全 文 ：科 考 五 叙 第 4 5卷 第 1期 0 0 0 2年 1月 简 手及
红树科 6属 cP D AN和 n rD NA序列相对速率
检验及分歧时间估计
钟 扬① ` 施苏华② , 唐先华① 黄椰林② 谈凤笑② 张晓艳①③
(①中国科学院武汉植物研究所 , 武汉 43 0 7;4 ②中山大学生命科学学院 , 广州 5 10 2 75 ; ③ Pl an tB er ed ing
a n d G e n e t i c s p or g r a m
,
M i
e h ig a n s t a t e U n i v e r s i t苏 M l 4 8 8 24 , U S A
.
* 联系人 , E m a i l : 明 u at i e @ ro s e卿h i o b . ac ￡ n )
摘要 基于红树科 6 属 10 种及外类群的 cP D N A m at K 基因和 rb cL 基 因序列以及 nr D N A IT S 区序
列 , 分别构建 了分子系统发育树 . 对不同系统发育树中有关分支间的核普酸序列置换速率进行 了
差异显著性检验 . 根据相对速率检验结果 , 结合现有分子进化资料 , 推算这些属间的首次分歧时
间为 13 .2 2 5 M a 前 , 分布于 内陆的竹节树族 ( 除竹节树外 ) 与分布于海岸的红树族间的平均分歧
时间为 6 4 . 13 M a 前 , 而陆生的大叶竹节树和旁祀木间的平均分歧时间为 1.9 9 2 M a 前 .
关键词 红树科 cP D N A nr D N A m at K br c L IT s 相对速率检验 分歧时间
红树科 ( R h i z o p h o r a e e a e ) 约有 一6一 1 5 属 1 2 0 余种 , 分布于热带 、 亚热带海岸和内陆 [’ , 2 ] ,
其中我国产 6 属 ( 含作为红树林主要成分的红树族 R ih oz p h or ae e 4 属及陆生 的竹节树族
eL g
n
ot 记 ae e Z 属 ) , 共 13 种 1变种 3l[ . 由于其生境及与之相适应的形态结构上的特殊性 , 红树
科植物一直是生态学和众多相关学科研究中的一个典型类群 . 然而 , 长期以来在该科植物的系
统发育关系与进化形式方面存在颇多争议 .
目前 , 叶绿体 D N A ( e p D N A ) m a t K 基因和 r b c L 基因序列以及核糖体 D N A ( n r D N A ) I T s
区序列 已作为重要的分子性状被广泛用 于不同分类阶元上的植物分子进化与系统学研究 , 其
核昔酸置换速率及物种分歧时间的估计对研究特定类群的起源与演化亦具有重要意义 4[ 一 “ ] .
最近 , 我们 l7], ” 测定了国产红树科若干种的 m at K基因和 IT s 区序列 , 并初步进行了分子系统
发育分析 . 本文进一步选取中国红树科所有 6 属的代表种 , 分别构建了 m at K , : bc L 和 IT s 系
统发育树 . 在此基础上 , 进行了系统发育树分支间的相对速率检验 ,进而结合现有分子进化资
料 , 推算出相对速率衡定的分支间的分歧时间 .
1 材料与方法
红树科 6 属 10 种代表植物与外类群的名称 、 缩写 、 凭证标本号 、 采集地以及 G en B an k
序列收录号 , 见表 1 .
应用 c L u s AT L x 软件对各序列集分别进行排序 l8] ; 应用 PA u P 3 . 1 . 1软件包构建系统发
育树 9[] , 其中序列数据 自展 10 次 , 选取 50 % 多数一致树 l ’ ” ;] 应用 iK m ur a 两参数模型和 M E G A
1
.
