全 文 ：武汉植物学研究 2003, 21 (6) : 544～ 546
J ourna l of W uhan B otan ica l Resea rch
巴东木莲等位酶的遗传多样性
何敬胜, 黄宏文Ξ
(中国科学院武汉植物研究所ö武汉植物园, 武汉　430074)
摘　要: 采用超薄平板聚丙烯酰胺等电聚焦技术对中国特有濒危植物巴东木莲 (M ang lietia p a tung ensis H u) 的遗
传多样性进行了初步的分析。通过对 8 个酶系统 18 个酶位点的检测, 结果表明, 巴东木莲具有较高的遗传多样性。
种水平多态位点的百分数 (P s)为 66. 7, 平均预期杂合度 (H e)为 0. 178。高于多年生木本植物的平均水平。居群间
分化系数为 0. 107, 说明巴东木莲的遗传变异的 89. 3% 来自于居群内。
关键词: 巴东木莲; 等位酶; 遗传多样性; 电泳
　　中图分类号: Q 946. 5; Q 347　　　　　文献标识码: A 　　　　　文章编号: 10002470X (2003) 0620544203
The A llozym e D ivers ity in M ang lietia p a tungens is Hu
H E J ing2Sheng, HUAN G Hong2W enΞ
(W uhan B otan ica l Gard enöW uhan Institu te of B otany , T he Ch inese A cad emy of S ciences, W uhan　430074, Ch ina)
Abstract: T he allozym ic loci genet ic d iversity in M ang lietia p a tung ensis H u, a th rea tened and en2
dem ic species, w as exam ined emp loying isoelectric focu sing in th in2layer po lyacrylam ide slab
gels. E igh teen loci of eigh t enzym es system s w ere detected and u sed to est im ate levels of genet ic
d iversity w ith in and among popu la t ion s. T he resu lts revealed h igh levels of genet ic d iversity in
M . p a tung ensis. Tw elve of the 18 loci sco red w ere po lymo rph ic (P s= 66. 7) , and the m ean ex2
pected heterozygo sity (H e) w as 0. 178, w h ich w ere h igher than tho se of o ther long2lived w oody
p lan ts. T he F st, a param eter m easu ring the differen t ia t ion among popu la t ion s, w as 0. 107 sug2
gest ing 89. 3% of its genet ic d ifferen t ia t ion dist ribu ted w ith in popu la t ion s.
Key words: M ang lietia p a tung ensis H u; A llozym e; Genet ic d iversity; E lectropho resis
　　巴东木莲 (M ang lietia p a tung ensis H u) 隶属于
木兰科 (M agno liaceae) 木莲属 (M ang lietia B l. ) , 为
我国特有珍稀濒危物种。分布范围狭窄, 仅见于湖北、
湖南、重庆及四川的局部地区, 且极为零散, 很多居群
个体数量不超过 10 株, 较大的分布点估计有 30 株以
上。垂直分布多见于海拔 600～ 1 000 m 的密林中[1 ]。
其树形美观、四季常绿, 是良好的园林绿化树种, 树皮
为中药厚朴的代用品[1 ]。尽管我国的植物学工作者对
其繁殖技术进行了一定的研究[2, 3 ] , 但整体来看研究
较少, 资料欠缺, 尤其在居群遗传多样度及遗传结构
方面。为科学的制定出对巴东木莲的保育策略, 我们
采用等位酶分子标记的技术和方法, 系统地对巴东木
莲遗传多样性、遗传变异程度进行了研究, 为保护生
物学研究提供了重要的实验遗传学证据。
1　材料和方法
1. 1　植物材料
2002 年 11～ 12 月在有巴东木莲资料记载的湖
北巴东县、利川市、咸丰县和湖南张家界市、桑植县、
石门县进行了野外考察和试验材料的采集, 共采集Ξ 收稿日期: 2003204211, 修回日期: 2003206212。基金项目: 中国科学院知识创新工程重要方向项目资助 (KSCX22SW 2104)。作者简介: 何敬胜 (1975- ) , 男, 硕士研究生, 植物学专业, 从事植物保育遗传研究。通讯作者 (A utho r fo r co rrespondence. E2m ail: hongw en@public. w h. hb. cn)。
到 6 个野生居群, 63 个单株, 考察期间还发现一些
新的分布点。由于巴东木莲居群个体极为稀少, 因此
采样时尽可能采集已知分布地点的所有植株。采集
的样本为带冬芽的枝条, 采下后用湿报纸将其包裹
并寄回实验室, 存入 4℃冰箱保存。
1. 2　酶提取、电泳及染色
制取酶样时, 用改进的三号提取缓冲液 [4 ] 冰
浴条件下研磨冬芽, 研磨液移入 1. 5 mL 离心管,
5 000 röm in 下离心 5 m in 之后即可上样、电泳。电
