全 文 ：仲恺农业技术学院学报
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1 1 9 90
丁香属植物过氧化物酶同工酶的
初步研究
j轰 仲铭锦 狄维忠
农学系) (西北大学生物系 )
摘 要
本文对丁香属国产的有代表性的10 种和原产于欧洲的 1种丁香 ,进行了过氧化物酶同工
酶的研究 ,并对测定结果进行了二维排序 ,结果表明 : ( l) 所测定的种类共有 21 条酶谱带 , ( 2)
酶谱距离的二维排序 ,基本支持 A . R e hd er 1 9 4 5 年对丁香属 的系统分类观点 , ( 3 )酶谱可做为
丁香属分种的依据之一 ,尤其对相近的疑难种类适用 .
关键词 过氧化物酶同工酶 丁香属 二维排序
丁香属约有 30 种〔 7〕 ,分布于亚洲和欧洲东南部 。 我国约有 20 余种〔幻 , 是本属的分布
中心 。 关于该属的经 典分类研究 ,前人工作较多 〔’ “ 〕 , 但对本属植物过氧化物酶 同工酶的研
究 ,至今国内外尚未见有报导 。 为此我们选定了本属 1 种代表植物 ,利用电泳方法测定
了其过氧化物酶同工酶 ,并对测定结果进行 了二维排序 , 旨在为丁香属的分类提供化学方
面的新资料 。
1 材料与方法
取材 : 用于过氧化物酶同工酶分析的代表植物见表 1 。
上述材料采自北京植物园 、北京大学校园 、 陕西秦岭 、 陕北南泥湾 、 山西中条山 、 西安
植物园及西北大学校园 。
取盛花期新生枝基部第二对和第三对新叶 ,于一 20 ℃冰箱保存 。
酶液制备 : 在低温冰箱中保存的叶片 , 以每克鲜重 6 m l 的比例加入冰冷的缓冲液 (稀
释 10 倍的电极缓冲液与 切%蔗糖溶液 以 1 : l 混合 )冰浴研磨成匀浆 , 四层纱布过滤 , 滤
收稿日期 : 1 98 9一 1 0一 2 6
仲恺农业技术学院学报 3卷
液于 O℃下 1 0 0 0。 转 /分离心 0 2分钟 ,取上清液作为酶液 。
表 1 本文所研究的种类一览表
T a b l e 1 S ep e ie s o b se r v e d in t h is s t u d y
编号 中名 凭证标本 . 拉 丁 学 名
l 北京丁香 2 1 03 伪帕之笋 脚肠曲日抽 彻尹 .
2 1 04
2 1 0 5
2 暴马丁香 2 0 4 0 尽尹自叨 喇公卫山白 柳 .
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2 0 4 3
2 0 4 5
3 辽东丁香 2 1 1 6 占少自明 权权了滋& 为日召滋 .
2 1 1 7
2 1 19
4 红丁香 2 05 4 j匆灿班笋 2心公如 F山U
2 05 5
2 0 5 6
5 紫丁香 2 0 0 1 叹尹自`卯 《触如 加诚 .
2 0 0 5
2 0 0 7
6 欧洲丁香 2 0 0 9 习少自`笋 之叫卿心 乙如 . .
2
0 1 0
2 0 1 1
7 小叶丁香 2 0 28 凡帕诬尹 戚, 卯勺如 口由肠
2
0 3 0
2
0 3 3
8 毛叶丁香 2 0 59 名尹动笋 产血城” 绍 1七况 2 .
2 0 6 0
2 06 3
9 蓝丁香 2 0 2 7 尽尹自明 爬笋六 & 妇日加诬.
2
0 3 1
2 0 3 2
l 0 花叶丁香 2 0 17 召少自明 份` 自`应功刁刀边即
2 0 18
2 0 19
l l 羽叶丁 香 2 0 7 2 J物翻笋 即。汉承幽刁 产细矛咧 .
