全 文 ：第 5卷
199 0 年
第3 期
9 月
云南农业大学学报
Jo ua r nl of Y u n na nA g i r eul ta r ul U niv r s eity
Vol
.
5 No
.
3
S eP
.
9 9 0 1
云南兰属植物过氧化物酶同工酶的研究 ’
范燕萍 余让才 彭增盛
(云南农业大学园艺系 , 昆明 )
摘要 用聚丙烯酞胺凝胶电泳分析云南兰属 14 个种 21 个变种和品种的过氧化物酶同工酶 。
结果表明 : 属内种间大部分具有明显的酶谱差异 , 而在线叶春兰 、 莲瓣兰 、 惠兰 、 珠砂兰 、
春绿兰间差异不很明显 。 用排序的方法对云南兰属 14 种 21 个变种品种酶谱的相似程度进行
了研究 , 按酶谱的排序结果把它们分为 9 个类群 。 其中沉香虎头兰 、 红唇虎头兰 、 独占春 、
大雪兰为一类群 ; 线叶春兰 、 莲瓣兰 、 珠砂兰 、 惠兰 、 春绿兰为另一类群 ; 墨兰 、 建兰 、 剑
兰 、 朵朵香 (春兰 ) 、 火烧兰 、 蜜蜂兰 、 冬凤兰各为一个类群 。 在线叶春兰和莲瓣兰中的酶
谱变化较大 。
关键词 兰属 同工酶谱 亲缘关系
云南兰属 伪m b id u m S p p . 约有 30 多种 (变种 ) , 几乎遍布云南全境 。 该属的形态
分类 已有一些研究 (4) , 但还仅限于形态和组织解剖差异的研究 。 本文对云南兰属植物
叶片过氧化物酶同工酶进行测定 , 并运用酶谱距离排序方法对酶谱差异进行了定量的分
析 , 试图从分子水平上探索兰属内各种间的亲缘关系 。
材料和方法
材料取自云南农业大学园艺系花圃内栽培的 14 个野生及家养种 : 红唇虎头兰 (碧
玉 兰 ) c . h o o k er l’a n u 脚 , 沉 香 虎 头 兰 ( 西 藏 虎 头 兰 ) c . t ar cy an um , 独 占春
C
.
e b u r n e u脚 , 大雪兰 C . m as r e sr i i , 小雪兰 C . : e r r a rum , 绿杆素心 C . s e r r a rum , 白杆
素心 C . s e r ar zu m , 大雪素 C . s e r a zum , 莲瓣兰 l 号 C . s e r ar t姗 v a r . liaP an , 莲瓣兰 2
号 C . s e r r a r u m v a r . l ia 即 a n , 维 西 红 莲 瓣 e . s e r r a rum v a r月故即 a n , 紫 杆 墨 兰
C
.
s in e n s e
, 盐津建兰 C . e n s扣 ilu m , 珠砂兰 C . ak n r a n , 通海剑兰 C , to 雌 ib r a e t e a t u m
v a r
.
r o馆h a ie n s e , 夏 惠 兰 C . af b e r i , 春绿 兰 C . af b e r毛v a r . s z e e h u a n ic um , 朵 朵香
C
.
