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天麻种内变异不同类型的过氧化物酶同工酶及
可溶性蛋白的电泳研究
中 国 医 学科 学院
中国协和 医科大学药
用植物研究所( 北京1 。。。 94 )潘瑞乐 .徐景堂
摘 要 对天麻种内变异不同类型在不同发育阶段的过氧化物醉同工酶及可溶性蛋白进行了聚
丙烯酞胺凝胶电泳研究 ,探讨了天麻在不同发育阶段生理生化的相关性和差异性 , 结果发现天麻
种内表型变异尚未在遗传上固定下来 。 本文的研究为天麻的种下分类提供了科学的证据 。
关扭词 天麻 过氧化物醉 可溶性蛋白 凝胶电泳
天麻 aG st r o d i a 以at 口 BI . 是主产于我国
的名贵常用中药 ,入药已有两千余年的历史 ,
历代本草列为上品 。 主治头痛眩晕 、 半身不
遂 、小儿惊风等 。近代药理实验也证明其有止
眩晕 、抗惊厥 、 镇静等功效 , 用途广 , 需求量
大 、无副作用 ,深受患者欢迎 。 天麻在我国广
泛分布 , 野生及栽培遍及西南至东北各地 , 由
于遗传 、 生态及人工栽培等因素长期复杂的
相互作用 ,使天麻物种成为多变的群体类型 ,
即由多个在形态和生理等方面具有一定变异
的类型组成 ,其最突出的变异是植物体的茎
杆和花出现不同颜色 , 球茎的含水量存在差
异 。 我国学者〔` ,据此变异在植物分类学上将
其定名为天麻的五个变型 。 本文作者在进行
天麻种内杂交和调查天麻野生资源过程中 ,
发现天麻种 内变异性状很不稳定 。 为了搞清
天麻表型变异是否由遗传因素决定 ,并探讨
天麻种下分类的合理性 , 本文对夭麻种 内变
异不 同类型在不 同发育阶段 ( 白麻期 、 箭麻
期 、 抽苔开花期 )的过氧化物酶同工酶及可溶
性蛋白进行聚丙烯酞胺凝胶电泳研究 , 为天
麻种下分类提供了科学的依据 。
1 材料
白麻 : 均采集于北京西北旺药用植物研
究所天麻栽培基地 (表 1 ) 。
表 1 白麻样品
样品号 变异类型
l ~ 3 号 红杆天麻
4 ~ 5 号 绿杆天麻
6 ~ 8 号 乌杆天麻
9 ~ 1 0 号 东北天麻
箭麻和花序 : 1一 7 号样品采集于陕西宁
强县山地 (野生 ) , 8~ 15 号样品采集于北京
西北旺药用植物研 究所天麻栽培基地 (表
2 )
。
衰 2 箭麻和花序样品的来源及主要特点
样品号 变异类型 来源 主要特点
1~ 2 红杆天麻 野生 花茎红色 ,花橙红色
3 绿杆天麻 野生 花茎绿色 ,花蓝绿色
4~ 7 乌杆天麻 野生 花茎深灰色 , 花灰黄色
8~ 9 乌杆天麻 栽培 花茎深灰色 , 花灰黄色
l 。 绿杆天麻 栽培 花茎绿色 ,花蓝绿色
n 乌红杆 天麻 栽培 花茎乌红色 , 花淡灰色
1 2
. 红杆天麻 栽培 花茎红色 ,花橙红色
13
· 淡红杆天麻 栽培 花茎淡红色 , 花黄绿色
14
. 兰杆天麻 栽培 花茎深 蓝色 , 花淡绿色
15
. 淡绿杆 天麻 栽培 花茎淡绿色 , 花黄绿色
.
12 ~ 巧 号样品为天麻种内杂交后 F , 代表现型
2 方法
.2 1 样品制备
.2 1
.
1 白麻样品的制备 ;取洗净削去表皮的
白麻约 1 9 ,放入冰冻的盛有 l m l 稀释 4 倍的
浓缩胶缓冲液的研钵中 ,先将其研磨成糊状 ,
一
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《中草药 ) 1 99 6 年第 2 7 卷第 1 0 期 . 6 1 7 .
然后 移 至 离心 管 ;低 温离心 ( g 0 0 0 r /m in )
1 8m i
n ,取上清液 0 . s m l ,再加入等体积 1 0%
甘油溶液 ,即为样品液 。
2
.
1
.
2 箭麻样品的制备 :取洗净的削去表皮
的箭麻约 19 ,其它方法同白麻 。
2
.
1
.
3 花序样品的制备 ; 取抽苔开花期的花
序顶部大约 g1 ,其它方法同白麻 。
?
.
2 聚丙烯酞胺凝胶板制备 ;凝胶制备参考
哀晓华 〔2〕《植物生理生化 》一书有关 内容 ,分
离胶浓度为 7 . 5% ,浓缩胶浓度为 3% 。
2
.