2 0 8 1
2 0 8 2
(文中图表种的编号与此编号相同 )
l 期 仲铭锦等 : 丁香属植物过氧化物酶同工酶的初步研究
电泳 : 聚丙烯酸胺凝胶电泳采用垂直板电泳法 , 分离胶 为 10 % , 间隔胶为 2 . 5写。 电
极缓冲液为 rT is— 甘氨酸系统 , hP s . 3 , 电流强度在间隔胶为 Zm A / c m ,样品进入分离胶时加大至 4m A / c m 。 电泳在 4℃冰箱中进行 , 约 3 小时左右完成 。 染色 以 iL u 的方法进
行 〔 9〕 。
以日本 CS 一 9 30 双波长薄层色谱扫描仪进行凝胶扫描 ,波长 5 8 0n m 。
二维排序主要参照阳含熙等和 G . w . c ox 的程序进行比 “ 〕 。
预实验中的几组对照测定 :
( l) 同一种植物野生种与栽培种的酶谱测定 ,
( 2 )同一种植物不同采集点的酶谱对照 ;
( 3) 每个种 4一 8 个样株的酶谱对照及每一提取样品重复 8一 10 次对 比 。
2 结果
实验结果表明 ,所测定的丁香属 1 种植物共有过氧化物酶同工酶带 21 条 。 预实验
中的几组对照表明 , 每一种的酶谱带基本是稳定的 。 图 1 、 图 2和表 2 分别列出了各个种
日ǐ曰口曰日一目口
. . . . . . . . . .
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图 1 丁香属植物过筑化物酶同工酶谙模式图
F i g 1 A t y ep f i g u e r o f ep r o x i d a se s i s o e n y m e Z y m o g r a m o f
习梦公之夕“ 众刀 .n
仲恺农业技术学院学报 3卷
的酶谱模式图 、扫描图和酶带的相对迁移率 (Rf 值 )。 整个酶谱带可分为慢带区 (Rf < 0.
1 2 )和快带区 (Rf > 0 . 2 9 )二种 。 可以看出 , 各种间在酶带数量 、 fR 值上有较大的差异 。 从酶
带数量上看 , 最多的是辽东丁香和欧丁香 ,各有 8 条酶带 ;最少的是蓝丁香仅有一条带 ,一
般都是 2一 4 条带 。 从酶谱的 R f 值反映出 , 北京丁香和暴马丁香与其它 9 个种没有相似
的酶谱 , 比较独特 ,而二者本身却共有第 6 和第 21 号带 ,较相近 ,但以第 5 和第 20 号带又
可将二者区分开来 ;辽东丁香 、小 叶丁香 、 毛叶丁香和蓝丁香各有一条共同的带 , 即第 12
号带 ;辽东丁香 、 红丁香 、 小叶丁香和毛叶丁香有一条共同的带即第 1通号带 ;辽东丁香 、 紫
丁香和花叶丁香在第 魂号带上共有 ; 紫丁香和羽叶丁香在 19 号带上共有 。 除北京丁香和
暴马丁香外 ,其 余 9 种丁香的同工酶酶谱带都不同程度的存在着交错 。 直观上可以看出 ,
小叶丁香 、 毛叶丁香和 蓝丁香在酶谱带上相似性较大 ,其它种类则难以判断 。
为了进一步深入研究 ,对测定的结果又进行了定量分析 ,并采用了植物生态数量分类
中常用的二维排序方法 ,根据酶谱之间的相似性 , 对丁香属 H 种植物之间作出了类群划
分 。 限于篇幅 ,计算过程从略 , 详见参考文献 .t2 6〕 。 表 3 、 4 和图 3 分别列出了计算结果和二
维排序图 。
T a b l e Z
表 2 丁香植物过氧化物酶同工酶 fR 值
T h e P e r o x id a s e s i s o e n y m e R f h v a l u e o f s 尹自Zga L翻n .
