全 文 ：榆林地区岩黄蓍属木本组植物酯酶同工酶谱的研究①
朱兆红1 , 　杨茂生2
(1.华中农业大学植物组 ,湖北 武汉 430070;2.西北农林科技大学林学院 ,陕西杨陵 712100)
摘　要:对榆林地区岩黄蓍属木本组各分类群的酯酶同工酶谱进行了研究 ,结果表明 ,岩黄蓍
属木本植物的 6个分类群的幼叶 、子叶 、根 EST 同工酶都分 3 个区 , 其泳动率分别开始于
0.19 、0.29 、0.57 ,重复性好 。该酶谱为榆林地区岩黄蓍属 6个分类群的亲缘关系提供了新证
据 。据此 ,结合形态特征讨论了该分类群的分类等级 。
关键词:岩黄蓍属木本组;EST 同工酶;榆林地区
中图分类号:S718.43　　文献标识码:A　　文章编号:1001-7461(2003)02-0013-04
Study on EST Isozyme of Hedysarum in Yulin Region
ZHU Zhao-hong1 , 　YANG Mao-sheng2
(1.Univer si ty of Agricul ture in Cen tral of China , Wuhan , Hubei , 430070 , China;
2.Col lege of Forestry , NW Sci-Tech U niv .of Agr.and For., Y angling , Shaan xi , 712100 , China)
Abstract:Association of every taxon of Sect.Fraticosum of Hedysram L.in Yuling region were selected and their seeds
were collected in the field.After their seedling had been got , the spectrum of EST isozyme of the leaves , cotylendon and
roots from seedling were made two times.Two spectrums from the same organ of the taxon was very identical.All of
spectrum of EST isozyme from different organs of the taxa could be divided into 3 parts , the beginning of Rf values in
different parts were 0.19 , 0.29 , 0.57 respectively.The spectrum of EST isozyme offered new evident for phylogenetic
relationship between 6 taxa of Hedysarum L.in Yulin region.Based on spectrum , and composed with morphological
character , taxonomy degree of 6 taxa were discussed.
Key words:Sect.Frat icosum of Hedysarum L.;EST isozyme;Yulin region
　　岩黄蓍属(Hedysarum L .)属蝶形花科 , 岩黄
蓍族(Hedysarae DC.)。该属中的灌木都归属下的
木本组(Sect.Fruticosum B.Fedtsch)。该组植物
耐旱 ,抗风蚀 、沙埋 ,耐瘠薄 ,是良好的防风固沙植
物 ,也是良好的牧草 ,其枝 、叶含粗蛋白 20%以上 。
它已成为我国北方防风固沙 、发展草业生产的重要
先锋植物[ 1] 。
陕西榆林地区北部属毛乌素沙地 ,从 20世纪
50年代开始 , 先后由甘肃 、内蒙 、宁夏引种该组植
物 ,70年代后又由上述地区大量购进种子 ,飞机播
种造林 ,在生产实践中发现该组植物在对环境的适
应性及飞播技术要求方面有一定差异 ,但在分类学
方面 ,对同一分类群给出的分类等级不同[ 2～ 4] 。另
外 ,引种大量的同组植物在一个相对狭小的空间中 ,
可能形成杂交种。事实上 ,有些杂交种已形成较大
种群 ,而且形态特征稳定 。前人[ 5 ,6]试图用核型分
析寻找分类群的差异 ,但在随体有无 、位置及臂比诸
方面不同研究结果间差异较大 。近年来 ,同工酶分
析在分类研究方面取得一定的进展[ 7 , 8] ,而该组植
物同工酶的研究还未见专门报道 ,因此 ,作者试图用
