全 文 ：2 0 0 9 .2 湖　北　林　业　科　技
同功酶技术在鹅掌楸属树种分类中的应用研究＊
丁小飞(1)　曹　健(1)　陈红林(1)　冈村 政则(2)　生方 正俊(2)
(1 .湖北省林业局林木种苗管理总站　武汉　4 3 0 0 7 9 ;2 .中日合作湖北省育种中心　武汉　4 3 0 0 7 9)
摘　要:笔者运用同工酶电泳技术和形态学对鹅掌楸属树种的分类进行了探讨 ,结果表明:各
种间不仅在形态上存在很大差异 ,而且同工酶酶谱也存在很大差异 ,鹅掌楸在 Pgm 的基因位
点有 1 条特有的谱带(等位基因 d),杂种鹅掌楸 2 条谱带(等位基因 a 、d)都不存在;鹅掌楸在
Shdh的基因位点有 1 条特有的谱带(等位基因 a),北美鹅掌楸和杂种鹅掌楸都不存在这条谱
带。根据这个试验结果可以鉴定鹅掌楸 、杂种鹅掌楸 、北美鹅掌楸。
关键词:鹅掌楸属;同工酶;分类;等位基因
Application Study on Classicfication of Liriodenron Tree Species with IsozymeTechnique
Ding Xiaofei(1 )　Cao Jian(1)　Chen H onglin(1)　Okamura Masanor i(2)　Ubuka ta Masa tosi(2)
(1.Forest Tree and Seedling Adminstr ative General St ation of Hubei Forestr y Bureau Wuhan 430079;
2.Sino-Japan Hubei Provincial Forestry Wood Breeding Center　Wuhan　430079)
Abstract:The author s have studied classification of L iriodenron using isozyme electr ophoresis te chnique and
morphology.The result showed ve ry high var ia tion among var ieties of isozyme gene tic loci and morphologic
type.L iriodenron chinese (Hemsl.)Sarg.has a unique band (allele d)in the Pgm gene tic loc i , hybr id does
not exist on two bands(alle les a , d);L iriodendron chinese (H emsl.)Sarg.h as a unique band(allele a)in the
Shdh genetic loci , Liriodendron tulipifera L.and hybr id did not exist on this band.According to the test re-
sults , Liriodenron chinese(Hemsl.)Sarg., hybr id Liriodenron chinese(Hemsl.)Sarg.and Liriodendron tu-
lipifera L., can be identified.
Key words:Liriodenron ;isozyme;classicfication;allele
　　鹅掌楸属 Liriodenron是木兰科Magnoliace-
ae 植物 , 现仅存鹅掌楸 Liriodendron chinese
(Hemsl.)Sarg.和北美鹅掌楸 Liriodendron tu-
lipi f era L.2个种 ,由于鹅掌楸属独特的分类学地
位和鹅掌楸日渐濒危 ,在《国家重点保护野生植物
名录(第一批)》中列为 Ⅱ级保护植物 ,鹅掌揪属植
物化石在欧亚白垩纪地层中均被发现 ,在第三纪尚
有 10余种鹅掌揪广泛分布于北半球温带地区 ,现
在仅存 2种 ,以一对对应种的形式间断分布于东亚
和北美 ,成为著名的姊妹孑遗植物 。鹅掌楸生长迅
速 ,树高可达 40 m ,胸径 1 m 以上 ,树形雄伟 ,树干
挺直 ,叶形奇特 ,花大而秀丽 ,叶和花都具有较高的
观赏价值 ,是高级绿化树种之一;木材白或淡红褐
色 ,纹理直 、结构细 、质轻软 、韧性强 、易加工 ,是建
筑 、造船 、家具 、细木工和制胶合板的优良用材。作
者通过对鹅掌楸种源试验林(含部分北美鹅掌楸种
源)及五峰 、咸丰 、南京林业大学的鹅掌楸进行同功
酶分析 、外部形态(叶片 、树皮 、小枝)比较 ,尝试从
外部形态和基因水平来鉴别鹅掌楸属内 2个种及
种间杂种 。分析表明:鹅掌楸和北美鹅掌楸在外部
形态上存在很大差异 ,且其同工酶酶谱也存在显著
差异 ,但种间杂种与两亲本的形态相似或呈现为中
5
＊ 收稿日期:2008-12-26
项　　目:国家科技支撑计划资助(项目编号:2003BAD13B07)。
同功酶技术在鹅掌楸属树种分类中的应用研究 总第 1 5 6 期
间形态。所见报道多从遗传结构[ 1] 、遗传多样
性[ 2 , 3] 、生物学特性 、杂交技术[ 4] 等方面进行探讨 ,
首次运用同功酶方法探讨了鹅掌楸属树种间的基
因(酶谱)差异 ,为鹅掌楸属树种的正确分类提供基
因水平的科学的理论依据 。
　材料与方法
1.1　材料采集
样本采自湖北京山县虎爪山林场鹅掌楸遗传
资源保存林和南京林业大学(杂种和北美鹅掌楸)、
及五峰和咸丰鹅掌楸种源。于 2005年 11月采取
冬芽用于同工酶实验 ,并在其生长期取其树冠外上
部的叶片作为形态分析用 。
1.2　同工酶实验
采用聚苯烯酰胺凝胶垂直平板电泳(津村 ,