诚 l 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 l l l 2 1 3 ] 4 1 5 I 6 l 7 l 8 l 9 2 0 2 l
1 0
.
2 9 4 0
.
3 1自 0 . 5 5 5
2 0
.
3 1 8 0
.
5 2 5 0 5 5`
3 0 1 0 0
.
12 0
.
3 4 1 0 3 5 5 0
,
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.
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4 0 0 5 9 0
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,
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.
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4 2 4 0
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1 期 仲铭锦等 : 丁香属植物过氧化物酶同工酶的初步研究
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仲恺农业技术学院学报 3卷
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图 2 过氧化 物酶同工酶谱扫描图
F i g 2 S e a n n i n s f o rP e ro xi d as e s i soe
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名护 .玩卯 枷” ·
l 一咖 . 罗马数字代表酶谱带数
1 期 仲铭锦等 : 丁香属植物过氧化物酶同工酶的初步研究
Ta b le 3
表 3相似系数与不相似值的矩阵表
h Te m a t r i x t a b le o f s im i la r it y e eo f f i e i n t an d d is im i l
a r it y v a l u e
不相似值
叙 1 2 34 5 6 7 8 9l O l ll
3 31 0 01 0 01 0 01 0 01 001 0 0I D 01 001 00
2 67
1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0
3 0 0
8 2 4 6 7 5 6 0 67 7 8 67 1 0 0
4 0 0l 8
1 0802 6 07 1
。
5 1 007 1
.
5 7 1
。
5
5 0 0 3 6 0
1 0 01 007 1
。
5 1 0 07 1
。
5 7 1
。
5
6 0 02 5 l 8 O
1 008 31 007 6 8 3
7 0 04 04 0 0 0
33 331 0 01 0 0
8 0 0 3 32 8
。
5 2 8
.
5 l 7 7 6
60] 0705
9 0 02 2 0 0 0 67 4 0
1 001 0 0
l 0 O 0 23 83
。
5 2 8
。
5 33 0 0 0
1 00
1 l 0 0 02 8
.
5 2 8
.
5 l 7 02 5 0 0
表 4 不相似值总和 (助与 Xi · I EYi 的计算结果
Ta b l e 4 h Te s u m o f d主s im i la r it y v a l u e s an d X i
.
Ei
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城 l 2 4 3 5 67 8 9l 0l l 万 X i i EY i1 \ 1 3 3 0 01 001 0 01 0 01 01 0 0 01 0 01 001 0 01 0 33 0 05 . 4 5
2 3 3
1 001 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 3 3l 7 2 8
。
2 8 5
.
4 4
3 1 001 0 0
8 2 64 7 5 6 0 67 7 8 67 1 0 07 953 8 0 6
.
6 6 0
.
1 3
4 1 001 8 002
1 08 2 0 6 07 1
。 三1 007 1 . 三7 1 . 厂8 38 。 5 2 5 . 5 6 9 6. 68 5 6. 62
5 1 001 40 0 61 0 0
1 0 01 0 07 1
.
9
1
1 0 07 1
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g卜1 · 5 8 7 8 . 5 2 5 . 5 6 9 6. 68 5 0
6 1 001 0 07 5 8 2 1 0 0
1 8 0 0 31 0 07 68 38 8 0 34
.
4 5 9 3
。
8 6 0
7 1 001 0O 0 6 6 01 0 01 0 0
3 3 3 31 001 007 8 56 8 0 6
.
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忍 1 001 0 0 67 7 1 。 三7 1 . 三 8 3 33
61 0 0 07 5 7 1 2 86
.
1 5 3 9
.
9 67 9
届 1 001 007 8 1 001 0 01 0 0 33 60\ 1 001 08 07 1 5 8 0 6
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6 94 5 5
「 减
1 0 01 0 07 67 1
。
5 7 1
. 三 67 1 0 01 0 01 0 0
1 8 0 07 7 5 08 6
.
62 2
.
4 5袱一 1 0
l l 1 0 01 0 01 07 01
.