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, 火 烧 兰 e . af b e r i , 蜜 蜂 兰 C . ifo r ib u n du m v a r
. 夕u m ilu m 和 冬凤 兰
C
. 血F an u m 共计 21 个变种和品种的幼叶 。
酶液制备 : 将新鲜幼叶试材洗净 , 剪碎 , 混匀 , 称取 gl 于预冷的研钵中 , 将浓度
为 0 . 0 5m ol / l 的 T ir s一盐酸缓冲液稀释 4 倍 , 取 sm l 加人其中 , 在冰浴中研磨成匀浆 ,
经 4 0 0 0r / m in 离心 30 m in , 取上清液 , 加人等体积的 40 % 蔗糖溶液作为样品液 。
* 本文系作者磁盘投稿 。 19 9 0 一 03 一 19 收稿
DOI : 10. 16211 /j . i ssn. 1004 -390x ( n) . 1990. 03. 001
13 0云南农业大学学报 第 5卷
同工酶测定采用非连续系统垂直板状电泳 。 分离胶浓度7 . 5%, 电极缓冲液系统
P H .S 3
, 醋酸联苯胺法染色 〔3 , 。
2 结果和分析
.2 1 云南兰属植物的过氧化物酶同工酶谱
从图 1和表 1分别列出的各品种酶谱模式图和酶带的 R f值 , 可以看出 : 云南兰属
14 种 21 个变种和品种的过氧化物酶共有 14 条不同 R f 值的酶带 。 除个别相同外 , 大多
数在酶带的数量和相对迁移率 ( R f) 上有较大的差异 。 从酶带的数量上看 , 一般是 1一
5 条 。 酶带最多的是 白杆素心 , 莲瓣兰 1号和莲瓣兰 2 号 , 火烧兰 , 它们都具 5 条酶
带 ; 酶带最少的是红唇虎头兰 , 沉香虎头兰 , 独占春 , 大雪兰 , 都仅具有一条相同的酶
带 , 只是酶的活性强弱有一定的差异 。 酶带的 R f值上反映出 : 小雪兰 , 白杆素心 , 大
雪素 , 莲瓣兰 1 号和 2 号 , 维西红莲瓣 , 绿杆素心 , 珠砂兰 , 春绿兰都有两条相同的酶
带 (第 8 和 12 条 ) ; 夏惠兰与大雪素 、 白杆素心有 3 条相同的酶带 (第 3 , 7 和 12
条 ) ; 紫杆墨兰与盐津建兰有 2 条相同酶带 (第 6 条和 8 条 ) ; 通海剑兰与朵朵香 (春
兰 ) 有两条相同的酶带 (第 9 和 12 条 ) ; 冬凤兰与蜜蜂兰 、 火烧兰无相同酶带 , 而与朵
朵香等有 1条相同的酶带 。
表 1 云南兰属植物过氧化物酶同工酶 fR 值
植 物 名 称
酶 带
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 12 1 3 141 4 5 7 8 9 1 0 1 1 12 1 3 14
红唇虎头兰
沉香虎头兰
绿杆素心
白杆素心
大 雪 素
莲瓣兰 1号
莲瓣兰 2 号
维西红莲瓣
紫杆墨兰
盐津建兰
珠 砂 兰
通海剑兰
春兰占大独 雪小
0
.
3 3
0
.
3 3
0
.
3 3
0 3 6
0
.
3 3 0 4 0
0 3 3
0 4 7
0 4 7
0 4 7 0
.
5 6
0
.
4 7
0
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47
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兰香惠绿朵蜂烧凤朵火夏春蜜冬
第 .3期 范燕萍等 : 云南兰属植物过氧化物酶同工酶的研究1 31
2 .2 云南兰属植物过氧化物酶同工酶谱的排序
为了对研究结果进行定量的分析 , 根据酶谱之间的相似性 , 对云南兰属 21 个变种
和品种之间作出类群的划分 。
基本程序如下 :
.2 .2 1 计算各品种酶谱间的相似系数 ( C ) , 列于表 2 的左下角 。
2w
a + b
x 100%
式中 , 一品种 A 酶谱的酶带数 ; 卜一一品种 B 酶谱的酶带数 ; 一A , B 两品种相同酶带数 。
