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中国农学通报 2011,27(22):142-147
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
决明属（Cassia）为苏木科（Caesalpiniaceae）植
物。中国约 25种（含引入种）。全世界决明属植物约
600种，分布于热带、亚热带和温带地区。本实验选取
决明（C. tora）、豆茶决明（C. nomame）、茳芒决明（C.
sophera）、翅荚决明（C. alata）的种子为实验材料。目
前，国内外对决明属的分类主要是从 4个方面，《中国
植物志》[1]按生活习性，将决明属分为木本或草本 2个
类群，至此槐叶决明、决明和豆茶决明归为一类，翅荚
决明归另一类。Flora of Pakistan按叶柄有无腺点，将
决明和槐叶决明归为一类，翅荚决明和豆茶决明归为
一类，这种方法与《中国植物志》相矛盾。Chinese Plant
Names按植株小叶的大小分为2个类群，而《北京植物
检索表》[2]则按小叶数目多寡处理属下各种。因植物的
生长受气候、环境影响较大，不同生境下形态差异较明
显，因此单纯从形态学分类，不同文献差异较大。
基金项目：国家自然科学基金项目（30040027）；安徽省环保局专项基金项目（2006-2008）；国家大学生创新实验项目（101035714）。
第一作者简介：蔡静，女，1987年出生，安徽砀山人，硕士研究生，主要从事资源植物学研究，通信地址：230039安徽大学生命科学学院，安徽省资源植
物研究中心，Tel：0557-8026702，E-mail：caijing1427@163.com。
通讯作者：何家庆，男，1949年出生，安徽安庆人，教授，硕士生导师，主要从事资源植物研究与利用。通信地址：230000安徽大学生命科学学院，安徽
省资源植物研究中心，Tel：0551-5106222，E-mail：hejq1949@126.com。
收稿日期：2011-02-28，修回日期：2011-04-28。
国产决明属生理生化特性与系统分类的关系
蔡 静，何家庆，汪学敏，舒 畅，吴 玲
（安徽大学生命科学学院/安徽省资源植物研究中心，合肥 230039）
摘 要：以国产决明属（Cassia）4种植物为实验材料，采用愈创木酚法和聚丙烯酰胺垂直板凝胶电泳对其
抗逆指标和过氧化物酶（POD）同工酶进行测定，分析其系统树与传统决明属系统分类之间的差异。结
果表明：发芽 1天的过氧化物酶活性和 3天的MDA含量差异显著，可作为探讨其亲缘关系的指标之
一。发现POD同工酶带12条，4种决明没有共同拥有的条带,决明属植物的特征性酶带主要分布在b区
和 a区。与传统分类不同，抗逆指标和同工酶分析结果都表明，槐叶决明（Cassia sophera）与豆茶决明
（C. nomame）亲缘关系最近，翅荚决明（C. alata）次之，决明（C. tora）与其他种亲缘关系最远，属于另一
支。
关键词：决明属；萌发；抗逆生理指标；过氧化物酶同工酶；亲缘关系；生理生化特性
中图分类号：Q945.79 文献标志码：A 论文编号：2011-0472
Relationship between Biochemistry Characteristics and System Classification of Cassia in China
Cai Jing, He Jiaqing, Wang Xuemin, Shu Chang, Wu Ling
(School of Life Science, Anhui University/Anhui Research Center of Plant Resource, Hefei 230039)
Abstract: In order to draw a phylogenetic tree of 4 species of Cassia in China, the study used guaiacol method
and polyacrylamide vertical slab gel electrophoresis to test the resistance indicators and peroxidase isozyme,
and analyzed the differences between the result and traditional systematics. Peroxidase activity of 1 day, MDA
of 3 days significantly differed among species, so it can be used as one of the indicators to explore their genetic
relationship. 12 POD enzyme bands were found, characteristic enzyme bands were mainly in b-zone and
a-zone. Differed from traditional systematics, both resistance indicators and POD zymogram revealed that
Cassia sophera was closer to C. nomame than C. alata in systematics, while C. tora belonged to another branch.