5 7 1
.
68 31 0 07 5 1 0 01 0 0
9 01 1 0 0 0 34
.
4 5
兀 所求各种的酶谱沿 x 轴对种 A (北京丁香 )酶谱的距离
i E所求各种酶谱在 x 轴上的吻合性差度值
Yi 所求各种的酶谱沿 Y 轴对 A, (欧丁香 )酶谱的距离
仲恺农业技术学院学报 3卷
根据表 4 上的排序坐标 ,做二维排序图 ( 图 3) , 其比例为 10 , 1 。
~ ` 巾 、
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1
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fIL二esIl.k
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图 3 丁香属植物过氧化物酶同工酶谱相似程度的二维排序
F l g 3 T w o 一 d lm e n s lo n a l o r d i n a t io n f o r pe r o x idase is oe n z y m e z y m o g r a m o f s妙切卯 2初。
·
3 讨论
3
.
1 丁香属植物过氧化物酶同工酶与种间的关系
丁香属一般形态分类分为两个亚属 , 即北京丁香亚属 (su bg e n . 乙协以而如 K . K oc h) 和丁
香亚属 (S ub g en . 双尹翻卯 ) ,丁香亚属下又分为羽叶丁香系 ( eS r . 尸认翻以汀以沁 R he d . ) 、红丁香系
( s er
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F铭的脚 R e h d . ) 、 毛 叶丁 香 系 ( eS r . 尸过沦即曰泊绍 iL gn es h . ) 和 欧 洲 丁 香 系 ( eS r . [,of 尹 es
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.
)
。 北京丁香和暴马丁香属于北京 丁香亚属 , 其它 9 种均属于丁香亚属 。 从形态上来
看 ,北京丁香和暴马丁香在本属中与其它种有显著的不同 ,而且二种也非常相似 。 我们的
研究结果表明 , 二者与其它种的酶谱相似系数为零 ,酶带上表明与其它种的亲缘关系甚
远 ,是一个独立的类群 ,在二维排序中也被聚为一类 ,支持了传统分类的观点 。另外二者之
间酶谱的显著差异 , 又反映出他们是两个不同的种 。解决了二者长期在形态分类上存在的
混乱现象 ,证实了西北地区前人所记载的暴马丁香均为北京丁香的误定 。
丁红香系中我们分析了两个种 ,红丁香和辽东丁香 ,从排序图中看出 , 二者之间的亲
缘关系密切 ,在可聚的范围内— 红丁香系 。无论从形态上还是从酶谱上看 ,毛叶丁香 、 小
l期 仲铭锦等 :丁香属植物过氧化物酶同工酶的初步研究
叶丁香和蓝丁香三个种极为相似 ,这种亲缘关系在过氧化物酶同工酶谱的排序上得到 了
印证 , 可归入另一系— 毛叶丁香系 。紫丁香 、 花叶丁香 、 欧洲丁香和羽叶丁香在二维排序图上有较分离的位置 , 若将萦丁香 、欧洲丁香和花叶丁香划为一系 ,似乎有些勉强 ,这一点
与形态分类的观点很不一致 . 由于原产于欧洲的丁香和原产于中国的丁香存在着地理间
隔 ,可能在分子进化上存在着差异 ,这种差异也反映在酶谱带上 ,因此 , 以往形态分类所划
出的欧洲丁香系 ,似乎存在着较大问题 。 位于坐标最右端的羽叶丁香 ,形态上代表着羽状
复叶的进化类型 , 从酶谱的测定结果来看 A . R e hd er 19 3 9 年建立的羽叶丁香系无疑是正
确的 。 上述结论与 A . R he de r 1 9 45 年关于丁香属属下分亚属 、分系的观点基本一致 o ” . 但
在没有全部分析丁香属所有种之前 ,关于丁香属种间亲缘关系和种群的归属问题 , 尚不能
最后定论 ,有待于进一步研究 。
3
.
