全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 31(2)：233— 238 2011年 3月
DOI：10．3969／j．issn．1000—3142．2011．03．018
荞麦属种质资源发芽种子酯酶同工酶研究
张以忠 ～，陈庆 富
(1．贵州师范大学 生命科学学院 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对荞麦属 8个种(含大粒组 7个 和小粒组 1个)33份材料发芽种子的酯酶同
工酶进行了研究。结果表明：酯酶同工酶不 同酶带合计 22条 ，不同物种的酶带数 4到 8条。其 中，甜荞有 8
条带，苦荞为 7条。酶带及聚类分析表明，大粒组荞麦种的谱带与细野荞等小粒组荞麦种间差异极大 ，甜荞和
苦荞酶带分别与大野荞和毛野荞相似 ，并分别与 F． egns r 彻 “m和 F．pilus聚类最近 ，支持 F．megaspar—
tanium和 F．pilus可能分别是甜荞和苦荞祖先种的假说 。
关键词 ：甜荞 ；苦荞；野荞 ；酯酶同工酶；系统关系
中图分类号 ：Q945文献标识码 ：A 文章编号：1000—3142(2011)02 0233—06
Esterase isozyme on sprouting seeds
of genus Fagopyrum
ZHANG Yi—Zhong 一．CHEN Qing-Fu
(1．Institute of Plant Genetics and Breeding，School oJ Biological Technology and Engineering，C,uizhou Normal
University，Guiyang 550001，China；2．Department of Environment and Li Science，Bijie Colege，Bijie 551700，China)
Abstract：The esterase isozyme of thirty-three collections of cultivated and wild buckwheat belonging to eight species
of genus Fagopyrum including seven species in the big-achene group and one species in the smal—achene group were
studied by means of polyacrylamide gel eletrophoresis(PAGE)．The results showed that there were twenty-two dif—
ferent bands of esterase isozyme，with a range from four bands to eight bands among different buckwheat species．F．
esculentum and F．tataricum had eight bands and seven bands，respectively．The variations of esterase isozyme zymo—
graph were much great among different buckwheat species but less in the same species．The results of the zymograph
analysis and the clustering showed that there were great differences of zymographs between the big-achene group and
the smal—achene group and that F_megaspartanium and F．pilus were close in clustering tree to F．esculentum and
F．tataricum，respectively，supporting Chen’S hypothesis that F．megaspartanium and F．pilus might be the ancestor
species of F．esculentum and F．tataricum，respectively．
Key words：common buckwheat；tartary buckwheat；wild buckwheat；esterase isozyme；phylogeny
酯酶同工酶具有 明显 的种属、组织和发育阶段
特异性 ，在一定程度上反应植物的系统发生(胡能书
等，1985；刘至斋等 ，2004)。同工酶作为基 因表达的
产物，其酶谱的差异能够很好衡量种间的亲缘关系，
也可揭示种问 、种内在进化过程中的变异程度(杨尧
军等 ，2006；陈朝武等 ，2006)。利用 同工酶技术探讨
植物的亲缘 关系是一种较为 可靠的手段 (铁军 等，
2005；李惠敏等 ，2007；张以忠等，2008b，C，d，e)。
收稿 日期 ：2010 05 08 修回日期：2O10一l0—09
基金项目：国家自然科学基金(31060207)；贵州省动植物育种专项(黔农育专字[2010]023号)；贵州省农业攻关项目[Supported bytheNational Natu
ral Sclence Foundation of China(31060207)；Special Project of Guizhou Animal and Plant Breeding(2010—023)；Key Agricultural Technology Research and