Key words: Cassia; germination; physiological indicators of stress-resistant; peroxidase isozymes; genetic
relationship; biochemistry characteristic
·· 142
蔡 静等：国产决明属生理生化特性与系统分类的关系
由于植物种子相对与叶片等营养器官受环境影响
较少，本实验选用萌发种子作为实验材料，而同工酶作
为基因表达的产物，其酶谱的差异能够很好的衡量种
间的亲缘关系,也可揭示种间、种内在进化过程中的变
异程度。利用同工酶技术探讨植物的亲缘关系是一种
较为可靠的手段[3-4]。标准发芽是受遗传背景和在种子
产生及其储存条件的环境影响。当储存条件及萌发条
件一致时，其生理特性与植物种类、遗传效应有一定的
相关性。Huang、Sun和Soltani[5-7]研究都表明不同植物
种子活力差异很大，并具有遗传性，通过萌发、耐逆性
等生理特性来表现。是否可从过氧化物酶活性、MDA
含量等生理特性讨论决明属的分类问题，本实验将与
过氧化物酶同工酶对比加以讨论。通过过氧化物酶活
性、MDA含量等抗逆指标及POD同工酶的电泳分析，
建立系统树，并与传统分类学进行比较，为后续决明属
的分类研究提供参考。
1 材料和方法
1.1 材料
试验所用材料经安徽大学何家庆教授鉴定为豆科
决 明 属 植 物 C. sophera Linn.、C. alata Linn.、C.
nomame Kitagana、C. obtusifolia的种子，室温贮藏备
用。材料来源见表1。
名称
槐叶决明
翅荚决明
豆茶决明
决明
种名
C. sophera Linn.
C. alata Linn.
C.nomame Kitagana
C. tora Linn.
来源
安徽砀山田地
福建厦门植物园
安徽合肥董铺水库
安徽合肥董铺水库
经纬度
34°24′N，116°21′E
24°27′N，118°06′E
31°52′N，117°12′E
31°52′N，117°12′E
表1 决明属植物材料来源
1.2 实验方法
1.2.1 幼苗培养 每种植物选取饱满种子 200粒，在
0.1% KMnO4溶液中浸泡 5 min消毒处理，后放入 80℃
的热水中浸泡3 min，使种皮软化，胶状物析出，并用蒸
馏水反复冲洗干净,使其解除休眠；倒去热水，加入重
蒸水，室温吸涨24 h。选取已吸胀但未破胸的种子，均
匀平铺在无菌培养皿中（培养皿内有两张已灭菌并用
水浸湿的滤纸），（22±1）℃恒温培养箱中培养。定时补
充水分[8]，在种子萌发的 1、2、3、4天分别取样，4次重
复。
1.2.2 种子萌发过程中抗逆指标的测定 取萌发不同天
数的不同材料在冰浴下，使用不同的缓冲液对样品进
行研磨，3000 r/min下离心 10 min，上清液及样品提取
液，冰箱放置，再分别测定可溶性蛋白质含量、过氧化
物酶（POD）活性和丙二醛(MDA)含量。过氧化物酶活
性（POD）测定使用愈创木酚法，以 1 min内A470变化
0.01为1个酶活性单位(U)；可溶性蛋白质含量测定使
用采用考马斯亮蓝G-250法；丙二醛(MDA)含量测定
使用硫代巴比妥酸(TBA)法[9]。
1.2.3 POD酶液的提取及同工酶电泳 由于预实验中
干燥的种子无法显现出清晰条带，说明此状态下的
POD活性极低，因此本实验选取发芽 1~4天的植物幼
芽进行 POD同工酶分析。分别取各种幼芽 10株，称
重（幼芽称重前用纸吸干表面水分）并记录，置于预冷
的研钵中研磨，研磨过程中逐量加入Tris-甘氨酸缓冲
液，研磨完成后将研磨液倒入EP管中，在12000 r/min，
4℃条件下冷冻离心8 min，取上清放入4℃冰箱中冷藏
备用。采用聚丙烯酰胺垂直板凝胶技术,分离胶的质
量分数为 7%，浓缩胶的质量分数为 3%，在 pH 8.3的
Tris-甘氨酸电极缓冲液中电泳。每槽加样 10 μL，与
5 μL 60%的蔗糖溶液、5 μL溴酚蓝混匀，加入槽内。电
泳开始时稳压 80 V，当溴酚蓝前沿进入分离胶后，稳
压160 V，当溴酚蓝距离胶板末端1 cm处时停止电泳，