2001)[ 5] 。对谷氨酸转氨酶(GO T)、还原性辅酶 I
心肌黄酶(DIA)、莽草酸脱氢酶(ShDH)、磷酸葡糖
变位酶(PGM)、亮氨酸氨肽酶(LA P)、苹果酸脱氢
酶(MDH)6种酶系统进行分析 ,电泳技术的详细
操作参见文献[ 6] 。从得到这些酶种的电泳图谱 ,得
到能分析的较清晰的 9 个基因位点 ,得到其基因
型 ,并运用软件 popgene version 1.31进行遗传聚
类分析[ 7 , 8] 。
　结果分析
2.1　外部形态比较
对不同树种的叶片和树皮进行了比较分析 ,发
现其叶片和树皮存在很大差异(见图 1),其形态区
别与王章荣[ 9]所述(见表 1)吻合 ,而杂交鹅掌楸的
叶片和树皮的变化较大(见图 1),处于两亲本的中
间状态。
图 1　鹅掌楸属树种的叶和树皮对比
表 1　鹅掌楸属树种的形态区别
树　种 枝及树皮 叶 花 果　实
鹅掌楸 小枝灰色或灰褐色 , 树皮灰色 ,树皮纵裂不明显
叶马褂形 , 一般 3 裂 ,基
部有 1 对侧裂片较长
花被片倒卵形 ,绿色 , 有黄
色纵条纹 ,长 2 ～ 4 cm
翅状小坚果 , 先端
钝或钝尖
北美鹅掌楸
小枝褐色或紫褐色 ,
树皮棕褐色或暗绿色 , 树
皮纵裂明显
叶鹅掌形 , 一般 5 裂 ,基
部有 2 对侧裂片 , 近基
部的 1 对侧裂片较短
花被片绿黄色 , 基部内面
有橙黄色蜜腺 , 长 4 ～ 6
cm
翅状小坚果 , 先端
尖
　　　　注:引自《鹅掌楸属树种杂交育种与利用》。
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2 0 0 9 .2 湖　北　林　业　科　技
2.2　鹅掌楸属树种间的基因差异
鹅掌楸属树种的不同基因位点的基因型如表
2所示:在基因位点 Pgm 和 Shdh的酶谱有明显不
同(图 2)。鹅掌楸在 Pgm 的基因位点也特有 1 条
谱带(等位基因 d),在 Shdh 的基因位点有 1 条特
有的谱带(等位基因 a);北美鹅掌楸存在 d谱带(等
位基因 d);杂种鹅掌楸 2条谱带都不存在 。
表 2　鹅掌楸属树种不同种源各个基因位点的基因型
树种 基　因　型
Pgm Shdh Go t-1 Go t-2 Go t-3 dia Lap Mdh-1 Mdh-2
北美鹅掌楸
(南林)
北美鹅掌楸
(京山)
杂种
(京山)
杂种
(南林)
鹅掌楸
(京山)
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同功酶技术在鹅掌楸属树种分类中的应用研究 总第 1 5 6 期
　续表 2
鹅掌楸
(咸丰)
鹅掌楸
(五峰)
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图 2　鹅掌楸属的同功酶酶谱比较
图 3　鹅掌楸属树种的遗传聚类图 (下转第 14 页)
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基于 A rcGIS 进行人工造林地块的选择方法研究 总第 1 5 6 期
要分布于大坡乡的东南部 。得出的结果吻合于 7
个模拟条件的预期结果。
　结论
(1)造林地选择 ,常规方法是利用森林资源二
类调查小班卡片 , 对卡片整理统计后进行调查设
计。采用 A rcGIS 技术方法 ,是利用森林资源调查
的空间数据和属性数据 ,按造林地块的选择条件进
行空间分析的结果 。不仅快速准确 ,而且图文并
茂 ,对结果直观显示 。对提高造林设计的工作效率
和成果质量的作用是显而易见的。
(2)方法简单易行 ,具有可操作性。在资料完
备的情况下 ,无论是选地适树或是选树适地;以单
因子分析或综合条件分析均能实现预定工作目标 。
(3)笔者以模拟条件设定作为地块选择的依
据 ,在实际工作中需要进一步深入研究 ,探讨立地
因子(坡位 、坡向 、坡度 、土壤类型)与林木因子及不
同树种的生物学生态学特性之间的相关关系 ,以科
学合理的条件设定 ,通过 ArcGIS 的地理空间分
析 ,准确高效地进行适宜造林地块选择 。
(4)此方法实质是 GIS 决策技术在林业上的 1
个应用 ,由此方法得出的结论更显逻辑化 、合理化 ,
可作为在规划设计中经验判断的科学依据 。
参考文献
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系统应用指南.北京:清华大学出版社 , 2003.
(上接第 8 页)
2.3　鹅掌楸属树种的遗传聚类分析
用各种源间的遗传距离进行聚类分析(见图
3),分析表明:杂种鹅掌楸与鹅掌楸聚为一大类 ,北
美鹅掌楸单独聚为一类。
　结果与讨论
(1)鹅掌楸和北美鹅掌楸在形态上存在很大差
异 ,但杂种鹅掌楸在形态上处于两亲本的中间状态 。
(2)鹅掌楸属树种存在特征谱带 ,鹅掌楸在
Pgm的基因位点特有 1条谱带(等位基因 d),在
S hdh的基因位点有 1 条特有的谱带(等位基因
a),北美鹅掌楸存在 d谱带 ,杂种鹅掌楸 2 条谱带
(等位基因 a 、等位基因 d)都不存在。对鹅掌楸树
种今后可以从基因水平(谱带)来进行识别 ,对开展
杂交育种和杂种苗的识别意义重大 。
(3)遗传聚类分析表明杂种鹅掌楸与鹅掌楸聚
为一大类 ,其遗传距离较近。但由于分析的杂种数
量不多 ,今后应对更多的材料进行分析 ,进一步探
讨其与亲本的遗传关系 。
参考文献
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酶论证.植物资源与环境 , 1995 , 4(3):9～ 14.
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