03 软件包计算序列分歧度 r ” , ’ 2 , ; 应用 iL 等人 L’ 3 ,提出的相对速率检验方法 , 检验各系统发
育树有关分支间核昔酸置换速率的差异显著性 ; 分歧时间用 K/ ( Z r) 估计 , 其中 ; 为序列在特定
类群 中的平均置换速率 .
l ) S h i S
,
Z h o n g Y, H u a n g Y, e t a l
,
P h y l o g e n e t ie r e l a t i o n s h iP s o f th e R h i z o P h o r a e e a e in C h i n a b a s e d o n s e q u e n e e s o f th e
c h l o r o p l a s t g e n e o a tK a n d IT S r e g i o n s o f n u e l e a r r ib o s o m a l D N A a n d e o m b i n e d d a t a s e t
,
J M
o l E v o l
,
2 0 0 0 (待发表 )
简 宁及 第 5 4卷 第 1期 2 0 0 0 年 , 月 科 考 五 叙
表 1
种名 缩写
红树科和外类群的 cP D N A 序列 “ )
凭证标本号 采集地
木榄 B ur g u i e ar 舒m n o nr i z。 B o
竹节树 aC ar “ ia b ar ch ia at C B
大叶竹节树 ca ar zzia 君a二 i n i a foe li a C G
旁祀木 ca ar “ ia eP c int 响 ial c P
角果木 eC ir op : at gal c T
秋茄 aK n de ial ca n de l K C
山红树 尸 e zal e a lxy 夕 u n n a n e n s is p y
红海榄尺人12叩入o ar s妙 lo s a Rs
Rh i z` 〕P h o ar m a n g l e R M
P e lal c a ly丫 as c c a dr ia n s P S
壳菜果 M y ti l胡 a 一ao s e n s i s d) M L
桃金娘 Rh o d o m y rt u s t o m e n to sad ) RT
My 邝 ia n ht e s afr g ar n s d ) M F
Sh i0 4 4/ Q iu 9 7 4 30 5
Sh i0 4 5 /S h i9 704 l l s
H 9 8 12 12 02 9/ 8 12 1 20 1
Sh i0 5 7 /S h i9 704 l l Z
hZ
a n g 97 1 ] 90 2
Sh i04 6/ Q i
u 97 4 3 0 3
H 9 8 12 12 0 39/ 8 12 120 4
Q iu 9 74 3 0 6
深圳福 田自然保护 区
广东黑石顶自然保护区
云南西双版纳植物园
广东黑石顶 自然保护区
海南东寨港自然保护 区
深圳福 田自然保护区
云南西双版纳植物园
深圳福田自然保护区
G e n B a n k收录号
阴 a tK b) I T S b ) r b e L c )
A F】0 50 8 8 A F 10 5 0 84 A F《洲)67 5 4
A F 10 50 8 6 A F 10 5 0 80 A F 12 73 7 l b )
A F 12 63 7 0 A F 12 6 3 6 8 A F 12 7 37 3b )
A F 10 50 87 A F 10 5 0 79 A F 12 7 37 2 b
j
A F 10 50 89 A F 10 5 0 8 3 A F《X)6 75 6
A F 10 50 9 0 A F 10 5 0 8 1 A FOO6 7 55
A F 12 6 3 7 1 A F 12 6 3 6 9 _
A F 10 5 0 92 A F 10 5 0 8 2 _
S hi 9 70 3 0 5 4
S hi 9 704 11 3
中国科学院华南植物园 A IF 2 8 8 28
广东黑石顶自然保护区 A 1F 0 5 O93
A F 127 5 0 1
A F 105 0 8 5
U 2 6 3 35
A F0() 6 7 5 8
A FO 62 0 1
U 26 3 2 8
a ) 排序后的 m a r K 序列长度 1 15 9 b p , IT s 序列长度 6 9 o bp , r b e L 序列长度 1 3 3 5 b p : b ) 自测序列 : c ) 下载自 G e n B a n k :
d) 外类群
2 结果与分析
2
·
1 m a t K
, I T S 和 kr e L 系统发育树
基于 anI tK , r s 和 br c L 序列构建的红树科系统发育树见图 1 . 3 个系统发育树的分支形
式存在较大差别 , 而一致部分为 : ( l) 所有 6 属的代表种组成单系类群 ; ( 2) 竹节树属的两
个种 (大叶竹节树 aC ar l l i a g a cr in ia efo l ia 和旁祀木 C 夕e c r i n如 l ia ) 在 3 个树中均构成姐妹群 ,
但与另一个种 (竹节树 C b ar hc ia at ) 组成并系类群 .
