全 文 ：收稿日期:2011 -06 - 11
基金项目:安徽省高校青年教师资助项目(2006 jql194 )。
作者简介:舒英杰(1973 - )男 ,湖北阳新人;讲师 ,在读博士研究生 ,主
要从事蔬菜育种与种子学方面的研究 , E-mail:xuanxu-
an051010@163. com。
8份不结球芸薹属蔬菜种质的 POD 、SOD和 EST同工酶比较分析
舒英杰 , 　周玉丽 , 　赵晓雪 , 　邓倩妹
(安徽科技学院 , 　安徽 凤阳 233100 )
摘要:采用垂直平板聚丙烯酰胺凝胶电泳技术 ,对 8 份不结球芸薹属蔬菜种质的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶
(SOD)和酯酶(EST)3 种同工酶进行了分析研究 ,并利用聚类分析的方法探讨其亲缘关系。结果表明 , 8 份不结球芸薹
属蔬菜种质的 POD同工酶分离出 3 条酶带 ,其中 p 3 为 8 份种质所共有酶带 , p 2 为 2 份芥菜种质特有酶带;SOD同工酶
共分离出4 条酶带 ,其中 s 1、s 2 和 s 3 为共有酶带 , s 4 为 2 份芥菜种质特有酶带;EST 同工酶共分离出 5 条酶带 , 其中
e1 、e 2、e 4 和 e 5 为共有酶带 , 2 份芥菜种质缺失 e3 酶带。在遗传距离0. 66 处可将8 份不结球芸薹属蔬菜种质分为芸
薹种蔬菜和芥菜种蔬菜两大类。
关键词:　不结球芸薹属蔬菜;POD同工酶;SOD同工酶;EST同工酶;聚类分析
中图分类号:　S 634. 4　　　文献标志码:　A　　　文章编号:　1001 -4705(2011)10-0025-04
Comparative Study on Isoenzymes of Peroxidease , Superoxide Dismutase
and Esterase in Eight no-heading Brassica Vegetables Germplasms
SHU Ying-jie , ZHOU Yu-li , ZHAO Xiao-xue , DENG Qian-mei
(Anhui Science and Technology University ,Fengyang 233100 , China )
Abstract:Isoenzymes of Peroxidease (POD ), Superoxide dismutase (SOD )and Esterase (EST )in eight no-
heading brassica vegetables germplasms were studied by polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE). The spe-
cies relation of eight no-heading brassica vegetables germplasms were analyzed by clustering. The results
showed that 3 peroxidases ,4 superoxide dismutase and 5 esterase were separated , p 2 of peroxidases and s 4 of
superoxide dismutase were the particular enzyme bands in Brassica juncea , other enzyme bands were common
in Brassica campestris and Brassica juncea. Brassica campestris and Brassica juncea of eight no-heading bras-
sica vegetables germplasms could be separated when genetic distance was 0. 66 , each group had obvious differ-
ent enzyme bands of POD ,SOD and EST.