整个过程在4℃的冰箱中进行[10]。使用醋酸联苯胺法染
色，染色剂配制方法：醋酸联苯胺溶液5 mL，3% H2O2溶
液30 mL，重蒸水90 mL。染色5~10 min后出现清晰的
条带即可照相。
1.3 数据分析
试验数据采用 SPSS 13.0统计软件进行分析，用
Excel 2000软件制图。
2 结果与分析
2.1 决明属植物萌发过程中抗逆指标的变化
萌发中的种子相对于叶片受环境因素影响较小，
各项活性指标变化相对稳定。决明属植物种子萌发过
程中，吸水量很大，浸泡后体积增大为干种子的2倍左
右。种子中的蛋白质分解是分步进行的，产生的氨基
酸进入胚的生长部位[11]，随着萌发的进行，种子中可溶
性蛋白质含量呈下降趋势。经方差分析和多重比较，4
种决明种子萌发过程中可溶性蛋白（表 2）以第 1天含
量最高，显著高于2~4天。POD活性[12]变化较大，出现
·· 143
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“低—高—低”的变化趋势，第3天达到最高值，与同工
酶检测结果一致。植物器官衰老或在逆境下遭受伤
害，往往发生膜脂过氧化作用，丙二醛（MDA）是膜脂
过氧化作用的最终分解产物，其含量可以反映植物遭
受逆境伤害的程度[13]。种子萌发过程中MDA的含量
变化较大，其中槐叶决明与豆茶决明MDA最大值出
现在第1天，翅荚决明与决明出现在第2天。通过测定
MDA的含量，根据含量的变化判断遭受逆境伤害的程
度。通过脱落酸等进行预处理，能提高细胞内保护酶
系统，清除植物细胞在低温逆境中增加的超氧物自由
基，使有毒物质丙二醛含量下降，并保持在一个相对较
低水平，防止膜脂的过氧化，为其育种、推广种植提供
理论依据。
2.2 通过抗逆指标进行亲缘关系分析
植物的生理生化指标有一定特异性，相近亲缘关
系的植物萌发过程，萌发中活性物质的变化有一定的
相似性，因此其理化指标亦可作为研究其亲缘关系的
参考。对各天的各个抗逆指标分别进行卡方检验，结
果表明：蛋白质含量4个种间差异不显著，说明其无种
间特异性。发芽 1天的 POD活性差异极显著（P<
0.01），发芽2天的POD活性差异显著（P<0.01），发芽3
天的MDA含量差异显著（P<0.01）（表 3）。对有显著
差异的几组指标进行分析，1天的POD活性决明与其
他3种差别较大，可推测其与其他3种亲缘关系较远。
2天的 POD活性规律不明显。3天的MDA含量槐叶
决明与豆茶决明相近，其亲缘关系较近，其次与翅荚决
明关系较近，决明与其他 3种差别明显，亲缘关系较
远。
2.3 决明属萌发过程中过氧化物酶同工酶分析
从4个种16份决明属材料的过氧化物酶同工酶电
泳结果（图1）可以看出，POD同工酶谱带为12条。根
据谱带的分布，按迁移率把酶谱从负极到正极分为 3
个区：a区（酶带 10—12），b区（酶带 7—8），c区（酶带
1—6）。4个种没有共有带，酶带（c3，Rf=0.28；c5，Rf=
0.35；c6，Rf=0.51）（表 4）为槐叶决明、翅荚决明、豆茶
决明3个种的共有带。槐叶决明共有5条带，全部分布
在 c区，其中（c2、c3、c5）为主带，一直参与整个萌发过
程，（c1、c6）第 2天产生，酶活量逐渐增强，并在第 4天
降低，（c1，Rf=0.1）为其区别与其他种的特征酶带；翅
荚决明具有 6条带，其中（c2）为主带，酶活性在第 4天
材料
槐叶决明
翅荚决明
决明
豆茶决明
天数/d
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
编号
1
2
3
4
6
7
8
9
11
12
13
14
16
17
18
19
蛋白质/(g/L)
8.36±0.26a
4.21±0.23b
2.33±0.12c
2.26±0.15c
7.58±0.13a
5.63±0.15b
3.27±0.24c
2.34±0.22d
7.05±0.17a
6.10±0.09b
4.90±0.12c
3.41±0.15d
6.58±0.25a
5.23±0.09b
4.14±0.03c
3.56±0.14d
