究 2003, 21 (1) : 77～ 80
J ourna l of W uhan B otan ica l Resea rch
不同品种南瓜 POD 及 PPO 同工酶的比较研究Ξ
区炳庆, 任吉君, 何丽烂
(佛山科学技术学院, 广东南海　528231)
摘　要: 采用垂直平板聚丙烯酰胺凝胶电泳技术, 对美洲南瓜 (Cucu rbita p ep o L. )和中国南瓜 (C. m oscha ta D uch. )
共 10 个不同栽培品种的过氧化物酶 (POD ) 及多酚氧化酶 (PPO ) 同工酶进行了分析研究, 并采用聚类分析法对其
亲缘关系进行了比较和分类。结果表明, 10 个不同品种的南瓜根 POD 共分离出 10 条酶带, 其中 e1、e4、e5、e6 和 e9
为 2 个栽培种所共有; e4、e5、e6 分离清晰, 可作为 2 个栽培种的特征酶带; PPO 同工酶分离出 6 条酶带, 其中 e′1 和
e′4 分离清晰, 为 2 个栽培种所共有。
关键词: 南瓜; 过氧化物酶; 多酚氧化酶; 同工酶
　　中图分类号: S642. 1; Q 554+ . 6　　　　　文献标识码: A 　　　　　文章编号: 10002470X (2003) 0120077204
Com parative Study of Isozym es of Perox idease and Polyphenol
Ox idase in the Cultivars of Pum pk in
OU B ing2Q ing, R EN J i2Jun, H E L i2L an
(F oshan U n iversity , N anhai　528231, Ch ina)
Abstract: Perox idase (POD ) and po lypheno l ox idase (PPO ) in the roo ts of the cu lt ivars in Cu2
cu rbina p ep o L. and C. m oscha ta D uch. w ere studied by m ean s of po lyacrylam ide gel slab elec2
t ropho resis. T he rela t ion sh ip s w ere compared by clu stering. T he resu lts show ed that: 10 perox i2
dases and 6 po lypheno l ox idases w ere separa ted. e1, e4, e5, e6 and e9 in cu lt ivars are sim ilar, e4,
e5 and e6 w ere clearer and the part icu lar enzym e bands. e′1 and e′4 w ere clearer and sim ilar in
cu lt ivars.
Key words: Pumpk in; Perox idase (POD ) ; Po lypheno l ox idase (PPO ) ; Isozym e
　　酶是基因表达的产物, 而同工酶是具有相同功
能而结构和性质不同的酶分子, 它的合成主要受遗
传基因的控制, 具有一定的稳定性。根据分子遗传学
理论, 生物差别的根源在于蛋白质分子的氨基酸顺
序, 其亲缘关系越近, 氨基酸顺序也越接近, 同工酶
作为蛋白质, 显然也应具有同样的性质, 即酶谱越相
近, 物种亲缘关系也越相近。可见, 同工酶技术是研
究物种分类以及确定物种亲缘关系的一种重要而有
效的手段[1 3 ]。南瓜栽培品种资源丰富, 以前大多采
用形态学特征对其进行分类, 而用同工酶技术对南
瓜进行分类多采用叶片和种子作材料, 且主要对过
氧化物酶 (POD )和酯酶 (E st)同工酶进行研究。两者
酶谱较复杂, 不便于分析[4, 5 ]。笔者则用根作材料对
美洲南瓜及中国南瓜 10 个不同品种的过氧化物酶
及多酚氧化酶同工酶进行了研究, 旨在探讨其亲缘
关系。PPO 酶谱清晰、简单, 同工酶谱可作为南瓜育
种、分类的理论依据之一。
1　材料与方法
1. 1　材料
所用材料由佛山科学技术学院农学系提供。美
洲南瓜包括 Pat ty Green T in t (编号为A , 以下类Ξ 收稿日期: 2002205204, 修回日期: 2002212214。作者简介: 区炳庆 (19662) , 男, 讲师, 主要从事生物化学方面的教学与研究。
推)、Star Zone (B )、早白矮 (C )、小碟 (D )、观赏25
(E)、观赏22 (F )、观赏23 (G)、金门西葫芦 (H )、珍珠
西葫芦 ( I) ; 中国南瓜包括 5 月早南瓜 (J )。
112　培育
用自来水将种子洗净, 浸泡 8 h, 25℃下催芽,
待种子萌发后播种于盛有 6 cm 珍珠岩的育苗盘中,