同工酶分析为其分类提供有价值的资料。
1　材料与方法
1.1　外业调查
在室内研究标本的基础上 ,1998年 7月到野外
采集标本 。根据形态特征 ,将该组植物划分为 7个
分类群。并在野外寻找相应分类群所形成的群落 ,
进行标记以备采种。同年 10月采集种子 。每个分
类群都有一个编号 ,表 1为群落概况 。
西北林学院学报　2003 , 18(2):13 ～ 16
Journal of Northw est Forestry University
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
① 收稿日期:2002-04-27
作者简介:朱兆红(1972-),女 ,山西襄汾人 ,讲师 ,主要从事植物学研究。
表 1　供试植物的名称及群落概况
Table 1　The name of plants used and int roduct ion
of their community
编号 植物名称 群落面积/m2
密度
/株·m-2
植被盖度
/ %
1 有小叶花棒 200 0.1 20
2 无小叶花棒 200 0.1 15
3 蒙古岩黄蓍 20 4.0 30
4 踏郎 20 10.3 40
5 榆林岩黄蓍 200 0.1 20
6 毛踏郎 20 9.0 40
7 白花踏郎 仅有个别植株 ,不成群落
1.2　样品及染色液制备
将采回的荚果剥离果皮 ,将种子置于温箱中促
其发芽 ,待芽长到 0.5 ～ 1.5 cm 时 ,采集幼叶 、根及
子叶作为供试材料。
称取 2 g 新鲜材料 ,在预冷的研钵中加 1 ～ 2倍
磷酸缓冲液(pH7.0),在冰浴条件下 ,研匀成浆 ,用
高速离心机(16 000 r/min)冰冻离心 20 min ,取其
上清液 ,加入等体积质量分数为 40%蔗糖溶液混
匀 ,置于-10℃冰箱中保存。
称取 100 mg 乙酸-萘酯和 200 mg 监牢兰 RR
盐 ,分别溶于少量丙酮中 , 并将二者再溶于 100
mL0.1 mol/L 磷酸缓冲液中(pH7.0),即制成染色
液 。
1.3　电泳及染色
用 DYZ 型稳压电泳仪 , 垂直平板电泳槽 ,在
4℃冰箱中电泳 ,电泳完后 ,取下凝胶 ,浸在 pH6.0
的磷酸缓冲液中 ,在 37℃下避光保温染色 ,清水漂
洗后 ,照相。
每种材料均作 2次重复 。
1.4　计算同工酶区带的相对泳动率(R f)
R f =酶带迁移距离/溴酚蓝迁移距离 。
2　结果与分析
2.1　岩黄蓍属木本组植物酯酶同工酶(EST)的酶
谱
白花踏郎因未采到足够种子 ,未进行同工酶分
析 ,其余 6个分类群都得到较好的酶谱 ,各样品重复
实验均表现出相当一致的同工酶谱。图 1为 6个分
类群幼叶 、子叶 、根的 EST 酶谱模式图 。
(1)幼叶　　　　　　　　　　　　　　　(2)根　　　　　　　　　　　　　　　(3)子叶
A 1:0.19　A 2:0.21　B1:0.29　B2:0.32　B3:0.35　B4:0.37　B5:0.40　C 1:0.57　C2:0.59　C3:0.61
图 1　EST 同工酶酶谱模式图
Fig.1　The model of spect rum of EST isozyme
　　胡子昂等人指出:“那些形态分歧很少 ,分布区
重叠 ,而分类上有争议的种 ,酶谱就有一定参考价
值”[ 9] 。岩黄蓍属木本组植物形态差异不大 , 大都
分布在干旱沙漠地带 ,生态条件较一致。其分类方
面不同专家意见不一 ,以踏郎为例 ,不同专家可列为
种 、变种 、亚种 。另外 ,该组不同种植物被引种到相
对狭小的榆林地区 ,可能出现杂交种 ,使种间形态产
生交叉。
2.2　岩黄蓍属木本组植物种类初步划分
由酶谱看出 ,6个分类群中 ,每个分类群的 3个
器官的酯酶酶谱都可分为 3个区 ,由负极到正极分
别称为 A 、B 、C 区。酶带泳动率都开始于 0.19 、
0.29 、0.57。这 3个带是该组植物特征带 。
研究表明 ,按照酶谱中酶带数的多少 、强弱 , 6
个分类群可被分为 2类或 3类(表 2)。
表 2只分析了两大类的情况 ,根据酶谱 ,还有其
他分类情况 ,如按幼叶 B区分类 , 3号可独立一类 ,
1 、2 、4 、5 、6 可成一类 。类似情况还有 ,但因在种类
划分中作用不显著 ,未列入表中。由表 2看出 ,6个
分类群中的 3 、4 、6号酶谱稳定地归于踏郎类 ,只有
14　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西北林学院学报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　18 卷