2 同工酶在丁香属分类中的应用
植物体内普遍存在着过氧化物酶同工酶 , 有关同工酶在植物分类中的应用已有许多
报导 〔`二 , ,而且它在不同的种类中是相当稳定的 . 从上述丁香属过氧化物酶的测定结果也
表明了大多数种类的酶谱是稳定的 ,各个种所具有的特征足以与其它种区别 。 因为酶谱很
少发生趋同进化 , 又是基因相当直接的产物 〔幻 。 用其来推测各分类群之间的亲缘关系是有
依据的 , 当然 , 在研究种的划分时主要还是借助于形态特征和地理分布的资料 , 我们并不
能因为不同酶谱的个体 ,而分出几个种 。 只有在形态分类的基础上 ,综合利用现代实验手
段 , 这样同工酶谱的测定和分析 ,才能显示出较高的参考价值 。
3
,
3 二维排序在同工酶谱定里分析中的评价
二维排序法在五十年代后期曾在生态学上得到较广泛的应用 , 由于在同工酶谱中 , 单
凭某一条带的有无来比较和鉴定酶谱之间的异同 ,带有很大的局限性 。 所以用相似系数
(或不相似值 ,即酶谱距离 )进行定量分析则较全面和直观 , 因为它是将整个酶谱综合地去
分析 。 近年来 , 将二维排序用于同工酶的定量分析中 已有报导〔。 ,但是 , 由于它的计算简
单 ,有人为因素 , 到了六十年代 ,在数学上较严格的主分量分析等排序方法建立以后 ,二维
排序法就基本上被更现代化的方法所代替 。但最近的研究结果认为 ,二维排序法人为地选
择坐标轴 , 更能适合现实的非线性数据情况 , 加之计算简易 ,这就是本文采用此方法的缘
故 。
参 考 文 献
王洪等· 柏木属植物过氧化物醉同工酶的研究 .植物分类学报 , 1 9 86 , 2 ; ( 4 ) : 2 53 ~ 259
阳含熙等 . 植物生态学的数量分类方法 .北京 :科学出版社 , 1 9 8 3
侯宽昭 . 中国种子植物科属词典 .北京 :科学出版社 , 1 982
胡志昂· 杨属植物的同工酶过氧化物酶 .植物分类学报 , 19 81 , 1 9 ( 3 ) : 2 91 一 297
胡志昂· 裸子植物的生物化学系统学 (一 )— 松科植物的过氧化物酶 .植物分类学报 , 19 83 ; 21
( 4 ) : 4 2 3wt 43 1
伪 x , G . w . 著 ;蒋有绪译 。普通生态学实验手册 。北京 :科学出版社 , 1 9 7 2
C or n q ul st
,
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A n in t e以a t目 s y st e m Of c 扭S if iaC iot n Of if o w e r i n g P纽 n t · ( b加m b达 U n i鸭 I’S iyt P r已洛 , N e w
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1 0 仲恺农业技术学院学报 3卷
8 G o t tl e b
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A m o n g 1 1 s pe e i e s o n e o r i g in a l l y ca m e f r o m E u r o pe a n d
o t h e r s w e r e ht ose
r e P r es e n t i n g C h i n e n e s pe e i es
.
T h e r e w e r e t o t a l l y 2 1 z y m o g r a m b a n d s in a l l 1 1
s pe e i es e x a m i n de
.
T ll e z y m o肛 a m a t ic d a t a w e r e P r o e e S de b y u s in g w i t h T w o 一 d im e n s io n a l
o r d i n a tion
.
T h e r e s u l t s r e po r tde h e r e 助v e a e v i d e n e e t o s u P Po r t A . R e h d e r , 5 s y s t e m ie e ls i f ica ti o n
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o t h e r t o be di s t i n g u ihs e d
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K e y 们 dr s I s o pe r o x i d a s e s S y r宜n助 T w o一 d lm en s i o n a l o r d i n a tl o n