全 文 ：武汉植物学研究 2008，26(2)：213～217
Jourmd of Wulum Botanical Research
荞麦属植物三叶期幼叶过氧化物酶同工酶研究
张以忠 2，陈庆富h
(1．贵州师范大学生物技术与工程学院植物遗传育种研究所，贵阳 550001；2．毕节学院环境与生命科学系，贵州毕节 551700)
摘 要：用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对荞麦属(Fagopyrum Mil1)8个种(含大粒组 7个种和小粒组 1个种 )28份栽
培及野生荞麦植株三叶期幼叶的过氧化物酶同工酶进行了研究。结果发现：过氧化物酶同工酶酶带共 23条，不同
物种的酶带数4～9条，其中甜荞有6条带，而苦荞为 9条。酶带及聚类分析表明：大粒组荞麦种的谱带与细野荞
( gracilipes)等小粒组荞麦种间差异极大，甜荞( esculentum)和苦荞( tataricum)酶带分别与大野荞(F．megas．
partanium)和毛野荞( pilus)相似，并分别与大野荞和毛野荞聚类最近，支持 Chen(1999)提出的大野荞和毛野荞
可能分别是甜荞和苦荞的祖先种的假说。
关键词：甜荞 ；苦荞；野荞 ；过氧化物酶同工酶；系统关系
中图分类号：Q946．5 文献标识码：A 文章编号：lOOO．470X(2008)02—0213．05
Peroxidase Isozyme of Young Leaves of Genus Fagopyrum
Plants at Three·leaf Stage
ZHANG Yi．Zhong ．-．CHEN Qing．Fu
(1．Institute ofPlant Genetics and Breeding，School ofaiolo#~ Technology and Engineering，Guizhou Normal University，Guiyang
550001，China；2．Department ofEnvironment and Science，aijie Colege，Bijie，Guizhou 551700，China)
Abstract：The peroxidase isozyme of twenty-eight accessions of cultivated and wild buckwheat belonging
to eight species of genus Fagopyrum including seven species of the big-achene group and one species of
the smal-achene group were studied by means of po-lyacrylamide gel eletrophoresis(PAGE)．The results
showed that there are a total of twenty-three bands of peroxidase isozyme，and the variation of band Bum-
ber from four to nine among diferent buckwheat species．F．esculentum and F．tataricum have a total of six
bands and nine bands，respectively．Th e results about the zymograph and the clustering showed that there
are much great diference of zymographs between the big-achene group and the small-achene group an d
that F．megaspartanium an d F．pilus are close to F．esculentum and F．tataricum，respectively，supporting
Chen’S hypothesis that F．megaspartanium and F．pilus may be the an cestor species of F．esculentum an d
F．tataricum，respectively．
Key words：Common buckwheat；Tartary buckwheat；Wild buckwheat；Peroxidase isozyme；Phylogeny
荞麦营养丰富、全面，又具有较高的药用、保健
价值，在国际市场上销售很好，对荞麦的研究和开发
越来越受到人们的重视。
荞麦属于蓼科(Polygonaceae)荞麦属 (Fagopy-
rtm)¨ -s]。到目前为止，荞麦属约有 16个种。其中