Key words:　no-heading brassica vegetables ;POD isozyme;SOD isozyme;EST isozyme;cluster analysis
　　不结球芸薹属蔬菜属于十字花科芸薹属 ,主要包
括芸薹种的白菜亚种 、芜菁亚种 ,甘蓝种的羽衣甘蓝 、
芥蓝 、球茎甘蓝和芥菜种的叶用芥菜 (雪里蕻 )、茎用
芥菜(榨菜)和根用芥菜(大头菜 )等蔬菜 ,是蔬菜中的
一大类 , 在蔬菜的周年供应中具有举足轻重的作
用 [1 ] 。不结球芸薹属蔬菜种类多 、分布广 、栽培普遍 ,
随着蔬菜种质资源的广泛交流和相互引种 ,不结球芸
薹属蔬菜的种类越来越多 ,相互之间的亲缘越来越复
杂 ,所以通过生化或分子手段探清不结球芸薹蔬菜的
亲缘关系显得十分必要。
同工酶技术作为一项较为成熟的技术 ,在植物的
遗传进化 、种质鉴别 、纯度检验等方面有较为广泛的应
用 [2 ～7 ] 。同工酶可以从蛋白质水平上显示种质资源的
遗传多样性 ,属单显基因控制 ,在植物器官中普遍存
在 。同工酶电泳是一种不受环境条件制约的快速且相
对廉价的测试技术 ,通过分析同工酶的不同谱带 ,可以
鉴定同一物种不同种质之间的遗传差异 [6 ] 。本实验
以 8份不结球芸薹属蔬菜种质为材料 ,通过对过氧化
物酶(POD)、超氧化物歧化酶 (SOD )和酯酶 (EST )的
检测分析 ,以期在同工酶水平上探讨 8 份不结球芸薹
属蔬菜种质间的亲缘关系 。
1　材料与方法
1. 1　材　料
供试材料是由本课题组收集保存的形态差异较大
的 8份芸薹属蔬菜种质 ,具体信息见表1 。
25
研究报告　　舒英杰 等:8 份不结球芸薹属蔬菜种质的 POD、SOD和 EST 同工酶比较分析
DOI 牶牨牥牣牨牰牭牴牥牤j 牣cnki牣牨牥牥牨牠牬牱牥牭牣牪牥牨牨牣牨牥牣牥牰牰
表 1　8 份不结球芸薹属蔬菜种质简介
种质代号 种质名称 种质类型 种质来源
A 华宝一号 小白菜 山东宁阳
B 十月红 紫菜苔 湖北武汉
C 金雪球 乌塌菜 安徽合肥
D 凤尾辣菜 芥菜 江苏徐州
E 精选雪里蕻 芥菜 辽宁新民
F 淮南黄心乌 乌塌菜 河南郑州
G 小叶高杆白 小白菜 山东宁阳
H 五月慢 小白菜 安徽合肥
1. 2　酶液制备
于莲座期分别取各种质幼嫩心叶 0. 5 g 左右 ,加
入 1. 5 ml 0. 65 mol /L 的 Tris-柠檬酸缓冲液 (pH 8. 2 )
于预冷研钵中匀浆 ,5 000 r /min离心5 min ,取上清液 ,
于 - 20 ℃冰箱中保存备用。
1. 3　同工酶电泳
POD 、SOD 和 EST 同工酶分离 、染色参照文献
[8 ] 、[9 ]的方法。
1. 4　聚类分析
对各份种质 POD 、SOD和 EST 的同工酶带进行辨
认 ,多态性出现记为 “1 ”,缺失记为 “0 ” ,用DPS统计软
件多元分析中的 0 - 1 数据系统聚类 ,采用 jaccard 聚
类距离和类平均法进行聚类。
2　结果分析
2. 1　不同种质 POD同工酶谱的酶带及迁移率差异
不同芸薹属蔬菜种质叶片的 POD同工酶电泳图
谱见图 1和表2 。由图可见 ,8份芸薹属蔬菜种质叶片
共分离出 3 条 POD同工酶带 ,酶带依次命名为 p 1 、
p 2 、p 3 ,可分为 Ⅰ (Rf <0. 1 )和 Ⅱ (Rf:0. 2 ～0. 4 )2 个
酶区。 Ⅰ区只有 1条酶带 , Rf为 0. 093 ,除在种质 B中
活性较强外 ,在其它种质中均较弱 ,种质 A 缺失此酶
带 。 Ⅱ区有 2条带 ,Rf分别为0. 274 和0. 320 ,其中只
有种质 D和 E 有酶带 p 2 , p 3 除种质 A 的活性较弱
外 ,其他种质 p 3的活性均较强 。p 2只出现于2 份芥
菜种质中(种质 D和 E),可以作为鉴别芥菜种和甘蓝
种的特征酶带。
图 1　8 份不结球芸薹属蔬菜种质的 POD 同工酶图谱
表2　不同芸薹属蔬菜种质叶片 POD同工酶酶带
种质代号 　　　　　　　　　酶　　带　　　　　　　　　
p 1 p2 p 3