在子叶B区 ,分类时 3号被划入花棒类。但就 B3 带
而论 ,它仍应属踏郎类 ,只是在 B4 带中(微弱带)才
被划入花棒类。踏郎类的形态特征是植株较小 ,灌
木或半灌木 ,高约 2 m ,主干不明显 ,荚节两面扁平 ,
3号蒙古岩黄蓍形态特征与踏郎相近 ,故将其归于
踏郎类。
表 2　6 个分类群的归属
Table 2　The incorporat ion of 6 T axa
器
官
区
带
花　棒　类
分类群 酶谱特征
踏　郎　类
分类群 酶谱特征
幼叶 A 1 , 2 , 5 2个带 ,至少 1个强带 3 , 4 , 6 仅 1个弱带
B 1 , 2 2个带 3 , 4 , 5 , 6 1个带
子叶 A2 1 , 2 , 5 强带 3 , 4 , 6 弱带
B 1 , 2 , 4 , 5 4个带 3 , 6 3个带
根
A 1 , 2 2个带 ,至少 1个强带 3 , 4 , 5 , 6 1个弱带
B 1 , 2 , 5 2个带 ,至少 1个强带 3 , 4 , 6 1个弱带
C 1 , 5 3个带 2 , 3 , 4 , 6 2个带
　　1号和 2号稳定地归于花棒类 ,它们的共同形
态特征是植株较大 ,高达 7 m ,主干明显 ,地径可达
10 cm ,植株上部小叶常退化 ,荚节两面鼓起 , 近球
形。5号榆林岩黄蓍虽在两类间游移 ,但多数情况
下仍归花棒类 ,其酶谱在根的 B区和幼叶的 A 区和
1 、2号特征相近 ,而明显区别于踏郎类 ,但其形态特
征与花棒相似 ,故将 1 、2 、5号分类群划为一类 ,花棒
可作为该类代表 ,故称花棒类 。
2.3　花棒类的种类划分
1 、2 、5号归花棒类 ,但它们之间酶谱仍有一定
差异 ,按酶谱特征 , 5号本来就在两大类间徘徊 ,与
1 、2号酶谱的差异表现为幼叶酶谱中 A2 为微弱带 ,
而 1 、2号为强带 ,在根的酶谱 A区 ,5号缺乏A2 带。
在形态特征方面 ,5号荚节具平伏短柔毛 ,而 1 、2号
荚节具毡状长柔毛 ,与 1 、2号差异明显 ,可作为一个
独立分类单位存在。
1号和 2号的酶谱差异则更细微 ,1号较 2号在
子叶和根酶谱中多一个 C2带 ,其他差异主要是酶带
活性差异 。同工酶的差异表明它们在遗传上存在一
定差异。
2.4　踏郎类种类划分
3 、4 、6号同属踏郎类 ,前已述过 ,按幼叶酶谱特
征 ,3号可独立成一类。在幼叶酶谱中 ,它的酶带最
少 ,仅有 3条 ,4 、6号有 5条 ,其多出的 2条酶带中 ,
至少 1 个带为强带 ,因此 ,3 号很易与 4 、6号区别 。
在形态特征方面 ,3号荚节密被柔毛 ,这与 4 、6号荚
节无毛有明显不同 。前人把 3号作为种 、亚种或变
种处理。
4号和 6号的酶谱差异更微 ,4号在子叶酶谱中
有一个 C4带 ,且是微弱带 ,而 6号无此带 ,其酶谱差
异仅此而已。在形态方面 ,两者区别是 6 号子房具
柔毛 ,果期脱落 ,而 4号子房光滑无毛 。
此外 ,榆林地区岩黄蓍木本组还有一个 7号 ,即
白花踏郎 ,因种群太小 ,未采集到足够种子 ,无法作
同工酶分析 。它与踏郎的区别 ,仅限于花白色 ,而该
组植物除它而外花皆红色 ,按分类学常规 ,仍将它作
为一个变型处理。
2.5　岩黄蓍属木本组植物酶谱的聚类分析
事实证明 ,同工酶数量分类可在一定程度上反
映各分类群间的关系。用酶谱间相似系数 C 来分
析分类群间亲缘关系的远近 ,并确立其分类等级 ,其
计算公式为:
C = 2Wa +b ×100%
式中:C 为 2 个分类群间相似系数;a 为分类群 A
在酶谱中酶带数;b 为分类群 B 在酶谱中酶带数;
W 为 A 、B 2个分类群相同酶带数 。
在这里 ,根据酶带的有无 ,配对计算各分类群酶
谱间相似系数(表 3)。根据相似系数作聚类分析
(图 2)。
表 3　各分类群间相似系数 C 值
Table 3　The mat rix table of simi larity coeff iciency
1 2 3 4 5 6
1 1
2 95.8 1
3 78.1 82.1 1
4 86.4 90.5 91.4 1
5 93.6 93.3 84.2 92.7 1
6 83.7 87.8 94.1 97.3 90.0 1
图 2　6个分类群 EST 同工酶相似系数聚类图
Fig.2　C lustering w ith similarit y coef ficience of EST
isozyme from 6 taxa of Hedysarum L.