大粒组含7个种，即 F．esculentum Moench、F．tatari-
cum(L．)Gaertn．、F．zuogongense Q．F．Chen、F．， -
gaspartanium Q．F．Chen、F．pilus Q．F．Chen、 cymo-
sum Meissn和 F．giganteum Krot． 。小粒组包括 9
个种，即 gracilipes(Hems1．)Dammer ex Diels、F．
1eptopodum (Diels)Hedberg、F．statice Gross、F．capil-
latum Ohnishi、F． callianthum Ohnishi、F． gilesii
(Hems1)Hedberg、F．pleioramosum Ohnishi、F．1ineare
(Sam．)Haraldsom和 urophylum Gross。荞麦属
这两个组间遗传差异很大 。
酶是基因表达的产物，同工酶谱的差异能够很
好地衡量种间的亲缘关系，也可揭示种间、种内在进
化过程中的变异程度。对荞麦同工酶的研究不仅有
助于荞麦的分类鉴定，而且对荞麦遗传、育种、生化
等方面的研究具有一定的指导意义。
收稿13期：2007．08·10，修回13期：2007·09·19。
基金项目：国家自然科学基金资助项目(30270852，30471l16)；教育部新世纪人才支持计划项目(NECT2004-0931)；国家“十一‘五”
科技支撑计划项目(2006BADO2B06)。
作者简介：张以忠(1977一)，男，硕士，讲师，从事生物学教学和荞麦科研工作。
通讯作者：(E．mail：cqn966@163．tom)。
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214 武 汉 植 物 学 研 究 第 26卷
目前，国内外有关养麦过氧化物酶同工酶的研
究报道极少，而且所研究的材料较为局限。主要有
高洪君等 。¨。对甜荞几个收集系以及赵钢等¨¨ 对 3
个荞麦种(甜荞、苦荞、金荞)的过氧化物酶同工酶
做过初步分析。本研究比较和分析了荞麦属所有大
粒组种类和部分小粒组种类的过氧化物酶同工酶，
以期为荞麦属种间系统关系、栽培养麦起源与演化、
养麦遗传育种及开发利用等研究提供参考。
1 材料与方法
1．1 供试材料
供试的8个种 28份荞麦材料来源于贵州师范
大学植物遗传育种研究所，其编号、种名、倍性、原产
地、代号等见表 1。所有研究都在该研究所完成。
表 1 供试荞麦材料
Table 1 Buckwheat materials used in this study
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第 2期 张以忠等：荞麦属植物三叶期幼叶过氧化物酶同工酶研究 215
1．2 实验方法
1．2．1 样品制备 将荞麦播种到生长室花盆内，取
第三真叶完全展开时的幼叶。先用 自来水冲洗，再
用双蒸水冲洗，用干净滤纸吸干表面水分。称取该
荞麦幼叶材料 0．5 g，加0．8 mL双蒸水、0．96 g聚乙
烯基吡咯烷酮和 0．5 g石英砂，冰浴研磨至匀浆。
4E下4000 r／min离心 2O min，上清液为实验样品。
1．2．2 制胶及电泳 采用聚丙烯酰胺垂直板凝胶
技术，分离胶浓度为8．5％(pH 8．9)，浓缩胶浓度为
5．16％ (pH 6．3)，胶 板 为20 cm ×12．5 cm ×
0．23 cm，每槽加样约5O ，上槽加 1滴 2％溴酚
蓝，4~C冰箱中进行电泳，起始电压 100 V，2 h后调
到200 V，待溴酚蓝指示线移至距胶底0．2 cm时，终
止电泳。
1．2．3 染色及记录 过氧化物酶同工酶的染色与
固定，参考胡能书等‘1 的方法，并稍加改动。具体
方法为：在 75 mL双蒸水中分IIII入0．1 g联苯胺、
5 mL无水乙醇、10 mL1．5 mol／L乙酸钠和 10 mL
1．5 mol／L乙酸，让其充分溶解并过滤待用。电泳完
毕，凝胶经双蒸水冲洗 3次后，在染液中加入 7滴
H 0 ，迅速摇匀后倒在凝胶上，片刻就显示出酶带，
待酶带完全出现后，倒出染色液，用自来水冲洗，拍
照后放入 7％的乙酸中保存。
1．3 数据分析方法
本研究采用系统聚类法，首先将各样本看成一
类，有酶带数计为 1，无酶带计为 0，使用 SPSS 11．1
分析软件，利用欧氏距离计算样品间距离，用最短距
离法计算类群间距离，按系统聚类分析方法对收集
系进行聚类分析。
2 结果与分析
8个种 28份荞麦材料植株三叶期幼叶的过氧
化物酶同工酶电泳结果见图 1。从图 1中共发现过
氧化物酶同工酶谱带 23条。不同物种酶带数4到
9条。根据谱带 的分布，可分为 4个区(见 图 1：
3B)：a区 (POD：1—5)，b区 (POD：6—12)，C区
(POD：13—18)，，d区(POD：19—23)。