.2 .2 2 计算不相似值 , 填人表 2 的右上角 。
不相似值 ( d) 二 or o一。
.2 .2 3 计算各品种酶谱的不相似值总和 (见表 3)
.2 .2 4 确定各个品种酶谱在 X 轴上的位置
L ’ 十 D :
一 D
:
x 二 ZL
式中 : x 滋-
we所求品种的酶谱沿 X 轴对品种 A (火烧兰 ) 酶谱的距离
L— 品种 A (火烧兰 .) 的 “ 与品种 B (通海剑兰 ) 的 b 间的不相似值D a— 品种 A 的 a 与所求品种酶谱之间的不相似值D b— 品种 B 的 b 与所求品种酶谱之间的不相似值.2 .2 5 确定各个品种的酶谱在 Y 轴上的位置
先按下式算出各品种的酶谱在 x 轴上的吻合性差度值 ( e) , 列于表 3 中。
。 一扣 : 二 二 )
再按下式算出各品种在 Y 轴上的距离 伽沙
(:
/
)
’ + (D
,
: )
一 (。 `: )
夕 , 二— 乏Z , — - 一式中: y i一所求品种酶谱沿 Y 轴对品种 A ` (紫杆墨兰 ) 酶谱的距离D’ a— A `品种酶谱与所求品种间的不相似值
D’ b— B, (朵朵香 ) 酶谱与所求酶谱间的不相似值L’ — A`品种酶谱与 B’ 品种酶谱间的不相似值各个品种酶谱在两轴排序系统的位置分别由 X 轴和 Y 轴表示 (图 2) 。
13 2云南农业大学学报 第 5卷
表 2相似系数 (c )与不相似值的矩阵表
冬凤兰蜜蜂兰火烧兰朵香绿春兰夏惠兰通海剑兰砂珠兰盐津建兰紫杆墨兰维西红莲瓣莲瓣兰 2号莲瓣兰 .号大雪素白杆素心绿杆素心小雪兰雪大兰独春占香沉虎头红 兰唇虎头兰
红唇虎头兰0 0 0 0 6 60 7 60 6 67 7 6 50 0 0 0 0 l l0 0 0 0 7 6 6 5 5 510 0 0 0 l3 3
沉香虎头兰 10 0 0 0 0 0 7 6 6 6 60 0 7 7 6 6 510 0 10 0 50 0 0 0 0 0 7 1 6 6 5 510 03 3
独 占 春 10 0 10 0 0 0 6 60 0 7 7 6 6 6 670 0 0 1 1 50 0 0 0 6 5 50 0 0 0 0 0 7 1 1 6 53 3
大 雪 兰 10 0 0 10 0 0 10 0 6 6 60 7 7 7 6 6 60 50 10 0 0 1 50 50 7 60 0 6 510 0 0 0 13 3
小 雪 兰4 04 04 4 0 0 53 03 24 4 3 1 1 11 1 514 4 4 3 34 3 0 7 6 5 5 83 3 0 5
绿杆素心4 4 4 0 04 03 3 0 0 2 54 6 6 5 5 53 7 7 1 14 3 74 1 1 6 50 0 7 7 6 5 5 8
白杆素心3 3 3 3 3 3 3 3 67 64 7 1 104 0 0 0 7 7 2 5 5 5 5 54 0 2 533 0 7 7 1 6 6
大 雪 素4 4 0 04 4 0 0 79 7 5 5 83 3 3 3 1 574 134 3 7 14 3 3 1 2 5 56 2 567
莲瓣兰 l号3 3 3 3 33 3 3 84 94 60 0 7 6 6 2 2 2 5 5 54 3 0 0 0 0 0 6 6 6 6 5 5 5 5 5
莲瓣兰 2号3 3 3 39 33 3 3 84 4 60 670 2 82 50 0 0 6 2 5 5 5 5 504 0 6 6 6 5 53
维西红莲瓣 50 0 0 0 5 5 5 86 57 7 533 3 3 7 7 7 6 6 6 5 5 87 503 34 3 0 54 3 0 6
紫杆墨 兰0 0 0 0 579 2 2 2 594 4 3 3 33 7 7 7 7 6 6 50 7 1 6 50 7 7 1 560
盐津建兰0 0 0 0 86 29 0 5 57 7 7 7 6 6 5 57 674 0 7 7 7 7 1 6 6 5 53 0 6
