全 文 ：　第 49卷　第 4期
2010年　7月
中山大学学报 (自然科学版)
ACTA　SCIENTIARUM　NATURALIUM　UNIVERSITATIS　SUNYATSENI
Vol.49　No.4
Jul.　2010 　
POD、 PPO指纹图谱在芸薹属蔬菜分类上的研究＊
周　荣 , 任吉君 , 王　艳
(佛山科学技术学院园艺系 , 广东 佛山 528231)
摘　要:采用垂直平板聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对芸薹属 21个品种根 POD同工酶和 PPO同工酶进行了研究 ,
并用类平均法 (UPGMA)进行了聚类分析。结果表明:大白菜 、 小白菜 、 菜心 、 油菜 、 壬生菜 、 京水菜 、 芜菁
属于芸薹种下的亚种或变种 , 结球甘蓝 、 紫甘蓝 、 抱子甘蓝 、 羽衣甘蓝 、 花椰菜 、 青花菜 、 紫花菜 、 苤蓝 、 芥
蓝属于甘蓝种下的亚种或变种 , 雪里蕻 、 结球芥菜属于芥菜种下的变种。从蛋白质分子水平上分析了芸薹属三
大类蔬菜的亲缘关系 , 并确定了特征指纹图谱。
关键词:芸薹属;同工酶;指纹图谱;聚类分析
中图分类号:Q949.72　　文献标志码:A　　文章编号:0529-6579 (2010)04-0106-05
TaxonomyStudybyFingerprintofPODandPPO
IsozymesinBrassicaVegetables
ZHOURong, RENJijun, WANGYan
(DepartmentofHorticulture, FoshanUniversity, Foshan528231, China)
Abstract:Peroxidase(POD)isozymeandpolyphenoloxidase(PPO)isozymeintherootsof21Brassica
cultivarswerestudiedbythetechnologyofverticalslabpolyacrylamidegelelectrophoresis, andclustera-
nalysiswasmadeusingUPGMAmethod.TheresultsshowedthatChinesecabbage, pakchoi, flowering
ChinesecabbageandturnipwereclassifiedintosubspeciesorvarietiesofBrassicacampestrisL.Cabbage,
purplecabbage, brusselssprouts, kale, cauliflower, broccoli, purplecauliflower, kohlrabiandChinese
kalewereclassifiedintosubspeciesorvarietiesofB.oleraceaL.Leafmustardandheadmustardwere
classifiedintosubspeciesorvarietiesofB.junceaCoss.Thegeneticrelationshipof3groupsofBrassica
vegetableswasanalyzedattheproteinmoleculelevelandtheisozymefingerprintidentifyingthemwasde-
termined.
Keywords:Brasica;isozyme;fingerprint;clusteranalysis
　　迄今为止芸薹属 Brasica蔬菜的白菜 B.
campestrisL.类 (2n=2x=20, AA)、 甘蓝 B.ol-
eraceaL.类 (2n=2x=18, CC)、 芥菜 B.juncea
Coss.类 , (2n=4x=36, AABB)、水菜 B.japoni-
caSieb.类 , (2n=2x=20, 染色体组不详)、 芜菁
B.campestrisLssp.rapiferaMetz., (2n=2x=20,
AA)、 芥蓝 B.oleraceaL.var.alboglabra(Bailey)
Sun(2n=2x=18, 染色体组不详)根据其形态学
所进行的分类 , 一直存有争议。这种根据植株表现
型所进行的分类难免存在一定的局限性 。
同工酶作为 “生化指纹 ” 已广泛应用于研究
蔬菜的起源 、 分类 、杂种优势育种及品种纯度检验
等领域[ 1] 。但以往芸薹属种间亲缘关系鉴定 、 分
类多采用酶谱较复杂的过氧化物酶 (POD)[ 2-4] ,