15第 2 期　　　　　　　　　 　朱兆红等　榆林地区岩黄蓍属木本组植物酯酶同工酶谱的研究　　　　　　　　　　　　
聚类分析时 ,结合线 L 应放在不相似值间隔较
大的区间 。按此选取了 L 1 、L 2 、L 3 线。 L 1 线可将
6个分类群分成花棒和踏郎两大类 ,这应是种一级
划分 ,相对应的是花棒和山竹子。 L 2线可分成 4个
类 ,应为变种一级 。据此 ,并根据国际植物命名法
规 ,花棒种下有花棒(原变种)和榆林岩黄蓍 2 个变
种。山竹子下有蒙古岩黄蓍和踏郎 2个变种 。 L 3
线则是变型一级的划分。在花棒类下有小叶和无小
叶花棒。而踏郎类下有踏郎和毛踏郎。这和中国植
物志分类等级划分是一致的 ,只是多了新变种榆林
岩黄蓍和新变型毛踏郎。
3　结论与讨论
榆林地区岩黄蓍属木本植物的 6个分类群的子
叶 、幼叶 、根的 ES T 同工酶都有 3个区 ,泳动率分别
开始于 0.19 、0.29 、0.57。表明这 3个带为该属特
征带 。
EST 同工酶 ,特别是根和幼叶 EST 同工酶谱为
岩黄蓍属木本组分类提供了新证据 ,在该组分类和
亲缘关系分析中有重要参考价值。
通过分类群间 ES T 同工酶相似系数聚类分析 ,
同工酶谱比较并结合形态特征 ,确定 6个分类群等
级为:无小叶花棒 Hedysarum scoparium Fisch.et
M ey .var.scoparium(原变种), 有小叶花棒 H .
scoparium f .arbuscula (Maxim)Liou.f ilia ,榆林
岩黄蓍 H .scoparium var.yulinensis(裸名),踏郎
H.f rut icoscom B.Fedtsch var.Laeve(Maxim)H.
C.Fu.。 种 下 等 级 还 有 蒙 古 岩 黄 蓍 var.
mongul icum (Turcz)Turcz.ex B.Fedtsch ,毛踏郎
var.Laeve f .pubescens (裸名)。
榆林岩黄蓍前人未发表过 ,其他省(区)也未见
报道 ,它可能只分布在榆林地区 ,所以它的起源值得
讨论 。研究后认为 ,它可能是花棒和踏郎的杂交种 ,
花棒和踏郎原来分布区并不一致 ,现在人工引种在
榆林 ,有杂交的机会 ,它们又是同属同组 ,差异不大 ,
杂交的可能性是存在的。另外在形态上 ,花棒荚节
球形 ,具毡状毛 ,踏郎荚节扁平 、光滑 ,其杂交种榆林
岩黄蓍处于两者之间 ,荚节近球形 ,具柔毛 ,按母本
遗传性强的原理 ,推测花棒可能是母本 ,踏郎为父
本 。
榆林的林业工作者曾认为毛踏郎是踏郎与蒙古
岩黄蓍的杂交种。但是李秀珍曾报道过内蒙古有子
房具毛的踏落(踏郎别名),学名是 H.Laeve Max-
im.。但这个学名所指的踏郎子房无毛 ,所以作者怀
疑李秀珍[ 10]描述的是毛踏郎 。如果是这样 ,那么毛
踏郎不仅分布在榆林地区 ,也分布于内蒙古 。所以
毛踏郎即便是杂交种 ,也不仅是在榆林形成的。
研究中 ,外业工作得到了榆林治沙研究所苏世平 、麻保林同志的
指导及帮助 ,内业工作得到林学院育种组同志的大力协助 ,在此一并
致谢。
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16　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西北林学院学报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　18 卷