出苗后浇 1ö2 浓度的日本园试配方营养液[6 ]。当幼
苗展开 2 片真叶时取须根, 用于酶液提取。
1. 3　酶液制备
称取根 015 g, 加入 115 mL 磷酸缓冲液
( 0105 mo löL , pH 712 ) , 于 预 冷 研 钵 中 匀 浆,
15 000 röm in 离心 10 m in, 吸取上清液, 加入 1ö4 体
积 (vöv) 的 20% 甘油, 摇匀作酶液, 于- 20℃冰箱保
存备用。
1. 4　同工酶电泳及染色
POD、PPO 同工酶分离参照文献[ 7 ]报道的方
法, 同工酶染色参照文献[ 8 ]。
2　结果分析
2. 1　过氧化物酶 (POD )同工酶
不同品种南瓜根 POD 同工酶电泳图谱见图 1
和表 1。由图可见, 10 个品种南瓜根共分离出 10 条
POD 同工酶带, 酶带依次命名为 e1～ e10, 可分为É
(R f< 012)、Ê (R f: 013～ 015)、Ë (R f: 016～ 017) 和Ì (R f> 018) 4 个酶区。É 区只有 1 条酶带, R f 为
01154, 在品种 J 中活性最强, 在其它品种中较弱; Ê
区共有 4 条酶带, R f 值分别为 01346、01359、01410、
01474, e4 在A、B、C、D、F、H 品种中活性最强, 其他
酶带次之, e5 活性最弱; Ë 区有 2 条酶带, R f 值分别
图 1　不同品种南瓜根 POD 同工酶酶谱
F ig11　POD bands in the roo ts of cu lt ivars in pumpk in
为 01641、01692, 其中 e6 活性较强; Ì 区有 3 条酶
带, R f 值分别为 01801、01872、01962。由图 1 及表 1
可知, e1、e4、e5、e6、e9 为各品种南瓜所共有的酶带,
其中 e1、e4、e5 和 e6 分离清晰, 可作为 2 个栽培种
的特征酶带; e10 只出现于中国南瓜 J , 可作为鉴别
中国南瓜和美洲南瓜的特征酶带。在不同品种中, 中
国南瓜 J 的 POD 同工酶较复杂。
表 1　不同品种南瓜根 POD 同工酶酶带
T able 1　 Instance of POD bands in the roo ts
of cu lt ivars in pumpk in
品　种
Cultivars
酶带　Enzym e bands
e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7 e8 e9 e10
A + - + + + + - - + -
B + - + + + + - - + -
C + + - + + + - - + -
D + - + + + + - - + -
E + - + + + + - - + -
F + - + + + + - - + -
G + - + + + + + + + -
H + - + + + + - - + -
I + - + + + + - + + -
J + + + + + + + + + +
　　注: 表中“+ ”表示该品种该酶带出现,“- ”表示该品种
该酶带不出现。
N o te: Sym bo l“+ ”show ed that the enzym e band ap2
peared in the cu lt ivar, sym bo l“- ”didn’t.
2. 2　多酚氧化酶 (PPO )同工酶
2. 2. 1　不同品种南瓜根 PPO 酶谱特征　不同品种
南瓜根PPO 同工酶电泳图谱见图2和表2。由图2可
见, 10个品种南瓜根共出现 6 条同工酶酶带, 酶带依
次命名为e′1～ e′6, R f值分别为01375、01452、01498、
01607、01673、01738, 可分为酶区É (R f: 013～ 015)
图 2　不同品种南瓜根 PPO 同工酶酶谱
F ig12　PPO bands in the roo ts of cu lt ivars in pumpk in
87 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　第 21 卷　　
表 2　不同品种南瓜根 PPO 同工酶酶带
T able 2　 Instance of PPO bands in the roo ts
of cu lt ivars in pumpk in
品种
Cultivars
酶带　Enzym e bands
e′1 e′2 e′3 e′4 e′5 e′6
A + + - + - -
B + + - + - -
C + + - + - -
D + + - + - -
E + - + + - -
F + + - + - -
G + - + + + +
H + + - + - +
I + - + + + +
J + - + + + +
　　注: 同表 1。
N o te: Sam e as tab le 1.