选用的器官多为种子 、 幼叶 、幼苗 、花蕾 , 并且大
多只是利用 POD分析芸薹 、 甘蓝 、 芥菜各个种内
＊ 收稿日期:2009-11-24
基金项目:广东省农业重大攻关资助项目 (2003B21210)
作者简介:周荣 (1966年生), 女 , 副教授;E-mail:zrfsyl@163.com
　第 4期 周　荣等:POD、 PPO指纹图谱在芸薹属蔬菜分类上的研究
变种或品种间的亲缘关系 。对于从国外新引入的水
菜类蔬菜[ 5] 、 芜菁 , 或者利用根 POD, 以及利用
多酚氧化酶 (PPO)对芸薹属蔬菜进行亲缘关系鉴
定 、分类在国内外尚未见到报道。
为了在蛋白质分子水平上揭示芸薹属栽培种间
的亲缘关系 、分类地位及品种鉴定 , 作者对芸薹属
各类别 21个品种的 POD和 PPO进行了酶谱分析。
1　材料和方法
1.1　材料
A白圆一号小芜菁 、 B丰抗 60大白菜 、 C矮
脚黑叶白菜 、 D矮脚大头清江白菜 、 E南丰 45天
油青菜心 、 F东莞白沙 80天油青菜心 、 G白茎千
筋京水菜 、 H丸叶壬生菜 、 I雪里蕻 、 J大坪埔大
肉包心芥菜 、 K早红紫甘蓝 、 L京丰一号结球甘
蓝 、 M抱甘一号抱子甘蓝 、 N羽衣甘蓝 、 O兴利菜
花王 、 P六铃青花菜 、 Q紫花菜 、 R天津苤蓝 、 S
紫苤蓝 、 T南海迟花芥蓝 、 U南海中花尖叶芥蓝 。
1.2　试验方法
1.2.1　育苗　珍珠岩育苗 , 园试配方[ 5] 。 2叶期
取样。
1.2.2　酶液制备　称取 0.5 g根或叶置于预冷的
研钵 (4℃)中 , 加入少量预冷 (4 ℃)0.05 mol
· L-1 , pH8的磷酸缓冲液 (Tris-HCl), 研磨 , 匀
浆并定容至 6 mL, 于 13 000 r·min-1下离心 10
min, 吸取上清液 , 加入 1 /4体积的 φ=20%甘油 ,
摇匀作酶液 , 于 -20 ℃冰箱保存备用。
1.2.3　电泳及染色　POD、 PPO同工酶分离参照
胡能书等人的方法 [ 6] , 染色参照薛俊杰等人的方
法 [ 7] 。计算迁移率 , 并照相 。
1.3　统计分析
利用 DPS5.0统计软件计算欧氏距离 dij=
∑mk=1 (xik-xjk)2 , 采用类平均法 (UPGMA)构建
聚类图 。
2　结果分析
2.1　不同品种 POD酶谱特征
2.1.1　根 POD同工酶谱　芸薹属不同品种根共分
离出 10条 POD酶带 , 见图 1、 表 1。酶带依次命
名为 e1 ～ e10。 A、 B、 C和 D、 E和 F的共有酶带
是 e2、 e3、 e9, I、 J共有酶带为 e1、 e2、 e3、 e5、
e6、 e7, K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q、 R、 S的共有酶
带是 e1、 e2、 e8, T、 U的共有酶带是 e1、 e2、
e5、 e8, G和 H共有酶带为 e1、 e2、 e3、 e9。从
图 1可见 e2、 e5、 e6、 e8分离清晰 , 活性高。 e2
可视为芸薹属各品种根所共有的特征酶带。
图 1　不同品种根 POD同工酶电泳图
Fig.1　PODzymogramesinrootsofthecultivars
表 1　不同品种根 POD同工酶酶带
Table1　PODisozymesinrootsofthecultivars
酶带 Rf值 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTU
e1 0.139 ----+++++++++++++++++
e2 0.190 +++++++++++++++++++++
e3 0.241 +++++++++++----------
e4 0.253 ----------++---++----
e5 0.304 --------+++-++-++++++
e6 0.342 --------+++-+-+------
e7 0.424 -++-----++-----------
e8 0.430 ----------+++++++++++
e9 0.450 +++++++++------------
e10 0.470 ---- ----+-----------
注:“ +” 表示酶带出现 , “ -” 表示酶带不出现 , 下同。
Note:“ +” showedthattheenzymebandappearedincultivars, “ -”
didnt.thesameasfollows.