KCTBGMRsPLF
CYSpBTILKBPRCN
7 7
16 2
l 8 3 l
13 4
KCsRBGYPTML
( a ) ( b ) (
c )
图 1 红树科 6 属的二爪a() 、 IT s( b) 和 功比 (C )系统发育树
分类群缩写见表 1 . 树枝上端数值为 自展数据支持率 ( % ) , 下端数值为枝长 . m at K 树 : 树长 = 61 9 , c l=0 . 8 45 , IH 习 . 15 5,
R l= 0
.
6 6 4
,
R C二 0 . 5 6 1 : IT S 树 : 树长二 1 2 3 7 , C l二 0 . 7 3 6 , H l = 0 . 2 6 4 , R l二 0 . 4 10 , R C二 0 . 3 0 2 :功比树 :树长二 2 6 2 , C l二 0 . 82 1 , H l = 0 . 17 9
R l 二 0
.
6 3 8
,
R C二 0
.
5 2 4
.2 2 相对速率检验
对各系统发育树中分支间的总核昔酸置换速率进行差异显著性检验 , 结果见表 2 . 从表中
可以发现 : ( 1) 3 种序列在 C G 一C P 分支间均能通过相对速率检验 , 即速率都是衡定的 ; ( 2 )
m at K 和 br c L 序列在竹节树族 ( 除竹节树外 ) 与红树族主要代表种构成的分支间通过了相对
速率检验 , IT S 序列则不能通过 ; ( 3 ) 只有 : cb L 树中首次分歧事件产生的分支间能通过相对
速率检验 , m at K 和 IT s 序列均不能通过 . 对不同外类群 ( 参照类群 ) , 上述结果是一致的 .
科 考 五 叙 第4 5卷 第1 期2 0 0 0年1 月 简 手及
表2 红树科 c PA D N和 nr D NA 序列的相对速率检验
序塑
m 口浅
分支1 分支2 参数类群 比较位点 (功 么桩S EH)
T IS
功乙 L
C (G
,
C )P
( CG
,
C P )
(K C
,
RS
,
G B
,
PY
,
C G
,
C P
,
C B )
(C G
,
R S
,
B G
,
PY
,
C G
,
CP
,
CB )
(C G
s
C )P
(C G
,
C )P
(P Y
,
CG
,
C )P
(P Y
,
C G
,
C )P
(P Y
,
C G
,
C P )
(PY
,
C G
,
C )P
C P
CP
(K C
,
PY
,
B G
,
R S
,
C G
,
C )P
(K C
,
P Y
,
B G
,
R S
,
C G
,
C )P
(CG
,
C )P
(C G
,
C )P
C P
C P
(K C
,
C T
,
B G
,
R M
,
P S
,
C G
,
C P )
(K C
,
CT
,
B G
,
R M
,
P S
,
CG
,
C P )
(C G
,
C )P
( CG
,
C )P
(K C
,
CT
,
BG
,
RM)
( KC
,
C T
,
BG
,
R M )
( KC
,
C T
,
B G
,
R M )
( K C
,
C T
,
B G
,
R M )
C P
CP
6 6 6
6 5 8
9 5 2
9 5 6
9 4 9
9 6 9
9 5 4
94 1
1 0 4 8
l (片2
5 1 8
5 1 7
59 6
6 0 1
6 1 8
6 13
1 13 5
1 13 5
1 2 10
1 2 10
1 14 1
1 14 1
1 2 2 9
1 22 9
1 2 19
1 2 19
一 0
.
02 7 0
土 0 , 0 17 *4
一 0
.
0 18 4士 0
.
0() 9 6
’
0
.
07 1 1
土 0 . 0 17 6 ”
0
.
07 4 6士 0 . 0 17 9 * `
0
.
0 1 3 0士 0 , 0 10 8
0
.