Development Project of Ouizhou]
作者简介 ：张以忠(1 977一)，男，贵州毕节人，博士研究生 ，副教授 ，从事生物学等课程的教学和养麦科研工作 ，(Email)z8300300@163．CON。
通讯作者 ：陈庆富，教授，从事植物遗传、进化与育种研究，(E mail)cqfl 966@163．corn。
234 广 西 植 物 31卷
荞麦 (Buckwheat)属蓼科 (Polygonaceae)荞麦
属 (Fagopyrum)，有甜 荞 (F．esculentum)和苦 荞
(F．tataricum)两个栽培种。早在 1913年 Gross对
中国的荞 麦种进 行 了系统 分类 (Ye等，1992；
Ohnishi等，1996)。Steward(1930)和 Ye等 (1992)
对亚洲的蓼科植物进行了划分 ，列出了 1O个荞麦种
类(其中 1个种后来被认为是蓼属种)，Ye等 (1992)
的分类工作证实了 Steward的种类并重新进行了划
分 。Ohnishi等(1996)提 出了原产 中国的 3个新 的
小粒组种类。Chen(1999a，b)发现并描述 了中国的
3个新的大粒组种类 。到 目前为止 ，荞麦属种类约
有 15个 自然物种和 1个人工合成种类 。其 中 6个
自然种和 1个人工合成种类属于大粒组，即：F．gS—
culentum 、F．tataricurn、F．zuogongense、F．rnegas—
partanium、F．pilus、F．cymosum 和 F．giganteum
(Lee等，1994)。其中多年生的二倍体 F．megas—
partanium、二倍体 F．pilus、异源 四倍 体 F．cymo—
SUm由于形态相似被称为金荞复合物(F．cymosum
complex)。9个种属于小粒组 ，包括 F．gracilipes、
F．1eptopodum 、F．statice、F．Capillatum、F．calli—
anthum、F．gilesii、F．pleioramosum、F．1ineare和
F．urophyllum。两 个组 间遗传 差 异 很大 (Chen，
1999a，b，2001b；Chen等 ，2004)。
关于栽培荞麦起源 ，一般认 为多年生花柱异长
的金荞是栽培荞麦的祖先，而且金荞 、甜荞和苦荞在
分 类 学 上 关 系 较 近 (Hedberg，1946，Campbell，
1976)。最 近 的 研 究 (Chen，1999a，b；Chen等，
2004)表明，F．megaspartanium与甜荞、F．pilus与
苦荞分别在形态学、同工酶 、染色体核型上相似 ，而
且彼此可杂交性较高，F．megaspartanium、F．pilus
可能分别是甜荞和苦荞的祖先种。
目前国内外对荞麦同工酶的研究主要有过氧化
物酶同工酶(赵钢等，1990；高洪君等 ，1994；张以忠
等，2008a，b，c)、谷草转氨酶同工酶 (Chen等，2004；
张以忠等，2008d)等研究，而在荞麦酯酶同工酶方面
的研究 ，仅有王转花等(1998)对甜荞和苦荞干种子
酯酶同工酶 、Chen(1999a)对 7个 荞麦种类 干种子
的酯酶同工酶以及张 以忠等(2008e)对荞麦三叶期
幼叶的酯酶同工酶等研究 。本研究对荞麦属所有大
粒组种和部分小粒组种的发芽时期酯酶同工酶进行
研究，以期为荞麦属种问系统关系、栽培养麦起源与
演化、荞麦遗传育种等研究提供参考。
1 材料与方法
1．1试验材料
试验材料的名称、编号、种名、倍性、原产地、代
号等见表 l。所有试验材料全部 由贵州师范大学生
命科学学院植物遗传育种研究所提供 。
1．2试 验方 法
1．2．1种子发芽和样品制备 荞麦种子用 0．125％
新洁尔灭消毒 30 S，自来水冲洗，放入培养皿中的湿
润滤纸上，在 25。C光照培养箱 中保湿培养 。待芽长
到约 2 cm 时，剥去瘦果皮 ，称取 0．5 g发芽种子加
0．8 mL提 取 液 (0．1 mol／I Tris—HC1缓 冲 液，
pH7．5)、0．96 g聚乙烯基吡咯烷酮 (PVPP)和 0．5
g石英砂 ，冰浴研磨至匀浆 ，于 4℃下 1 650 g离心
20 rain。上清液置一24℃下保存备用 。
1．2．2凝胶 电泳 用聚丙烯酰胺垂直板凝胶电泳，
分离胶浓 度 8．5 (pH8．9)，浓 缩胶 浓 度 5．16
(pH6．3)，胶板为 20 em×12．5 em×0．23 cm，每个
样品槽加 样 6O L。4℃下进 行 电 泳，起始 电压
100V，2 h后加至 200 V。染色参考 Chen(1999a)及
胡能书等(1985)，并稍加改动。具体方法为：电泳完
毕并经双蒸水冲洗 3次 的凝胶放人 pH6．0的磷酸
盐缓冲液(配方为 ：取 31．43 g NaH PO ·2H ()定
容到 1 000 mI 记为 A液，再取 71．66 g Na2 HPO4
· 12H O定容到 1 000 mL记为 B液。然后取 A液
460 mL+B液 40 mL+双蒸水 500 mL，并用 1 mol／
L NaOH调 pH6．O)中，37℃下保温 30 min后倒出
缓冲液 ，换上 染 色液 (配方 为 ：10 mI 0．2 mol／L
Na2HPO +50 mI 0．2 mol／I NaH 2PO4 4-40 mL
双蒸水+坚牢蓝 RR盐 0．2 g，充分搅拌溶解过滤待
用)。置 37℃下保温 50 rain，倒 出染色液 ，用 自来
水冲洗 ，拍照后放人 7 的乙酸中保存。
1．3数据分析方法