图 2　不同品种根 POD聚类图
Fig.2　DendrogramofPODinrootsofthecultivars
根 POD聚类结果见图 2。取欧氏距离 d=
1.64, 可将芸薹属 21个品种分成 3大类 。
Ⅰ类:在 d=1.20水平上 A、 B、 C、 D、 E、
107
中山大学学报 (自然科学版) 第 49卷　
F、 G、 H聚为一类 , 包含有芜菁 、大白菜 、 小白
菜 、菜心 、 京水菜 、 壬生菜 , 其中 G、 H与 E、 F
亲缘关系最近 , A与 D亲缘关系最近。
Ⅱ类:在 d=1.41水平上 I、 J聚为一类 , 包
含有结球芥菜和分蘖芥菜 。
Ⅲ类:在 d=1.64水平上 K、 L、 M、 N、 O、
P、 Q、 R、 S、 T、 U聚为一类 , 包含有结球甘蓝 、
花椰菜 、青花菜 、紫花菜 、苤蓝 、抱子甘蓝 、 羽衣
甘蓝 、 芥蓝 , 其中 T、 U与 N、 R、 S亲缘关系最
近 , P和 Q亲缘关系最近。
2.1.2　叶 POD同工酶谱　21个品种叶片共分离出
9条酶带 , 酶带依次命名为 e1 ～ e9, 其中 e7、
e8、 e9分离清晰 , 活性高 , 见图 3。芜菁 A出现
e1、 e9共 2条酶带 , 白菜类 B、 C、 D、 E、 F的
共有酶带是 e1、 e6, 甘蓝类的共有酶带是 e8, 芥
蓝类的共有酶带是 e4、 e8。水菜类的 G、 H出现
e1、 e4、 e8、 e5可视为芥菜类各品种叶的特有酶带。
图 3　不同品种叶 POD同工酶电泳图
Fig.3　PODzymogramesinleavesofthecultivars
表 2　不同品种叶 POD同工酶酶带
Table2　PODisozymesinleavesofthecultivars
酶带 Rf值 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTU
e1 0.100 +++++++++++++++++++++
e2 0.114 ----------++---+-----
e3 0.169 +--+++++--+-+++++++++
e4 0.190 ----------+-+-+---+--
e5 0.238 --------++-----------
e6 0.263 -++++++++-+++++++++++
e7 0.278 +--------+-----------
叶 POD同工酶聚类结果指出 , 白菜类的 D、
E、 F与水菜类的 G、 H, 甘蓝类的 N、 Q、 R、 T、
U聚为一类;而芜菁与芥菜聚为一类 , 不同种类之
间产生了交叉 , 可见利用叶 POD同工酶进行聚类
分析难以得出正确结论。
2.2　不同品种 PPO酶谱特征
2.2.1　根 PPO同工酶图谱　21个品种的根共分离
出 6条 PPO同工酶带 , 见图 5。酶带依次命名为
E1 ～E6, 则 E2可视为芸薹属各品种根所共有的特
征酶带 。芜菁 A与白菜类的 B、 C、 D、 E、 F, 以
及水菜类的G、 H共有酶带均为E2、 E3;而甘蓝
图 4　不同品种叶 POD聚类图
Fig.4　DendrogramofPODisozymeinleavesofthecultivars
类的 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q、 R、 S与芥蓝 T、 U
的共有酶带为 E1、 E2、 E6、 E4、 E5可视为芥菜
类根的特有酶带 , E6可视为甘蓝类 、 芥蓝根所独
有的特征酶带 。
图 5　不同品种根 PPO同工酶电泳图
Fig.5　PPOzymogramesinrootsofthecultivars
根 PPO聚类结果见图 6。 A与 B、 C、 D、 E、
G的亲缘关系最近 (d=0);H与 F亲缘关系最近
(d=0);它们在 d=1.00水平上聚为一类 。该类
蔬菜在 d=1.50水平上与 I、 J聚为一类 , 表明白
菜类与芥菜类的亲缘关系更为接近。在 d=1.77水
平上 , K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q、 R、 S和 T、 U与