珠 砂 兰0 5 50 0 0 5 5 50 7 7 5 50 7 5 5 50 673 3 33 7 7 6 53 3 7 17 7 510 6
通海 剑兰0 0 5 50 0 5 5 59 9 0 7 2 2 2 5 53 0 53 3 3 3 3 3 34 7 7 6 53 10 0 10 0 0 2
夏 惠 兰4 3 3 33 3 3 3 34 4 4 4 0 0 7 6 6 60 0 52 2 2 2 5 5 5 53 3 0 5 80 7 1 6 5
春 绿 兰 50 0 0 0 5 5 5 57 6 87 6 5 80 5 50 673 3 3 3 7 63 3 0 54 34 3 0 7 6 5
朵 朵 香4 04 4 4 0 0 0 50 50 67 7 54 4 4 0 7 2 59 29 7 5670 7 7 6 5 5 87
火 烧 兰0 0 0 0 2 20 6 2 24 4 04 0 0 0 0 0 2 2 2 2 5 5 5 5 52 23 3 10 0
蜜 蜂 兰0 0 0 0 50 0 7 6 57 54 4 科 7 2 59 7 529 04 570 7 6 510 0
冬 凤 兰 7 7 6 6 67 67 69 33 3 3 7 7 2 5 54 74 4 4 0 0 0 0 84 9 3 3 0 0 0 0 2
表3 不相似值总和 〔公 )与x i, 价, y , 的计算结果
冬凤兰蜂蜜兰烧火兰朵香春绿兰夏惠兰通珠 海盐津
剑兰砂兰建兰纂攀艺雪警暴舅雪肇肇l 董7 石 夕石 户 户、 l ` 〕三七 J Z`兰 兰 春 兰 兰 “ ’ ` 索 号 号 瓣 二
艺 1 14 1 1 14 1 1 14 1 1 14 1 8 3 7 10 7 4 9 96 8 3 0 9 5 9 92 8 8 2 5 14 2 3 1 19 4 10 9 8 12 3 3 1 2 1 3 9 3 4 1 10 9 1 5 0 8 1 3 14 1 1 14
x i 9 8 7 9 8
·
7 9 8夕 9 8 · 7 7 1 . 1 5 5 .2 39月 4 0 5 5 5万 5 5· 5 4 0 . 1 5 5· 7 4 0 . 1 5 5 7 10 0 53· 9 5 5 ` 7 7 1 . 1 0 22 4 9 8
e , 1 5乡 15月 15乡 ] 5· 9 32 . 1 5 5 . 1 4 4名 3 8 7 2 2名 22名 2 9乡 74石 29月 50 2 0 59 . 1 5 0 2 3 2 . 1 0 24 2 19刀
夕` 82 8 2 8 2 82 4 6 7 6 2 7 72 .7 7 2 . 1 5 0 3 7 4 6 3 . 2 0 30 2 4 7 2 6 3 .2 72 7 6 3 2 10 0 4 7 . 7 6 2 7 4 5乃
.2 .2 6 计算排序间距 x( ;) 和相关系数 (r ) 。
:x()
一扣卜可
第3 期 范燕萍等: 云南兰属植物过氧化物酶同工酶的研究1 3
式中 , 峨— x 轴上各品种酶谱间的差值 。 弓— Y轴上各品种酶谱间的差值。由排序间距 (x ,) 与不相似值 (试) 计算相关系数 ( )r , 得 ; = .0 8 为紧密相关 ,
说明排序结果没有失真 .
图 l 云南兰属植 物过氧化物酶 同工酶谱
」士” . : 从左至右 : 红 jt 虎头兰 、 沉香虎头兰 、 独占春 、 人雪 兰 、 小雪兰 、 绿杆素心 、 白杆素心 。
`卜排 : 从左至右 : 大雪素 、 莲瓣兰 1号 、 莲瓣兰 2号、 维西红莲瓣 、 紫杆果兰 、 盐津建兰 . 朱砂兰 。
卜排 : 从左 至右 : 通 海剑兰 、 豆惠兰 、 春绿兰 、 朵朵香 (春兰 ) 、 火烧兰 、 蜜蜂兰 、 冬凤兰
3 讨论
.3 1 云南兰属植物过氧化物酶同工酶谱与它们之间的亲缘关系
3 14 云南农业大学学报. 第 5卷
云南兰属是一个多种属 。 由于兰属植物在自然界杂交的结果 , 变异性很大 , 中间类
型比较多 , 种的界限不清楚 , 所以利用形态分类比较困难 。 本文通过部分云南兰属植物