3 电泳 : 每个样品点样 40 闪 , 开始电流强
度为 1 0m A , s m i n 以后 ,增大到 Z o m A , 整个
过程维持电流强度不变 , 当前沿指示剂迁移
到距离凝胶底部约 cI m 处 ,停止电泳 。 整个
电泳过程在 4℃冰箱中进行 , 约需 2 . h5 。
2
.
3
.
1 过氧化物酶同工酶的显色 : 将电泳后
的凝胶板浸入 0 . 1%联苯胺溶液中 ,滴加少
量过氧化氢 ,迅速混匀 , 进行显色 ,显色完后 ,
漂去染色液 ,将凝胶板放水中保存 。
2
.
3
.
2 可溶性蛋白的显色 :将电泳后凝胶板
浸入 0 . 1%考马斯亮兰 甲醉醋酸水溶液中 ,
于 37 ℃水浴中染色约 hl ,然后 用 20 % 甲醇
+ 7%醋酸水溶液脱色 2 ~ d3 ,不断更换脱色
液 , 至背景清 晰 , 放 入 7%醋酸水溶液 中保
存 。
3 结果
3
.
1 天麻 白麻阶段酶活性很低 ,过氧化物酶
同工酶在显色液中至少显色 l h , 才隐约可见
酶带出现 ,而且很不清晰 。此阶段可溶性蛋白
的染色较好 。 根据比移率和染色深浅绘 电泳
图谱 (图 l ) 。
3
.
2 天麻在箭麻阶段 , 其酶活性仍然较低 ,
但比白麻阶段的酶活性略高 。 过氧化物酶同
工酶在显色液 中大约 显色 3 om in 便可 见酶
带出现 ,但酶谱仍不清晰 。可溶性蛋白谱带较
白麻阶段多 。
.3 3 正在抽苔开花的花序 ,酶活性较高 ,过
氧化物酶 同工酶大约需要 15 m in , 酶带便清
晰可见 ( 图 2 ) , 不同样品过 氧化物酶同工酶
的迁移率和酶带数 (表 3 ) 。 该阶段的可溶性
·
6 1 8
·
日S
E 7
E G
E 2
E 1
1 2 3 4 5
. . 从探 ` 口较深
图 1 天麻白麻期可溶性蛋白电泳图谱
1~ 3
一红杆天订 4 ~ 5一绿杆天麻
6~ 8
一乌杆天麻 9~ 10一东北天麻
蛋 白的谱带数也较清晰 (图 3 ) 。
衰 3 不同样品过暇化物酶同工酶的迁移率和酶带擞
1 2 3 4 5 6 总酶带数
0
.
4 9
0
.
4 9
0
.
4 9
0
.
4 9
0
.
4 9 0
.
4 4
0
。
4 4
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;
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4 9 0 44
1 4 0
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4 9
0
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3 9 0
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0
.
3 9 一
0
.
3 9 一
一 0 . 3 4
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一 0 . 3 4
0
.
3 9 0 34
0
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.
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.
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.
3 9 0
.
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一 0 . 3 4
一 0 . 3 4
一 0 . 34
一 0 . 34
1 5 0 4 9 一 一 0 . 34 一 一 2
4 小结与讨论
4
.
1 酶谱变化与天麻生长过程存在一定的
相关性 。 夭麻在 白麻和未抽苔的箭麻阶段生
长缓慢 ,生理生化代谢低下 ,许多酶基因和蛋
白基因处于休眠和半休眠状态 ,故表现为酶
带数少 , 酶活性低 ;而抽苔开花的花序 , 生长
快 ,代谢旺盛 , 酶基因处于高度活化状态 ,表
鞠助吻E1
图 2 天麻不同变异类型过级化物的同工酶电泳图谱
1一 2一红 杆天麻 3、 1 0一绿杆天麻 4 ~ 9一乌杆天麻 n 一乌红杆天麻 12一红杆天麻 1 3一淡红杆天麻 14一蓝
杆天麻 15一淡绿杆天麻
颜色 :同图 1
图 3 天麻不同变异类型可溶性蛋白电泳图谱
1 ~ 2
一红杆天麻 3、 1 0一绿杆天麻 4一 9一乌杆天麻 1卜乌红杆夭麻 12一红杆天麻 31 一淡红杆天麻 14一蓝
杆天麻 巧一淡绿杆夭麻 颜色 :同图 1
现为酶带数多 ,酶活性高 。 文献报道川 , 天麻 发育过程是遗传信息在时间 、 空间顺序表达
完成一代生活史的 24 个月中 ,从抽茎到开花 的过程 。
结果约 2 个月左右 , 而平均花期仅 13 d 左右 , 4 . 2 从图 1 可以看出 : 天麻 白麻期不同个体
其余时间都在土壤中渡过 , 说明天麻在抽苔 的蛋 白电泳图谱是不完全相同的 ,但是主要
开花期生长是很迅速的 。 同时也说明生物的 的 6 条带 E l 、 E Z 、 E 3 、 E 6 、 E 7 、 E 。 是 完全一样
《中草药 ) 1 9 9 6 年第 2 7 卷第 10 期 一 6 1 9 -
的 。 仅几条染色浅的带和细带如 :E` 、 E S、 1E 0、
E
I, 存在差异 。 同一表型的植株如 : 1 ~ 3 号
(红杆 ) 、 4~ 5 (绿杆 ) 、 6 ~ 8 (乌杆 ) 、 9一 1 0 (东
北产 ,表型红杆 ) ,其蛋白电泳图谱也不相同 ,
但不 同表型的植株 , 如 : 5 号 (绿杆 )和 9 号
(东北 )及 6 号 ( 乌杆 )和 10 号 (东北 )等却是
一样的 。
4
.