A - - +
B + - +
C + - +
D + + +
E + + +
F + - +
G + - +
H + - +
　注:表中 “ +”表示该种质该酶带出现 , “ - ”表示该种质该酶带不出
现。下同。
2. 2　不同种质 SOD同工酶谱的酶带及迁移率差异
不同芸薹属蔬菜种质叶片的 SOD同工酶电泳图
谱见图 2和表3 。由图和表可知 ,8份芸薹属蔬菜种质
叶片共分离出 4 条 SOD 同工酶带 ,酶带依次命名为
s 1 ～s 4 ,Rf分别为 0. 061 、0. 427 、0. 536 和 0. 611 ,4 条
酶带可分为 Ⅰ区 (Rf <0. 07 )、Ⅱ区 (Rf:0. 427 )和 Ⅲ区
(Rf >0. 5)3个酶区 。 Ⅰ酶区中的 s 1 ,除种质 G和 H
酶活性较弱外 ,其他种质酶活性均较强;Ⅱ酶区中 s 2
的酶活性在不同种质中差异不明显;Ⅲ酶区有 2 条酶
带 , s 3 除种质 B和 H酶活性较强外 ,其他种质酶活性
差异不明显 , s 4只出现于种质 D和 E 中 (2份芥菜种
质 ),所以 s 4与 POD同工酶带中的 p 2一并可以作为
鉴别芥菜种和甘蓝种的特征酶带。
图 2　8 份不结球芸薹属蔬菜种质的 SOD同工酶图谱
表 3　不同芸薹属蔬菜种质叶片 SOD同工酶酶带
种质代号 　　　　　　　　　酶　　带　　　　　　　　　
s1 s 2 s 3 s4
A + + + -
B + + + -
C + + + -
D + + + +
E + + + +
F + + + -
G + + + -
H + + + -
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第 30 卷　第10 期　2011 年 10 月　　　　　　　　　　　种　子　(Seed)　　　　　　　　　　　Vol. 30　No. 10　Oct. 　2011
2. 3　不同种质 EST 同工酶谱的酶带及迁移率差异
由图3 和表 4 可知 , 8份芸薹属蔬菜种质叶片共
分离出 5条 EST同工酶带 ,酶带依次命名为e 1 ～e 5 ,
Rf分别为0. 067 、0. 127 、0. 245 、0. 351 和0. 412 ,5 条酶
带可分为 Ⅰ区 (Rf <0. 15 )、Ⅱ区 (Rf:0. 245 )和 Ⅲ区
(Rf >0. 35 )3 个酶区 。 Ⅰ酶区有 e 1和 e 2二条酶带 ,
不同种质间 e 1酶活性差异不明显;e 2 种质 A 、B和 C
酶活性较强 ,种质 D酶活性最弱 ,其他种质酶活性一
般 。 Ⅱ酶区只有 e 3 一条酶带 ,其中种质 D和 E 无此
带 ,其他种质酶活性均较弱 。 Ⅲ酶区有二条酶带 e 4
和 e5 , e 4酶活性最强的是 B 、C 和G种质 ,最弱的是D
和 E 种质 ,其他种质差别不明显;e 5 酶活性除种质 C
和 G较强外 ,其他种质均较弱且差异不明显。
图 3　8 份不结球芸薹属蔬菜种质的 EST 同工酶图谱
表4　不同芸薹属蔬菜种质叶片 EST同工酶酶带
种质代号 　　　　　　　　　　酶　　带　　　　　　　　　　
e 1 e 2 e 3 e 4 e 5
A + + + + +
B + + + + +
C + + + + +
D + + - + +
E + + - + +
F + + + + +
G + + + + +
H + + + + +
2. 4　8种不结球芸薹属蔬菜种质的 POD 、SOD和 EST
同工酶的聚类分析
　　将每张同工酶胶板上的谱带根据有无转化为二项
数据 ,据此对供试的 8份不结球芸薹属蔬菜种质进行
聚类分析 ,结果见图4 。一般而言 ,在聚类分析树状图
中 ,距离比较远或聚在不同类型的种质 ,其亲缘关系越
远或性状差异较大 ,其相互杂交时杂种优势较强[ 10 ] 。
从图4 可以看出 ,在类平均距离 0. 53处可将 8 份种质
分为3 类 ,种质 A 、C 、F 、G 、H被聚为 1类 (主要是乌塌
菜和小白菜 ),B单独分为 1类 (为紫菜薹), D 、E种质