POD/(g/min)
35.49±0.09d
56.83±0.34b
68.47±0.26a
52.34±0.13c
45.51±0.31d
50.26±0.28c
69.72±0.16a
51.36±0.21b
26.23±0.23d
61.76±0.17b
70.56±0.36a
60.32±0.34c
24.26±0.36d
53.44±0.11b
61.20±0.04a
34.56±0.16c
MDA/(nmol/g)
9.63±0.26b
11.54±0.08a
6.57±0.31c
6.11±0.23d
9.57±0.25a
8.71±0.34b
7.15±0.19c
6.44±0.16d
6.94±0.24a
1.88±0.23b
1.65±0.33c
1.61±0.21c
9.14±0.09b
12.60±0.17a
3.86±0.21c
3.65±0.23c
表2 决明属萌发过程抗逆生理指标的变化
注：同一列的数据中有不相同字母者表示差异显著(P<0.05)。
发芽天数/d
1
2
3
4
蛋白质含量
0.974
0.988
0.914
0.699
POD活性
0.000**
0.026*
0.692
0.825
MDA含量
0.079
0.881
0.042*
0.308
表3 不同天数抗逆指标的显著性检验
注：*显著性水平为0.05，**显著性水平为0.01。
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1一一一
一一一
1 一
一
1一一 一一一一一一
一一 一一一一一一
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16（+）
（-）
c
b
a
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
0.9
1.0
0.7
减弱，（c4、b9）参与前 3天的萌发过程，第 4天消失，其
控制的代谢活动也随之停止。第3天出现一条新的带
（c6)，第4天（c3、c5）出现，（c4，Rf=0.51；b9，Rf=0.77）为
其特征酶带；决明具有 4条带，（a12，Rf=0.95）为主带，
（b7，Rf=0.58）只出现了3天即消失，且逐渐减弱，说明
其参与前3天的代谢活动，第3天增加（a11，Rf=0.90），
第 4天增加（a10，Rf=0.79），此 4条带均为其特征酶
带；豆茶决明共有4条带，（c3、c5）为主带，（c6）在发芽
的第 2天出现，第 3天消失，而第 2天出现的（b8，Rfb
=0.68）为其特征酶带。
根据酶带在各区中的分布情况可以看出，特征性
酶带主要分布在b区和a区，因此对萌发期的决明属植
物进行鉴定时，可以通过检测此区的特征性酶来进行
区分。
泳道编号代表材料同表2，（ ）高浓度酶带，（ ）中浓度酶带，（ ）低浓度酶带。
图1 决明属植物的POD同工酶电泳谱带
分区
c
b
a
酶带
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
材料编号
1
—
0.20
0.28
—
0.35
—
—
—
—
—
—
—
2
0.10
0.20
0.28
—
0.35
0.51
—
—
—
—
—
—
3
0.10
0.20
0.28
—
0.35
0.51
—
—
—
—
—
—
4
0.10
0.20
0.28
—
0.35
0.51
—
—
—
—
—
—
5
—
0.20
—
0.31
—
—
—
—
0.77
—
—
—
6
—
0.20
—
0.31
—
—
—
—
0.77
—
—
—
7
—
0.20
—
0.31
—
0.51
—
—
0.77
—
—
—
8
—
0.20
0.28
—
0.35
0.51
—
—
—
—
—
—
9
—
—
—
—
—
—
0.58
—
—
—
—
0.95
10
—
—
—
—
—
—
0.58
—
—
—
0.90
0.95
11
—
—
—
—
—
—
0.58
—
—
0.79
0.90
0.95
12
—
—
—
—
—
—
—
—
0.79
0.90
0.95
13