和酶区Ê (R f> 016)。酶区É 共有 3 条酶带, 各酶带
间相距较近, 形成一个活性很高的酶区, 只有 e′3 在
品种 E、G 和 I 中活性较弱; 酶区Ê 共有 3 条酶带,
其中 e′4 活性较强, e′5 和 e′6 活性较弱。e′1 和 e′4
分离清晰, 活性高, 为 2 个栽培种所共有, 表现出品
种间的高度一致性和重演性, 可作为特征酶带。中国
南瓜 J 和美洲南瓜 G、I 的酶谱基本相似, 但 e′3～ e′
6 在中国南瓜中的活性较强。
2. 2. 2　各品种间 PPO 酶谱的聚类分析　聚类分析
是用数学方法将一批样品 (变量)按其性质的亲疏远
近程度进行分类的科学方法[9 ] , 用相似系数来描述
样品之间的关系, 酶谱相似系数等于 2 个分类群中
相同的酶带总数除以 2 个分类群中酶带总数。亲缘
关系越近的种类, 相似系数越接近于 1, 彼此无关的
种类其相似系数越接近于 0。各品种南瓜 PPO 酶谱
的相似系数见表 3。聚类分析采用相似系数聚类法
进行, 结果见图 3。
表 3　不同品种南瓜根 PPO 酶谱的相似系数
T able 3　Coefficien t of sim ilarity of PPO in the roo ts of cu lt ivars in pumpk in
品　种
Cultivars A B C D E F G H I
B 1. 000
C 1. 000 1. 000
D 1. 000 1. 000 1. 000
E 0. 667 0. 667 0. 667 0. 667
F 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 0. 667
G 0. 500 0. 500 0. 500 0. 500 0. 750 0. 500
H 0. 857 0. 857 0. 857 0. 857 0. 571 0. 857 0. 667
I 0. 500 0. 500 0. 500 0. 500 0. 750 0. 500 1. 000 0. 667
J 0. 444 0. 444 0. 444 0. 444 0. 444 0. 444 1. 000 0. 667 1. 000
图 3　不同品种南瓜聚类图
F ig13　C luster in the cu lt ivars of pumpk in
　
　
3　讨论
南瓜的品种分类目前主要根据其生活习性、茎、
叶、果、种子等植物学性状进行, 这些表型性状难免
带来局限性或片面性, 难以揭示品种间亲缘关系的
远近, 特别是形态上十分接近的品种。同工酶是基因
分子水平的表现型, 基因的微小变化会引起同工酶
的变化。因此, 可从同工酶谱的变化及酶谱特征了解
品种间的亲缘关系。利用同工酶技术进行品种分类
及亲缘关系鉴定具有准确性高、简便等优点。
前人的研究主要对南瓜 POD 和 E st 同工酶进
行研究, 未见对南瓜 PPO 进行报道, 但 POD 和 E st
酶谱较复杂, 且 POD 同工酶不稳定、容易发生变化。
笔者通过对 10 个不同品种南瓜的 POD 和 PPO 同
97　第 1 期　　　　　　　　　　　　区炳庆等: 不同品种南瓜 POD 及 PPO 同工酶的比较研究
工酶进行了分离, 结果表明, 10 个不同品种南瓜根
POD 共分离出 10 条酶带, 酶谱较复杂, 这与漆小
泉、赵扬等的报道相似[4, 5 ]; PPO 同工酶共分离出 6
条酶带, 酶谱简单, 分离清晰, 尤其对于美洲南瓜效
果较好, 可以把 PPO 同工酶作为美洲南瓜品种间亲
缘关系鉴定的一个指标。因此, 利用 PPO 同工酶对
南瓜种间及品种间进行亲缘关系鉴定与分类具有直
观明了等优点。
聚类分析结果可知: 10 个不同品种南瓜可分为
5 类, 中国南瓜为一类; 美洲南瓜可分为 4 类: A、B、
C、D 和 F 为一类, E 为一类, G 和 I 为一类, H 为单
独一类; 同时, 结合图 3 及表 3 还可得知, H 与A、
B、C、D、F 亲缘关系较近, E 与 G、I 亲缘关系较近,
中国南瓜 J 与美洲南瓜 G 和 I亲缘关系较近。
中国南瓜过氧化物酶和多酚氧化酶同工酶分离
效果都较差, 这可能与其同工酶复杂、酶分子较接近
及分离条件有关, 还有待进一步探讨。
综上所述, 与 POD 同工酶相比, 采用 PPO 同工
酶技术分析南瓜品种间的亲缘关系具有酶谱简单、
直观准确、方便等优点, 可应用于实践, 具有重要的
理论与实践意义。
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08 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　第 21 卷