被聚为另1 类 (芥菜 )。在类平均距离 0. 66 处可将 8
份种质分为 2类 ,A 、C 、F 、G 、H 和 B 属于一类 , D和 E
属于另一类 。
图 4　8 份不结球芸薹属蔬菜种质基于 POD、SOD和
EST同工酶的聚类图
综合基于 POD 、SOD和 EST同工酶带的聚类结果
和传统的植物学与栽培学分类结果 ,认为在类平均距
离 0. 66 处将 8份种质分为 2 类更恰当 。传统植物学
和栽培学分类认为 ,乌塌菜和紫菜薹均属于十字花科
芸薹属芸薹种白菜(小白菜 )亚种的 2 个变种 ,应属于
一类 ,而芥菜属于十字花科芸薹属芥菜种 。
另外 ,从 8 种芸薹属蔬菜的 POD 、SOD和 EST 同
工酶聚类结果可看出 ,乌塌菜与小白菜 (C 、F 和 A 、G 、
H )的亲缘关系比紫菜薹 (B )与小白菜的亲缘关系更
近 。在以其他指标为依据的分类中 ,是否有同样的结
果 ,有待进一步验证。
3　小结与讨论
3. 1　小　结
8份不结球芸薹属蔬菜种质的 POD同工酶共分
离出3 条酶带 ,其中 p 3 为8份种质共有酶带 ,p 2为 2
份芥菜种质特有酶带;SOD同工酶共分离出4 条酶带 ,
其中 s 1 、s 2 和 s 3为共有酶带 , s 4 为 2份芥菜种质特
有酶带;EST 同工酶共分离出 5条酶带 ,其中 e 1 、e 2 、
e 4和 e 5为共有酶带 ,2 份芥菜种质缺失 e 3 酶带。在
遗传距离0. 66处可将 8 份不结球芸薹属蔬菜种质分
为芸薹种蔬菜和芥菜种蔬菜两大类。
3. 2　讨　论
同工酶分析可作为研究不同种质之间亲缘关系的
一种方法 ,将其应用于植物的分类和鉴别亲缘关系的
远近有一定的科学依据 ,酶谱越相近 ,物种亲缘关系也
越近[ 10 ] 。区炳庆等[ 11 ]用 POD 和 PPO研究了不同品
种南瓜酶带特征及亲缘关系 ,程家胜 [12 ]用 POD 同工
酶分析法研究了苹果属果树的亲缘关系 ,余金文 [13 ]用
EST工酶进行水稻种质同种异名现象研究 。
(下转第32 页)
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研究报告　　舒英杰 等:8 份不结球芸薹属蔬菜种质的 POD、SOD和 EST 同工酶比较分析
而雷伊的相应测定值均最小;50 mmol /L 的苏打盐碱
溶液处理 3 d 后 ,种子的盐害率较低 。但当浓度增加
到 250 mmol /L 时 ,品种 Rio 和 MN 3739 盐害率仅为
20%左右 ,而 ES 725 盐害率却达到100%;7 个甜高粱
种子耐盐碱性由强到弱的综合排序为:MN 3739 >
M-81 E >贝利 >Rio >ES 725 >3222 >雷伊 。从总平
均隶属值大小分析 ,可大致把7 个甜高粱品种划分为:
高耐盐碱性品种 MN 3739 和M-81 E ,中耐盐碱性品种
贝利和 Rio ,耐性较差品种ES 725 、3222和雷伊 。
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(上接第 27页 )
以上研究都是用 1种或 2种同工酶进行品种间亲
缘关系的分析和鉴定 ,本实验同时用 POD 、SOD和 EST
3种同工酶对 8份不结球芸薹属蔬菜种质进行了分析
比较 ,从聚类图可以看出 B种质是紫菜苔 ,C和 F种质
是乌塌菜 ,它们和小白菜种质 A 、G 、H 聚成了一类 ,D
和 E 种质为芥菜 ,根据3 种同工酶聚为一类 ,即 POD 、
SOD和 EST 3种同工酶可以将本实验中的8份不结球
芸薹属蔬菜种质区分开来 ,说明 POD 、SOD和 EST 3种
同工酶可以用于不结球芸薹属蔬菜亲缘关系的研究 。
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第 30 卷　第10 期　2011 年 10 月　　　　　　　　　　　种　子　(Seed)　　　　　　　　　　　Vol. 30　No. 10　Oct. 　2011