—
—
0.28
—
0.35
—
—
—
—
—
—
14
—
—
0.28
—
0.35
0.51
—
0.68
—
—
—
—
15
—
—
0.28
—
0.35
0.51
—
—
—
—
—
—
16
—
—
0.28
—
0.35
—
—
—
—
—
—
表4 决明属植物POD同工酶酶带的相对迁移率
注：泳道编号代表材料同表2。
2.4 通过POD同工酶谱进行亲缘关系分析
运用欧氏距离，以最短距离法，对上述决明进行系
统聚类，结果见图2。T=8时，决明属植物独立分类，与
传统分类一致。T=17时，分为 3类，豆茶决明与槐叶
决明聚为一类，提示其有较近的亲缘关系，而翅荚决明
与决明分属另一类。T=23时，分为2类，豆茶决明、槐
叶决明和翅荚决明聚为一类，而决明与其亲缘关系较
远。以上结论与应用POD活性、MDA含量推断的亲
缘关系相符合。
3 结论与讨论
中国决明亚族的种类虽然相对世界分布较少，仅
20余种，但开发利用历史深远，其中决明早在《神农本
草经》中就有“久服能益精光，轻身”等记载[14-15]。翅荚
决明是国外引进的种，而决明、槐叶决明和豆茶决明是
中国本土植物，对决明属的分类长期被限定于传统分
类角度，研究相对较为薄弱。国内一些主要植物学文
献在种类的划分、学名的应用和属下分类系统等方面
尚存在相当的混乱，与中国有关的一些类群的系统分
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Rf
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类问题也未得到较好的解决。改革开放以来花卉流通
频繁，《中国审计登记草品种集》[16]记载了引进的圆叶
决明（Cassia rotundifolia）和羽叶决明（C. nictitans），而
未登记的伞房决明（C. corymbosa）作为良好的观赏植
物在南京上海等地已广泛种植，这些外来种在系统中
的定位也是亟待解决的问题。
本研究对决明属植物的萌发生理生化特性进行
了初步探讨，通过不同萌发期各项指标的显著差异
性检验，对决明属的亲缘关系进行了分析。结果表
明，亲缘关系相近的植物种类由于有相近的遗传关
系，往往具有相似的生理生化特征。从蛋白质含量、
POD活性、MDA含量分析结果推测，决明与其他 3种
亲缘关系较远，槐叶决明与豆茶决明亲缘关系较近，其
次与翅荚决明关系较近，该结果支持了POD同工酶测
定将豆茶决明与槐叶决明、翅荚决明聚为一类，而决明
分属另一类的结论，说明通过抗逆指标进行决明属亲
缘关系分析有一定的可行性。
另外，笔者首次对决明属植物萌发期间过氧化物
酶同工酶研究，结果表明：（1）发现决明属植物12条酶
带，其中槐叶决明 5条、翅荚决明 5条、决明 4条、豆茶
决明 4条。（2）4个种没有共有带，酶带（c3，Rf=0.28；
c5，Rf=0.35；c6，Rf=0.51）为槐叶决明、翅荚决明、豆茶
决明的共有带。（3）决明属的共同带主要分布在 c区，
特征性酶带主要分布在b区和a区，因此对萌发期的决
明属植物进行鉴定时，可以通过检测此区的特征性酶
来进行区分。其中槐叶决明的特征酶带为 c1，翅荚决
明为c4和b9，决明为a12，b7，a11和a10，豆茶决明特征
酶带为第 2d出现的 b8。（4）T=23时，分为 2类，豆茶决
明、槐叶决明和翅荚决明聚为一类，而决明与其亲缘关
系较远。但与DNA标记相比，同工酶技术有效多态性
位点较少[17-18]。未来试验应把分子标记如SSR和同工
酶结合起来,从而更准确、有效地确定材料间的亲缘关
系。
决明属是一类非常有经济价值的植物，其中不少
是中国传统中药，目前对其关注较多的是决明子，同属
的其他药用植物的关注较少，翅荚决明也仅限作为观
赏植物栽培，而本土植物豆茶决明和槐叶决明未受关
注，这无疑是对野生资源的浪费，因此对决明属植物生
化特性和同工酶的研究，对其育种、良繁及推广种植
提供理论依据。关于决明属分类中存在的疑问，也
需要后续更多的实验研究予以讨论。
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