0 1 2 0 士0
.
0 10 7
0
、
00 9 5 士0 . 0 3 6 5
0
.
(刃 3 0 士0 . 03 7 9
一 0
、
0 0 2 3 士0 . 以 )3 7
一 0
.
(X】2 2 士0 . 以〕3 6
0
.
0 7 1 6 士0 . 0 2 8 9 . ”
0
.
06 6 7
土0
.
0 3 3 6
`
0
.
0 7 3 1土0 . 0 3 8 2 甲
0
.
0 6 1 8士0 , 04 6 3
’
一 0
.
0 0 2 9土0 , 仅】9 6
一 0
.
0 1 1 0士 0 . 0 10 9
0
.
0 0 4 9士 0 . 0 0 6 5
0
.
0 04 4士 0 . 加6 5
0
.
0 00 9士 0
.
(X】6 8
0
. 的4 4 士0 . 0 0 6 8
0
.
0 0 8 4 士0
.
0 3 8 0
0
.
0 0 1 7 士0
.
0 38 3
一 0
.
0 0 3 1士0 . 0 30 6
一 0
. 仅 )6 6 士0 . 0 30 8
0
.
0 0 1 0 土0
, 以〕3 1
0
.
0 0 1 0 土0 . 〔旧3 1
RTMLFL
CG
lCr创以双M5,1sfC翻B伽翩
R
sPCG
a) t检验 , * : p 5< % , * * : p 0< , 1% , * * * : p 1< %
么3 分歧时间估计
根据分子钟假设 , 可以通过序列间的分歧度及序列的平均置换速率来估计速率衡定分支
间的分歧时间 . 在高等植物中 , 叩 D N A m at K 基因和 br cL 基因序列的平均置换速率分别为
4 x 1 0
一 , ” ( 每年每位点碱基数 ) 与 Z x 一。 一` o [’ 4 , ’ 5 ] , n r D N A IT s 序#IJ 的平均置换速率为 4 , 5 x 10 一 , “
【’ “ 〕. 尽管这些速率在不同类群间可能存在一定变化范 围 , 但因其相对稳定而被不少类群的研
究工作采用 〔` 4 一 ’ “ ] . 据此 , 我们用上述 3 种序列分别估计了通过相对速率检验的分支间的分歧
时间 , 然后获得平均分歧时间 ( 表 3 ) . 结果表明 , 红树科 6 属 间的首次分歧时间为 13 .2 25 M a
前 , 分布于内陆的竹节树族 ( 除竹节树外 ) 与分布于海岸的红树族间的平均分歧时间为 64 . 13
M a 前 ,而陆生的大叶竹节树和旁祀木最后的平均分歧时间为 19 . 92 M a 前 .
表 3 红树科若干分支间的分歧时间 ( 单位 : Ma)
分支
首次分歧
竹节树族一红树族
C G
一
C P
” “ 之才K
K T
一一一三竺一一一一 一— 竺竺一— 一 平均分歧时间K T K , ’ l ’
0 04 6 8
句
0
,的8 2
5 8 5 0
1 0 2 5 0
.
02 2 3 24
甲
7 7
0乃5 2 g a )
0
,
0 2 7 g
C
)
O
,以】9 9
13 2
.
2 5
6 9
.
7 5
24 刀5
1 32 2 5
64
.
13
19
.
9 2
a ) e B
一
(K e
,
e毛 B G , R M , P S , e o ,e P )的估计值
b ) K C
一
(P Y, C G
,
e P贴计值与 (R S , B G )一 (P Y, C G 、 C p )估计值的平均值
e ) P S
一
( K e
,
C工 Bo , R M )估计值与 (C G , C p卜( K C ,C T, B G , R M )估计值的平均值
4 2
简 手及 第 4 5 卷 第 1期 2 0 0 0年 1 月 拼 考 连 叙
3 讨论
利用多种分子序列来估计类群间的分歧时间 , 有助于减少单一基因的估计所产生的统计
误差 [ ’ 7] . 然而 , 不 同序列通常适用于不同的分类阶元 . 例如 , IT S 序列一般用于植物种间和部
分属间的分子系统学研究 . 本项研究的结果表明 , 即使在同一属 ( c a ar il a) 的 3 个种间 , m at K
和 r s 序列的置换速率也存在着显著差异 . 在这种情形下 , 不能用已知的平均速率来估计它们
之间的分歧时间 . 换言之 , 欲利用序列间的分歧度及平均置换速率来估计分歧时间 , 相对速率
检验是一个不可缺少的步骤 .