用系统聚类法 ，先将各样品看成一类，有酶带数
计为 1，无酶带计为 0，用 SPSS11．1软件分析 ，利用欧
氏距离计算样品间距离，用最短距离法计算类群问
距离 ，按系统聚类分析法对收集系进行聚类分析。
2 结果与分析
从图 1看出，共有酯酶同工酶谱带 22条 。根据
谱带的分布特征，可分为 3个区，即 A区(EST 1一
2期 张以忠等 ：荞麦属种质资源发芽种子酯酶同工酶研究 235
6)，B区(EST 7-l1)，C区(EST 12—22)。甜荞(ES1—
6、8 11)共 8条带 (EST一3、4、5、12、14、17、18、20)。
其中，有 5条带 (EST 3、4、5、14、18)为共有带，其余
带(EST一12、17、2O)在甜荞不 同收集系之 间存 在变
异。苦荞(TAl一12，14，15)共 7条带 (EST一2、5、l0、
l3、17、21、22)，有 4条共有带 (EST一2、5、10、13)，其
余带(EST—l7、21、22)在苦荞不同收集系之间存在
变异。F．zuogongense(ZU1)，共 4条谱带(EST 4、
5、17、19)。F．pilus(PI1)，共 5条谱带(EST一5、10、
13、19、21)。F．giganteum (GI1、2)，共 7条 带
(EST一3、5、7、9、15、16、20)，有 5条带 (EST 5、7、9、
15、16)为共有带 ，2条带 (EST一3、20)在不同收集系
表 1 供试荞麦材料
Table 1 Buckwheat accessions used in this study
间存在变异。F． egaspartanium(ME4)，共 4条带
(EST 1、4、5、l8)。F．gracilipes(GR1)，共 4条带
(EST一6、7、8、11)。 F．esculentum var．homotropi—
CUre(HO1)，共 6条带(EST一3、4、5、15、16、18)。F．
fymosum(CY1)，共 4条带(EST一5、10、16、20)。
根据酶带在各 区中的分布情况 ，参试荞麦材料
可分为三种类 型。类型 l：B区无带 ，A 区有谱 带
EST一5，包 括 甜荞 、F．megaspartanium(ME4)、F．
zuogongense(ZU1)、F．esculentum var．homotropi
f (HO1)。类 型 Ⅱ：B区 1 3条带 ，A 区有 谱带
EST一5，包 括 苦 荞 、F．pilus(PI1)、F．cymosum
(CY1)、F．giganteum(GI1，2)。类 型 Ⅲ：B区有 4
条较深的带 ，A区无带 ，仅有 F．gracilipes(GR1)。
从上述 分 析 看 出，甜荞 、F．megaspartanium、
F．zuogongense、F．esculentum var．homotropicum
都 属 于 类 型 I，苦 荞 、F．pilus、F．cymosum、F．

2期 张以忠等 ：荞麦属种质资源发芽种子酯酶同工酶研究 237
带分别与甜荞和苦荞的相似。王转花等(1998)利用
荞麦干种子研究了甜荞和苦荞的酯酶同工酶，结果
发现苦荞有 4个不同谱带，甜养有 3个不同谱带 ，并
发现苦荞的酯酶同工酶在种内存在一定变异 ，甜荞
种 内差异较小 。张以忠等(2008e)研究 了荞麦属所
有大粒组种和部分小粒组种三叶期幼叶的酯酶 同工
酶，共发现了 31个不 同的酯酶同工酶酶带 ，其中甜
荞有 8条带 ，而苦荞 为 9条 。认为酯酶同工酶在 同
一 种不同品系之间变异很小 ，但在不同种 间表现 出
明显的差异。同时发现 F．megaspartanium 和 F．
pilus的谱带分别与甜养和苦荞的相似。本研究对
荞麦属所有大粒组种和 1个小粒组种进行了种子发
芽期的酯酶同工酶研究，结果发现的酯酶谱带数 22
条，甜荞有 8条带，而苦养有 7条。其谱带数和酶带
的位置与上述研究均有差异 ，这可能是本研究与上
述研究材料 的生育期 不同基 因表达存 在差异 的原
因。本研究还发现发芽荞麦种子的酯酶同工酶无论
是种间还是种内都有一定的变异 ，以种间变异最大 。
另外，F．megaspartanium 和 F．pilus的谱带分别
与甜荞和苦荞的相似，而且在聚类树上分别聚得最
近，这些结果与 Chen(1999a，b；2001b；2004)以及与
张以忠等(2008b，c，d，e)的研究结果一致 。
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图 2 荞麦发芽种子酯酶同工酶聚类图
Fig．2 Clustering of esterase isozyme zymographs
of sprouting seeds of buckwheat
目前 ，国内外对荞麦属种 间系统关系及栽 培荞
麦起源上有一定的争议。赵钢等 (1990)的过氧化物
同工酶研究认为，栽培荞麦由金荞进化而来，金荞是
栽培养 麦 的祖 先种 。Ohnishi(199l，2007)认 为金
荞、甜荞、苦荞的亲缘关系很远，金荞不可能是栽培
荞麦的祖先种。Chen(1999a，b)和 Chen等 (2004)
根据生殖生物学、细胞学、同工酶、种间杂交等分析
结果，将金荞复合物剖分为三个种类即二倍体大野
荞、二倍体毛野荞、异源四倍体的金荞，并认为：大野
荞是甜荞 的祖先种 ，毛野荞是苦荞 的祖先种。本研
究结果支持 Chen(1999a，b)及 Chen(2001)的假说
— — F．megaspartanium 和 F．pilus分别是甜养和
苦荞祖先种 。
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