3 从图 2 可以看出 :天麻种内变异不同类
型的过氧化物酶同工酶谱是比较相似的 。 E l
和 E ; 带普遍存在于天麻物种中 ; E : 和 E 3 随
机出现在不同的植株 , 且频率较高 ; E S 和 E 6
两条带出现的频率较小 ,仅个别植珠中存在 。
同一表型的植株 ,如 : 1 、 2 、 12 号三样品都为
红杆天麻 , 但其酶谱是不同的 ; 3 、 10 都为绿
杆天麻 , 其酶谱也不相同 。 不同表型的植株
如 ; 7( 乌杆 ) 、 1 0( 绿杆 )酶谱都是一样的 , 5( 乌
杆 ) 、 1 5( 淡绿杆 )酶谱也是一样的 。
.4 4 从图 3 可以看出 ,天麻种内各个变异类
型 l 一 15 号样品的花序可溶性蛋白电泳图谱
也很相似 ,仅一些弱带和窄带存在差异 。谱带
的差异与表型差异也是没有必然联系的 。
.4 5 根据上述结果可知 , 天麻物种的过氧化
物酶同工酶存在较丰富的多样性 , 且表型变
异和酶谱差异是不一致 的 , 相同的表型不一
定表现相同的酶谱 , 而不同的表型有 时则 出
现相同的酶谱 。 同工酶是基因的直接产物 ,能
较准确地反应基因的存在状况和表达规律 ,
说明天麻物种在表型和遗传中都存在一定的
可塑性 。 同一种基因型在不同环境条件下发
育出不同的形态表型 ;相同的形态可能包括
不同的基因型 。
4
.
6 在分类学上 , 对于种内的多样性在多大
程度上才能加以确认 , 目前尚没有明确的标
准 。但是 , 可根据的生物对某种特定环境条件
的影响的反应 ,并且以某种方式在表型上和
遗传上 固定下来 , 才能在种 内某一级将分类
群加以肯定`弓· ” , 。本文实验结果表明天麻种内
的表型变异尚未在遗传上固定下来 , 因此 ,前
人对天麻种内变异所进行的变型分类等级肯
定是否成立有待于进一步研究 。
今 考 文 献
1 周 弦 ,等 . 云南植物研究 , 1 983 , 5( 4) : 3 61
2 袁晓华 . 植物生理生化实毅 . 北京 : 高等教育出版社 ,
19 8 3
3 徐锦堂 ,等 . 中国医学科学院学报 , 19 89 , n ( 4) : 2 37
4 肖小河 . 中草药 , 2 9 8 9 , 20 ( s ) : 4 2
5 H
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E
. 斯特里特编 ,石铸等译 . 植物分类学概论 . 北京 : 科
学出版社 , 1 98 6 . 1
( 1 9 9 5
一
0 7一 1 4 收稿 )
S t u d i e s o n t h e P e r o x i d e I s oe n z y m e a n d t h e S o l u b l e P r o t e i n o f V a r i o u s T y碑 5 o f
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B y m e a n s o f p o l y a e r y la m i d e g e l s la b e le e t r o p h o r e s i s
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《中国生化药物杂志 》征订启事
《中国生化药物杂志 )}( 原名《生化药物杂志 ) 为全国生化制药情报中心站编辑出版的技术性刊物 ,主要内
容有 : 新生化药物 (动物 、 植物 、微生物及海洋生物等来源 ) ;动物资源的利用 ;生化药物剂型研究 ;新工艺 、 新技
术 、 新材料的应用及工艺改革 ; 先进生化制药设备和仪器的推广和应用 ;开发生化制品的新途径 ; 生化药物的
理化分析 、 药理学和临床医学 ; 生化制药工业管理等 。
国内统一刊号为 C M 32 一 135 5/ B , 双月刊 , 16 开本 54 页 , 国内外公开发行 , 双 月 20 日出版 ,并可刊登广
告 , 每期定价 .6 0 元 ,可在全国各地邮局订阅 ,邮发代号 28 一 2 3 3 . 国外发行代号 BM 4 561 。
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