过氧化物酶同工酶的研究 , 从分子水平上分析云南兰属植物间的亲缘关系 , 并经酶谱二
维排序 , 将供试 21 个兰属植物变种和品种划分为 9 个类群 。 即红唇虎头兰 , 沉香虎头
兰 , 独占春 , 大雪兰为一类群 ; 朵朵香 (春兰 ) , 通海剑兰 , 冬凤兰 , 紫杆墨兰 , 盐津
建兰 , 蜜蜂兰和火烧兰各为一个类群 ; 而小雪兰 , 白杆素心 , 绿杆素心 , 大雪素 , 莲瓣
兰 1号和 2 号 , 维西红莲瓣 , 春绿兰 , 夏惠兰以及珠砂兰为二个类群 。 虽然小雪兰 , 白
杆素心 , 绿杆素心 , 大雪素同为线叶春兰 , 但它们之间的酶谱变化也比较大 ; 莲瓣兰 1
号和 2 号 , 以及维西红莲瓣虽同为莲瓣兰 , 但彼此之间的酶谱也存在一定的差异 。 另
外 , 尚未分析酶谱的云南兰属其它种间的亲缘关系和类群归属有待进一步的研究 。
y
10
·春兰
兰头虎春兰唇ō香一雪占红沉独大
白杆素
蜜蜂
维
火烧兰
·通海剑兰
兰一号一小雪兰莲瓣兰 ·冬凤兰
盐津建兰
紫杆墨兰
2 3 4 5 6 7 8 9 1 0图 2 云南兰属植物过氧化物 同工酶
谱相似程度的二维排序
.3 2 云南兰属植物过氧化物酶同工酶谱与其生态习性的关系
.3 .2 1 第一类群的沉香虎头兰 , 红唇虎头兰 , 独占春 , 大雪兰在云南自然分布于怒
江 、 澜沧江 、 金沙江 、 红河河谷沿岸 , 海拔高度约 8n0 一 1 60 m 的石岩或树干上多
见 。 该类群喜温暖 , 属于北亚热带喜温型 , 它们都是附生兰 , 有肥大的拟球茎 , 叶片宽
而长 , 花形特大 。 该类群的酶带特征是酶带少 , 仅有 1条共同的酶带 (即第 12 条 ) 。 同
样作为附生兰的冬凤兰 , 虽未聚人该类群 , 但也具有该类群的特征酶带 (第 12 条 ) 和
酶带少的特点 , 属中间类型 。
.3 .2 2 第二类群中的小雪兰 , 绿杆素心 , 白杆素心 , 大雪素 , 莲瓣兰 l 号和 2 号 , 维
西红莲瓣 , 春绿兰等主要分布于云南西北部海拔高度约 1 80 0 一 ? s o m 的地区 , 耐
寒性强 , 属于温带耐寒型 。 它们是地生兰 , 无明显的拟球茎 , 叶片细窄 , 厚角组织发
达 。 春节前后开花 , 花特香 。 上述各兰的酶谱特征表现为酶带增多 (4一 5条 ) , 且均具
有第 8 条和第 12 条带 。 而同属第二类群的夏惠兰抗寒性较第一类群强 , 但低于本类群
的其它兰属植物 , 主要分布于滇中偏南的低坝地区 , 它有明显的假鳞茎 , 夏秋季开花 ,
第 3期 范燕萍等: 云南兰属植物过氧化物酶同工酶的研究1 35
多花 。 虽然被聚人第二类群 , 但与第一类群也有相似之处 (具有第 12 条带 ) , 为两者的
中间型 。
1 .2 3 墨兰是属于南亚热带季雨林型 , 主要分布于低纬度海拔高度在 60 m ~ 1 o o m
的阔叶混交林下 , 虽为地生兰 , 但有肥大拟球茎 , 叶片带形较大 。 耐寒性差 。 而盐津建
兰有较小拟球茎 , 秋天开花 , 花美香醇 , 耐寒力优于墨兰而低于第二类群的小雪兰等兰
属植物 , 从酶谱分析是墨兰与第二类群之间的过渡类型 。
可以看出 , 酶谱的相似程度与其生态环境有密切的联系 。 其原因就是因为酶是基因
的产物 , 由于生态环境 、 地理分布的不同 , 部分兰属植物相互隔离 , 而有些就比较集
中 , 哪些地埋位置越近 , 生态环境越相似的 , 则基因交流的机会越大 , 亲缘关系越紧
密 , 酶谱的相似程度越高 ; 反之则低 。
参 考 文 献
阳含熙 , 卢泽愚 . 植物生态学的数量分类方法 . 北京 : 科学出版社 , 19 83
吴应祥 . 兰花 . 北京 : 中国林业出版社 , 19 80 : 2 4 一知
张龙翔等 . 生化实验方法和技术 . 北京 : 高等教育出版社 , 1981 : 94 ~ 102
潘光华 . 云南的兰属植物 . 植物杂志 , 19 8 ; ( 6) : 10 一 1
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