甜荞(见图 1：1A、1B)，共 6条带(POD：3、4、9、
1O、14、16)，不同收集系间无变异。苦荞(见图 1：
2A、2B)，共 9条带 (POD：1、2、3、6、10、13、15、22、
23)，不同收集系间也无变异。佐贡野荞(ZU1)(见
图 1：3A、3B)，共 6条带(POD：3、6、10、14、16、18)，
其中3条带(POD：3、6、14)较深为主带，其余带很
浅。毛野荞 (PI1)(见图 1：3A、3B)，共 5条 带
(POD：2、8、10、15、22)，其中3条带(POD：2、10、15)
较深为主带，其余各带均很浅。巨荞麦 (GI2)(见
图 1：3A、3B)，共6条带(POD：6、9、10、12、21、23)，
其中4条带(POD：10、12、21、23)很深为主带，其余
带较浅。大野荞(MFA)(见图 1：3A、3B)，共6条带
(POD：1、3⋯4 9 10、16)，其中5条带(POD：1、3、4、
9、10)较深为主带，而 POD 16带很浅。细野荞
(GR1)(见图 1：3A、3B)，共 5条带(POD：5、7、11、
17、20)，其中4条带(POD：5、7、11、17)较深为主带，
1条带(POD 20)很浅。野甜荞(HO1)(见图 1：3A、
3B)，共 4条带 (POD：2、4、14、16)，其 中 1条带
(POD：4)很深为主带，其余各带较浅。金荞(CY1)
(见图 1：3A、3B)，共 4条带(POD：10、12、19、23)，
其中2条带(POD：12、23)为主带，其余带很浅。
以上9种荞麦，根据酶带在 C区和 d区中的分
布情况可分为 4种类型。类型 1：C区无带，d区有
带 POD 23，包括 F．CyrfbOSl~m(CY1)、F．giganteum
(GI2)。类型2：C区有带 POD 16，d区无带，包括甜
荞、F．megaspartanium(MFA)、F_esculentum vat．ho-
motropicum(HO1)、F．zuogongense(ZU1)。类型 3：C
区有带 POD 15，d区有带 POD 22，包括苦荞、F．pilus
(PI1)。类型4：C区有独特带 POD 17，d区有独特
带 POD 20，仅有 F．gracilipes(GR1)。
从以上分析可以看出：甜荞、F．megaspartanium、
F．esculentum var．homotropicum、F．zuogongens有一定
的亲缘关系。苦荞、F．pilus亲缘关系较近。F． 一
rtoslzm(CY1)和 F．giganteum(GI2)具有相似谱带，
暗示有一定亲缘关系。F．gracilipes有独特带 POD
l7和POD 20，独立成为一种类型，暗示与其它荞麦
亲缘关系很远。
运用欧氏距离，对上述9种荞麦进行系统聚类，
结果见图 2。聚类图显示 9种荞麦的关系。T=16
时，9种荞麦明显聚成 4类，其中甜荞、F．megaspar-
tanium、F．esculentum var．homotropicum和 F．zuogon-
gense提前聚为一类，暗示有一定的亲缘关系。F．
cymosum和 F．giganteum、苦荞和 F．p／us分别提前
聚类，暗示各自有一定的亲缘关系。当 T=19时，9
种荞麦明显分成2种类群。类群 1包括大粒组的甜
荞、F．megaspartanium、F．esculentum vat．homotropi-
clzm、F．zuogongense、苦荞、F．pilus、F．giganteum、F．
cymoslzm，类群 2为小粒组的 F．gracilipes，暗示荞麦
两个组间的亲缘关系很远。
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216 武 汉 植 物 学 研 究 第26卷
(+)
(_)
(+)
(
(+)
(_)
lA
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2A
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ll
3A
l 2 3 4 5 6 7 8 9 10 l1l2 l3
+)
24
22
20
3B
I I I I I
口
I 口 口 _ _ _
=。。一莹昌昌昌zgz}c
== -．．。．．．。。。1．
_ _
一 口 口 口 U
_
一
_ _ _ _ J
=。苎。一目虽营昌昌昌}a
】 2 3 4 5 6 7 8 9 1O 11】2】3
I 表示很深带；翻目表示深带；口 表示浅带。IA，IB：甜荞过氧化物酶同工酶图(1A)及模式图(1B)。样品 l～lO分别
是Es2、Es3、ES4、Es5、ES6、ES8、Es9、ESIO、ES1l、ES12；2A，2B：苦养过氧化物酶同工酶图(2A)及模式图(2B)。样品l