泳采用 H uang 等[5 ]报道的超薄平板聚丙烯酰胺等
电聚焦方法。酶染色用W endel 和W eeden [4 ]系统,
用量缩减1ö2。通过广泛测试, 最后选取表 1 所列的
8 个酶系统进行居群遗传分析。
表 1　染色的酶系和位点数
T able 1　T he 8 enzym es and num ber of loci
中文名称
Ch inese nam e
缩写
A bbrevi2
ation
代号
Code of
enzym e
位点数
N um ber
of loci
酸性磷酸酶 A CP E. C. 3. 1. 3. 2 5Α2淀粉酶 Α2AM Y E. C. 3. 2. 1. 1 2
还原型辅酶 I心肌黄酶 D IA E. C. 1. 6. 2. 2 2
酯酶 EST E. C. 3. 1. 1. 7 2Β2半乳糖苷酶 GAL E. C. 3. 2. 1. 23 2
磷酸葡萄糖异构酶 PG I E. C. 5. 3. 1. 9 1
磷酸葡萄糖变位酶 PGM E. C. 5. 4. 2. 2 1
过氧化物酶 PRX E. C. 1. 11. 1. 7 3
1. 3　数据分析
数据分析使用 B io sys22 和 Genesta t2PC 软
件[6, 7 ]。计算出各等位基因在不同居群中的频率分
布、多态位点百分数 (P )、平均预期杂合度 (H e)、平
均观察杂合度 (H o)、固定指数 (F )、居群间分化系数
(F st)等。
2　结果与分析
2. 1　等位酶分析
酶谱判读参照W eeden 和W endel[8 ]、王中仁[9 ]、
H ang 等[10 ]的方法。
酸性磷酸酶 (A CP) : 为人工底物染色的酶类, 具
有较多的谱带。在巴东木莲中表现为单体结构, 5 个
位点, 各位点都比较清晰。A cp 21 有 2 个等位基因,
以 a 基因为主, b 基因为稀有基因; A cp 22 有 2 个等
位基因, 以 a 基因为主; A cp 23 有 2 个等位基因, 以 b
基因为主, a 出现频率较少, 为稀有基因; A cp 24、
A cp 25 在各个居群中均为单态。Α2淀粉酶 (Α2AM Y ) : 从带型上看此酶为单体
酶, 2 个位点。Α2A m y 21 有 2 个等位基因, 以 b 基因
为主。Α2A m y 22 有 3 个等位基因, 以 b 基因为主且以
bb 纯合居多, a、c 基因出现频率较少。
还原型辅酶 I 心肌黄酶 (D IA ) : 带型复杂, 为 2
聚体, 有 3 个位点。D ia21 带形较模糊, 舍弃,D ia22、
D ia23 分别有 2 个等位基因, 且此 2 位点等位基因
间有重叠, 并出现位点间杂合带。
酯酶 (EST ) : 巴东木莲中酯酶为具 5 个位点的
单体酶, 其中 E st22、E st23 位点清晰, 但存在交叉。
E st22 有 2 个等位基因, E st23 为单态位点。Β2半乳糖苷酶 (GAL ) : 在巴东木莲中为单聚体
酶, 有 4 个位点。Ga l21 带型模糊, 不作分析, Ga l22 、
Ga l23 均为单态位点。
磷酸葡萄糖异构酶 (PG I) : 单体酶, 1 个位点。有
a、b 2 个等位基因。
磷酸葡萄糖变位酶 (PGM ) : 单体酶, 1 个位点。
有 3 个等位基因, a、b 为主导基因, c 基因较少出现。
过氧化物酶 (PRX ) : 单体酶, 发现有 7 个位点。
P rx 25 、P rx 26、P rx 27, 谱带清晰, 易判读。P rx 25 有
a、b 2 个基因, P rx 26 有 3 个等位基因, P rx 27 为单
态。
2. 2　遗传多样性分析
本研究中, 每居群平均取样数为 10133。在被检
测的 18 个位点中, 12 个位点表现出多态性, 因此种
水平的多态位点百分数P s 为 6617。平均预期杂合度
(H e) 是反映居群遗传多样度的重要指标, 巴东木莲
平均预期杂合度 (H e)为 01178, 表现出了较高的遗传
多样性。用来衡量居群间分化程度的 F st为 01107。
3　讨论
从野外调查的结果来看, 巴东木莲的分布和各
地的记载基本一致, 但也发现了一些新的分布点和
个别的有记载却无植株的情况。调查还发现其野生
个体数量非常少, 甚至只有单株。从等位酶分析的结
果来看, 巴东木莲具有较高的遗传多样性, 表现在种
水平的多态位点百分数 P s 为 6617, 平均预期杂合
度 (H e)为 01178, 高于其它多年生木本植物的平均
值 (P s= 6510, H e= 01148) [11 ]。但低于本科广布种鹅
掌楸的遗传多样性, 其遗传多样性水平为 H e =
01265 [12 ]。并且研究结果表明, 巴东木莲遗传多样性
水平与居群大小无关。本研究初步推测巴东木莲作
为一濒危物种而具有高水平的遗传多样性, 说明导
致其灭绝的主要原因可能是人为的因素, 如生境片
断化、栖息地的破坏、过度利用等。物种本身自然繁
545　第 6 期　　　　　　　　　　　　　　何敬胜等: 巴东木莲等位酶的遗传多样性
殖率的高低对其濒危的影响也是不可忽略的。
研究过程中还发现不同的居群具有地方性的特
有等位基因。如A cp 21b出现在利川、咸丰; A cp 23a 只
出现在巴东; Α2A m y 22c 出现于利川、咸丰。这些地方
特有等位基因的存在既反映了物种在居群水平上遗
传结构上的差异, 同时对保育计划中取样策略的制
定具有重要的参考价值[13 ]。
巴东木莲的 F st为 0. 107, 说明只有 10. 7% 的变
异存在于居群间。所以其遗传变异主要来自于居群
内。因此在巴东木莲的保护中应注意以下几点: ①对
人工采种加以限制, 以保证居群的自然更新。②可采
用多种方法研究巴东木莲的繁育技术, 以快速增加
其个体数量。③加强其原产地生境的保护, 禁止乱砍
滥伐。
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