白菜类 、 芥菜类聚为一类 , 说明甘蓝类同白菜类 、
芥菜类亲缘关系较远。
表 3　不同品种根 PPO同工酶带
Table3　PPOisozymesinrootsofthecultivars
酶带 Rf值 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTU
E1 0.133 -----+ +--+++++++++++
E2 0.196 +++++++++++++++++++++
E3 0.248 ++++++++++-----------
E4 0.320 --------++-----------
E5 0.360 --------++-----------
E6 0.451 ----------+++++++++++
108
　第 4期 周　荣等:POD、 PPO指纹图谱在芸薹属蔬菜分类上的研究
图 6　不同品种根 PPO聚类图
Fig.6　DendrogramofPPOisozymeinrootsofthecultivars
2.2.2　叶 PPO同工酶图谱　由图 7可知 , 21个品
种叶共分离出 5条 PPO同工酶带。酶带依次命名
为 E′1 ～ E′5, 则 E′2为各品种叶所共有的特征酶
带 , 而 e3可视为芥菜类品种叶独有的特征酶带 。
A、 B、 C、 D、 E、 F一样 , 具有拖尾酶带 E′2;G、
H具有拖尾 E′2和活性稍弱的 E′4共 2条酶带;I、
J共有酶带是 E′2和 E′3;K、 L、 M、 N、 O、 P、
Q、 R、 S的共有酶带是活性较强的 E′1、 E′2 , 而
T、 U的共有酶带是弱酶 e1和活性较强的 E′2。
图 7　不同品种叶 PPO同工酶电泳图
Fig.7　PPOzymogramesinleavesofthecultivars
表 4　不同品种叶 PPO同工酶带
Table4　PPOisozymesinleavesofthecultivars
酶带 Rf值 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTU
E′1 0.100 ----------+++++++++++
E′2 0.212 +++++++++++++++++++++
E′3 0.494 --------++----------
E′4 0.537 ------+++------------
E′5 0.562 ---------+-----------
图 8　不同品种叶 PPO聚类图
Fig.8　DendrogramofPPOisozymeinleavesofthecultivars
叶 PPO聚类结果见图 8。 A与 B、 C、 D、 E、
F亲缘关系最近 (d=0), G与 H的亲缘关系最近
(d=0)。在 d=1.00水平上芜菁 、 大白菜 、 小白
菜 、 菜心 、京水菜 、壬生菜聚为一类 , 该类蔬菜在
d=1.10水平上同 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q、 R、
S、 T、 U聚为一类 , 在 d=1.59水平上再与 I、 J
聚为一类 。
3　讨　论
3.1　根和叶 POD、 PPO同工酶谱用于芸薹属分类
的可行性
根 POD、 PPO聚类分析和叶 PPO同工酶聚类
分析结果表明:供试的 21个品种隶属于芸薹属白
菜类 、甘蓝类和芥菜类 。白菜类的大白菜 B、小白
菜 C、油菜 D、菜心 E和 F亲缘关系极其接近 , 此
结果与传统的形态学分类相吻合 , 可以认为大白
菜 、 小白菜 、 菜心 、 油菜皆为中国白菜种下的变
种。芜菁 A、 京水菜 G、 壬生菜 H的 POD、 PPO同
工酶与白菜类的 B、 C、 D、 E、 F极为相近 , 因
此 , 将芜菁 、 京水菜 、 壬生菜归为白菜类是合理
的。实验结果支持曹家树 、 曹寿椿提出的将中国白
菜 、 日本水菜和芜菁作为芸薹种的三个亚种 , 结球
白菜列为中国白菜 (小白菜)亚种下的一个变种
即 B.campestrisssp.chinensis(L.)Makinovar.
pekinensis(Rupr)Sun[ 8-9] 这个建议 , 水菜为 B.