最早发现的红树科植物化石在美国东部上白里纪西若曼尼期的 R ar it an 植物群中 , 约为
9 1 一 95 M a 前 I` 8〕. M ul le : 等人 1[ 9〕根据化石资料估计 , 东南亚地区的红树科陆生种类 (如竹节树
属和 A in s op hy “ a 属 ) 应起源于始新世约 54 M a 前 . 我们应用 cP D N A 和 nr D N A 序列推算红树
科部分类群间的分歧时间 , 为研究该科起源与演化提供了新的途径 . 值得注意的是 , 在大部分
已报道的研究中 , 利用分子数据估计的分歧时间一般早于化石资料估计 , 本文的结果也是如
此 . 由于不同分子序列估计值间的差异较大 , 因而进一步的研究工作至少需要从两个方面深
人 , 即获得并应用更多的分子资料来减少统计误差 , 以及尽可能多地利用化石记录和年代地
层学数据来校正局部分子钟 .
致谢 感谢 日本文部省数理统计研究所长谷川政美 , 美国 M i hc i ga n 州立大学桑涛 、 c ol or ad o 州立大学
文军 ,和中山大学金建华等博士提供宝贵的资料和建议 . 本工作为国家杰出青年基金 ( 批准号 :
39 8 2 51 0 4 )
、 国家自然科学基金 ( 批准号 : 39 5 70 0 52 , 39 9 70 0 57 ) 和中国科学院留学回国择优支持签金
资助项 目 .
参 考 文 献
1 H o u D
.
R h i z o P h o r a e e a e
.
F l o r a o f M a l e s i a n a
,
19 5 8
,
( 5 ) : 4 2 9 一 4 9 3
2 v a n V 1ie t G J C M
.
W 0 o d a n a t o m y o f th e R h i z o P h o r a e e ae
,
L e l d e n B o t s e ir e s
,
19 7 6
,
3 : 20 一 75
3 高蕴璋 . 中国植物志 . 第 52 卷 , 第 2 分册 . 北京 : 科学出版社 , 19 83 12 5一 14 3
4 H i l u K W, L i
a n g H
.
T h e m a t K g e n e : s e q u e n e e v a r i a柱 o n a n d a P P 1i e a ti o n i n Pl a n t s y s te m a t i e s A m J B o t, 19 9 7 , 8 4 : 8 30一8 3 9
5 C h a s e M W, S
o l t i s D E
,
o lm s t e a d R G
,
e t a l
.
P h y l o g e n e t i e s o f s e e d P l a n t s : a n a n a l y s i s o f n u e l e o t i d e s e q u e n e e s fr o m th e
P l a s t id g e n e rb e L
.
A n n M i s s o u ir B o t G a川 , 19 93 , 8 0 : 5 2 8 、 5 8 0
6 B a ld w i n B G
,
S a n d e r s o n M J
,
P o r t e r J M
,
e t a l
.
T h e I T S r e gi o n o f n u e le a r r ib o s o m a l D N A : a v a l u a b l e s o u r e e o f e v i de n e e o n
a n g io s Pe r m P h y l o g e n y
.
A n n M i s s o u r i B o t G a rd
,
19 9 5
,
8 2 : 24 7一 2 7 7
7 黄椰林 , 邱小忠 , 施苏华 , 等 . 中国主要红树科植物的分子系统发育 . 中山大学学报 ( 自然科学版 ) , 19 9 , 38( :1) 3 9 、 42
8 T h o m P s o n J D
,
G ib s o n T J
,
P l e w n i a k F,
e t a l
.