～ l1分别是 TA2、TA4、TA5、TA6、TA7、TA8、TA9、TA1l、TA12、TA14、TA15；3A，3B：养麦过氧化物酶同工酶图(3A)及模式
图(3B)。样品 l～l3分别是 CY1、GI2、HO1、GR1、ME4、Pll、ZU1、TA8、TA2、TA7、ES9、ES12、ES2
Dark，light，and empty rectangles are stand for very dark，dark。and li小t bands。respectively．1A．1B：Peroxidase i~zyme zymographs
(1A)and ideograms(1B)of esculentum．Sample 1—10 ES2，Es3．ES4，ES5，ES6，ES8，ES9，ES10 ES11．and ES12．respec—
tively；2A，2B：Peroxidase i~zyme zymographs(2A)and ideograms(2B)0f tataricum．Sample l—l1 m TA2．TA4．TA5．TA6。
TA7，TA8，TA9，TA1l，TA12。TA14，and TA15，respectively；3A，3B：Peroxidasei~zyme zymographs(3A)andideograms(3B)of
buckwheat．Sample l一13 are CY1，GI2，HO1，GR1，ME4，PI1，ZU1，TA8，TA2，TA7，ES9，ES12，and ES2，respectivdy
图 l 养麦属植物三叶期幼叶过氧化物酶同工酶图(A)及模式图(B)
Fig．1 Peroxidase Isozyme zymographs(A)and ideograms(B)of buekwhe~young leaves at three leaf stage
O 5 lO
T
l5
T
20 25 3 讨论
_J
l
图中各代号代表的种名见表 1
The symbols of accessions in the figure see Table 1
图 2 荞麦过氧化物酶同工酶聚类图
Fig．2 Clustering of peroxidase isozyme
zymographs of buekwhe~
目前，国内外有关荞麦过氧化物酶同工酶的研
究报道极少。高洪君等 ¨利用荞麦的茎叶为材料，
研究了6个甜荞收集系的过氧化物酶同工酶，共发
现 9条酶带，美国甜荞与中国甜荞酶带差异很大，他
认为美国甜荞与中国甜荞的地理起源和亲缘关系较
远。赵钢等¨¨ 对甜荞、苦荞和金荞进行了子叶期过
氧化物酶同工酶研究，共发现 7条带，其中甜荞有4
条带，而苦荞和金荞均有6条带，他认为甜荞和苦荞
可能由金荞(F．cymosum complex)进化而来。本研
究首次对荞麦属所有大粒组种类和部分小粒组种类
啊口 詈 =
一一 00 =
一． 00 =
一一 00 = 7 ． ．．
口口 口口 一一
一． 00 ．．4 口口 3一 2。
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第2期 张以忠等：荞麦属植物三叶期幼叶过氧化物酶同工酶研究 217
三叶期幼叶的过氧化物酶同工酶进行了研究，发现
过氧化物酶同工酶酶带数共23条，其中甜养有 6条
带，而苦养有9条带。它们的谱带数及其分布与上
述报道有一定差异，其原因可能是本研究与上述研
究的材料不同、方法有差异，而且生育期也不一样
等。相比之下，三叶期幼叶过氧化物酶比其它时期
更能反映种间差异。无论是甜养还是苦养，在本研
究中不同收集系间变异很小，这与酯酶、谷草转氨酶
等同工酶的研究结果相似 卜 。本研究还发现大粒
组养麦谱带与小粒组养麦(细野养)谱带差异极大，
暗示这两类养麦之间可能存在很大的差异。Chen
(1999a，b，2001)和 Chen et al(2004) ’ 对很多
不同类型养麦进行了形态学、分类学、细胞学、酯酶
同工酶、谷草转氨酶、繁殖生物学、种间可杂交性等
研究，将金养复合物( cy／no$／,m complex，都是多年
生的野生养麦)剖分为二倍体大野养(分布广泛)、
二倍体毛野养(目前发现仅分布于西藏)、异源四倍
体金养(分布于云南、四川、贵州等地)3个不同的生
物学物种，并提出甜养在云贵川及西藏较温暖地区
起源于大野养，苦养在青藏高原东部较冷凉地区起
源于毛野养的新假说。该假说在国际上首次清楚地
阐明了养麦属两个主要栽培种类(甜养和苦养)起
源祖先种和起源地问题，也暗示养麦属分类学研究
取得了重大突破。本研究发现大野养和毛野养三叶
期过氧化物酶的谱带分别与甜养和苦养相似，而且
在聚类树上分别与甜养和苦养聚类最近，支持了
Chen(1999)的假说，为栽培养麦起源研究提供了新
的证据。
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