campestrisL.ssp.japonica(Sieb.)Hort.。
109
中山大学学报 (自然科学版) 第 49卷　
芥蓝的 T、 U与甘蓝类的紫甘蓝 K、 结球甘蓝
L、 抱子甘蓝 M、 羽衣甘蓝 N、 花椰菜 O、青花菜
P、 紫花菜 Q、苤蓝 R和紫苤蓝 S的 POD、 PPO同
工酶生化指纹极为接近 , 欧氏距离 d=0。由于它
们的染色体数相同 , 同时 , 芥蓝与结球甘蓝 、 花椰
菜存在高达 90%以上的杂交率 [ 10] , 因此 , 宜将芥
蓝归为甘蓝类 , 其学名定为 B.oleraceaL.var.al-
boglabra(Bailey)Sun是合理的 , 亦与王晓蕙的结
果相吻合[ 11-12] 。
叶 POD同工酶聚类分析将已知的白菜类 、甘
蓝类和芥菜类聚类到一起 , 显然不能利用叶 POD
进行芸薹属种间分类 。
与 POD同工酶谱相比 , 采用 PPO同工酶谱分
析芸薹属种间亲缘关系具有更为简单 、 直观 、准
确 、方便等优点;另外 , 与 AFLP、 PAPD等分子
标记技术相比 , 具有对设备要求不高 , 容易操作 、
成本低廉等优势 。
3.2　芸薹属不同种蔬菜 POD、 PPO特征酶带
根 POD酶带中的 e2可视为芸薹属各品种根所
共有的特征酶带 , 根 PPO酶带中 E2可视为芸薹属
各品种根所共有的特征酶带 , 而 E4、 E5可视为芥
菜类根的特有酶带 , E6可视为甘蓝类根独有的特
征酶带 。叶 POD酶带中 E′5可视为芥菜类叶的特
有酶带 , 叶 PPO酶带中 E′2为芸薹属各品种叶的
共有特征酶带 , 而 E′3可视为芥菜类叶独有的特征
酶带。
参考文献:
[ 1] 　刘华 , 贾继增.指纹图谱在作物品种鉴定中的应用
[ J] .作物品种资源 , 1997(2):45-48.
[ 2] 　张彦萍 ,刘海河 , 马德伟.蔬菜同工酶研究现状及存在
问题 [ J] .中国蔬菜 , 1997(3):46-50.
[ 3] 　周长久.几种十字花科蔬菜的同工酶研究 [ J] .北京农
业大学学报 , 1980(1):69-73.
[ 4] 　罗美中 , 贾士荣.几种结球甘蓝过氧化物酶同工酶的
某些生化和遗传特性 [ J] .园艺学报 , 1988, 2(1):45
-49
[ 5] 　野菜园艺大事典编集委员会.野菜园艺大事典 [ M] .
东京:株式会社养贤堂 , 1977:1229-1232.
[ 6] 　胡能书 , 万贤国.同工酶技术及其应用 [ M] .长沙:湖
南科学技术出版社 , 1985:171-180.
[ 7] 　薛俊杰 , 张震云 , 弓春瑞 , 等.几种木本豆科植物过氧
化物酶和多酚氧化酶同工酶研究 [ J] .山西农业大学
学报 , 2000, 20(1):55-58.
[ 8] 　曹家树 , 曹寿椿.中国白菜与同属其它类群种皮形态
的比较和分类 [ J] .浙江农业大学学报 , 1994, 20(4):
393-399.
[ 9] 　陈云鹏 ,曹家树 , 缪颖 , 等.芸薹类蔬菜基因组 DNA遗
传多样性的 RAPD分析 [ J] .浙江大学学报:农业与生
命科学版 , 2000, 26(2):131-136.
[ 10] 　刘海涛 , 关佩聪.芥蓝的分类学研究 [ J] .华南农业大
学学报 , 1998, 19(4):82-86.
[ 11] 　王晓蕙 , 罗鹏.芥蓝和结球甘蓝染色体组型及 C带带
型的研究 [ J] .植物学报 , 1987, 29(2):149-155.
[ 12] 　YARNELLSH.Cytogeneticsofthevegetablecrops.Ⅱ
Crucifers[ J] .BotRev, 1956, 22(2):81-166.
110