T h e C 1u s t a l X w i n d o w s i n et r af e e : fl e x i b 1e s tr a t e g i e s of
r m u l t1Ple s e q u e n e e
a l i g n me
n t a i d e d b y q u a li t y a n a ly s i s t o o l s
.
N u e l e ie A c i d s R e s
,
19 9 7
,
2 5 ( 2 4 ) : 4 5 7 6 一 4 8 8 2
9 S w o f o rd D L
.
PA U P
:
hP y l
o g e n e it e a n a ly s i s u s i n g P a r s im o n 犷 C h a m P ia g n : I 1li n o i s N a t u r a l H i s t o r y S u r v e y, 19 9 3
10 钟 扬 , 李 伟 , 黄德世 . 分支分类的理论与方法 . 北京 : 科学出版社 , 1 9 4
1 1 K im u ar M
.
A s im P l e m e th o d of r e s t i m a ti n g e v o l u it o n a r y ar te
s o f b a s e s u b s t i t u t i o n s t h or u g h e o m P a ar it v e s t u d i e s o f
n u e l e o t i d e s e q u e n e e s
.
J M o l E v o l
,
19 80
,
l ,6 :川 一 1 2 0
12 K u m ar S
,
aT m
u
ar K
,
N e i M
,
M E G A : M o l e e u l a r e v o lu t i o n a r y g e n e t i e a n a ly s i s U n i v e r s i t y P a r k : eP
n n s y !v a n ia S t a et
U n i v e r s i t y
, 1 9 9 3
13 L i P, B o u s q u e t J
.
R e l a t i v e
一 r at e t e s t of r n u e le o t i d e s u b s it t u t io n s b e t w e e n tw o 1i n e a g e s
.
M o l B i o 1 E v o z
,
29 9 2
,
9 : 1 18 5 ~ 2 18 9
14 S t e e l e K P, V i lg
a ly s R
.
P h y lo g e n e t i e a n a ly s e s o f P o l e m o n i a e e a e u s i n g n u e l e o t i d e s e q u e n e e s o f t h e P l a s t id g e n e m a tK
.
S y s t
B o t
,
19 9 4
,
1 9 : 12 6 ~ 14 2
15 A lb e r t V A
,
B a e k lu n d A
,
B r e m e r K
,
e t a l
.
uF
n e t i o n a l e o n s tr a in t s a n d r b c L e v id e n e e fo
r l a n d P 1a n t Ph y l o g e n y
.
A n n M i s s o u r i
B o t G a rd
,
19 9 4
,
8 1 : 5 3 4~ 5 6 7
16 S u h Y L
,
T h ie n B
,
R e e v e H E
,
e t a l
.
M
o le e u la r e v o l u t io n a n d P h y lo g e n e t ie lm P l i e a t i o n o f i n t e r n a l tr a n s e ir b e d s P a e e r
科 考 孟 叙 第 4 5 卷 第 1 期 2 0 0 0 年 , 月 简 报
s e q u e n e e s o f r i bo s o m a l D N A i n W i n t e r a e e a e
.
A m e r J B o t
,
19 9 3
,
8 0 : 1 0 4 2一 10 5 5
17 K u m a r S
,
H e d g e s 5 B
.
A m o l e e u l a r t i m e s e a l e fo
r v e r t e b r a t e e v o l u t i o n
.
N a t u r e
,
19 9 8
,
3 9 2 : 9 17 一 9 2 0
18 王开发 , 张玉兰 , 王永元 . 我 国红树植物花粉形态研究及其在海洋地质勘探中的意义 . 科学通报 , 19 75 , 2 0( l :) 5 18一 52 4
19 M u l l e r J
,
C a r a t i n i C
.
P o l l e n o f R h i z op h
o
ar ( R h i z o P h o r a e e a e ) a s a g u i d e fo s s i l
.
P o l le n e t S P o r e s
,
19 7 7
,
19 : 3 6 ] 一 3 8 9
( 19 9 9
一
0 4
一
2 1 收稿 , 19 9 9 一 ] o 一 10 收修改稿 )
缺铁诱导玉米根 c D N A 文库的构建及铁胁迫
基因 ( .斤介J ) 的筛选和鉴定
印莉萍① 祁晓廷① 刘祥林① 霍春雁① 白彦霞① 邱泽生① 张福锁②
(①首都师范大学生物系 , 北京 l。仪〕3 7 ; ②中国农业大学植物营养系 , 北京 10 0 0 9 4)
摘要 为了分离铁缺乏相关基因 , 构建了一个滴度为 4 . 5 X 10 5 p fu 单 g 的厄 A P 表达型缺铁胁迫玉
米根 c D N A 文库 . 通过差异筛选得到 6 个阳性克隆 . 经 N or ht er n b l ot 和 w es et m b l ot 验证在缺铁条
件下加强表达的有 fd r3 (eF 一 d e n e i e n e y 一 er l a t e d ) e D N A c l o n e .
关键词 玉米 铁胁迫 c D N A 文库 差异筛选 铁缺乏相关咖了)基因
铁是植物生长必需的微量元素之一 , 然而在我国和世界其他国家 , 因为土壤钙化而使可
利用铁元素缺乏 . 已经证实存在两种不同的铁缺乏适应机理 [ ’ ] . 机理 I 存在除禾本科以外的所
有植物中 , 此类植物通过增强膜上可诱导还原酶活性 , 增加净质子的分泌来适应铁胁迫环境 ;
禾本科植物中的机理 n , 是靠合成和分泌能鳌合 eF +3 的铁载体 (PS )lz] , 并由质膜上 的 eF +3 一PS
特异转运系统介导吸收来适应铁胁迫 . 根据 P S 分泌量由多到少可将常见作物排列为 : 大麦>
黑麦 > 小麦> 燕麦 >玉米 > 高梁 > > 水稻 3[, 4 ].
19 86 年将玉米划分为机理 n 后 , 发现缺铁诱导 玉米根分泌高铁载体一一脱氧麦根酸 5[] .
1 9 94 年 vo n iw r en 等人 l6] 又利用玉米突变体 ys l 证明了此突变体的缺铁症状是由于缺乏高铁载
体 eF ( 1 )一 sP 造成的 . w ier n 用 了两种栽培种 , 即高效铁 lA ie 和低效突变种 y , 1 , 双放射性标
记 5 9eF 一 [ ’ 4C] 一脱氧麦根酸吸收实验得出 : 两种玉米都以鳌合复合物形式吸收 eF 一D M A . 同时他
们的结果表明 ,玉米根质膜上存在高亲合和低亲合两个吸收铁系统 . y , I 对缺铁的突变反应是由
于影响 了高亲和力吸收系统所致 17] . 但 B ag u as e 等人 l8] 证明缺铁胁迫可诱导玉米根 的更多的
N A D H
一
F e ( 1 )
一
E D TA 还原酶 ,并且此酶的还原作用参与缺铁玉米根对铁元素的吸收 . 玉米铁高
效栽培品种 w F g 中并未检测到大量的高铁载体 ,但是检测到它的根细胞表面 eF (m )还原酶活性
增加 ,以及根际内 p H 值的下降 . 在生产实践中 ,玉米与花生套种于碱性土壤中 ,使花生骤改以往
缺铁失绿现象 ,证明玉米缺铁胁迫下的分泌物对双子 叶植物吸铁也有帮助 ,但机理还不清楚 9[] .
因此 ,研究玉米铁胁迫机理以培育铁高效新玉米品种是非常重要的 .
1 材料与方法
( i) 植物材料 . 对铁敏感的玉米品种 (ez a m ay : L vc 掖单 12 )用 .0 5% 一 1% (体积比 )
N a 0 C I 表面消毒 ,然后在 27 ℃萌发 36 h , 当根长 1 c m 左右时 ,在 25 ℃下用没有铁素的液体
(H oa gl an d 培养液 )培养卜eF 培养 )玉米 1 1 一 24 d . 当缺铁症状出现时 , 每日剪取根尖约 2 c m 储