全 文 ：葡萄属同工酶研究进展
马之胜 (河北省农科院石家庄果树研究所)
提早卜 本文在参考大量文献基础上 , 同工酶研究的成就 ,为深入探讨提供参考 .
对 17 年来国内外葡萄属植物同工酶研究 关妞诃 葡萄属 ,同工酶 ,基本酶谱。
分七个间题进行了阐述 , 以期总结葡萄属
“ 同工酶州soI yz m 。 )一词是 M ar ke t 和 M lu er 19 59年提出的 , 30 多年来 , 同工酶分析
技术经历了由简单到复杂 、 由定性到定量的迅速发展 ,并得到了广泛的应用 。 w ar en r . R . N
等 ( 1 968) 最早在柑桔类果树上应用 ,最早在菊萄上应用的是 w of fe . w . H ( 1 976 ) , 我国晃
无疾等 198 1年最早进行了葡萄属野生种的同工酶研究。 17 年来国内外对有萄属同工酶
研究进展综述如下 ,供参考 。
一 、 国内和圈亥卜菊有及固工魏研究的区别 国内外在葡萄属同工酶研究中有不同之
处。 首先 ,应用酪的种类不同。 国外应用酶种类多 ,笔者查阅的 5篇论文中最少的 7种酶 ,
多者 12 种酶 ,涉及到的酶有 2 3种 ,其中过氧化物酶 、亮氨酸氨肤酶 、酸性磷酸酶 、酣酶、磷
酸有萄糖变位酶 、 天门冬氨酸转氨酶等应用频次较多 . 我国大多数为过氧化物酶 ,其次还
有细胞色素氧化酶 、多酚氧化酶 、醋酶和超氧化歧化酶 ;第二 、 国外用的是淀粉胶 ,分离出
醛带少 , 而国内都用聚丙烯酸胺凝胶 ,分离出酶带多 ,第三 、 研究内容也不同 , 国外侧重于
葡萄品种分类和同工酶遗传研究。 国内主要是我国有萄属野生种的分类和起源研究 . 国
外涉及菊萄属种类只有 7 个 , 国内已有 2 0个种和变种 。
二 、葡萄属同工曲的特异性和稼定性 葡萄属同工酶谱具有明显的组织器官和阶段
特异性 。马之胜等 ( 1989) 研究表明 ,葡萄的叶片、 叶柄 、 卷须 、 枝皮 、幼果和花曹等具有不同
的过氧化物酶同工酶谱类型 , 叶片酶带最多 ,其次为卷须和叶柄 ,枝皮中最少 ,幼果与花蕾
中酶活性很低。 葡萄叶片由幼嫩到成熟的生长发育过程中 , 同工酶谱是不断变化的 ,未展
开的幼叶几乎分离不出酶带 , 第 1 个刚展开叶片只在 R : = 。 . 60 0一。. 707 8 之间开始有酶
带出现 。 在第…2 、 3 、 4刚展开叶片中分离出酶带逐渐增多 , 以后的叶片酶带数趋于稳定 ,酶
带数达到最多。 顾之中等 ( 19 90) 也得到类似结论 。 葡萄功能叶与衰老叶具有相同酶谱 ,以
老叶酪活性最高 。 不同梢次上的功能叶的酶带数完全相同。 总之 ,功能叶在所有器官中酶
带最丰富 、活性最强 、 酶带最清晰 ,经多次试验表明 ,其稳定性表现很好 。 因此认为功能叶
片是适于进行葡萄属分类和起源研究的最佳取样部位。
三 、曲系选择和荟本酶讼的绘制 采用同工酶技术进行分类 、起源及进化研究常因酶
种类选择不当得不到应有的结果 。 国外一些学者筛选了鉴别区分葡萄品种最适的酶类 。
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( 196 9) 在供试的 10 种酶中 ,发现多酚氧化酶 、酸性磷酸酶 、 醋酶 、 叫噪乙酸氧
化酶及亮氮酸氨肤酶在品种间表现出明显差异 。 w of f e . w . H ( 1 9 7 6 )和 su db e。 . R . (E ! 98 7)
研究结果表明 , 除了亮氨酸氨肤酶 、酸性磷酸酶之外 ,肤酶和 6一磷酸葡萄糖异构酶也很
适合于进行葡萄品种 、 杂种的分类。 马之胜等 ( 19 89) 认为 , 由于过氧化物酶比多酚氧化酶
和细胞色素氧化酶表现酶谱类型多 ,更能反映葡萄属种间的差异 ,因此更适合于进行葡萄
属野生种分类的研究 。
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对某一种属不同器官进行跟踪生育期同工酶分析 ,再经酶谱叠加即可得到该种属的
基本酶谱 。 搞清基本酶谱对同工酶研究意义重大 。 晃无疾等 ( 19 8 1 ) 、 汪清)9L 等 ( 19 85 ) 、梁
海泉等 ( 1 9 88) 得到葡萄过氧化物酶同工酶基本酶谱 ,分别分离出酶带为 14 条 、 17 条和 23
条 。 马之胜等 ( 1 989) 通过对 18 个种和变种同工酶分析 ,得出了过氧化物酶 、 多酚氧化酶和
细胞色素氧化酶的基本酶谱 ,分离出酶带分别为 35 条 、 23 条和 25 条 。 这是在所有报道中
分离出酶带最多的 ,并发现以上三种酶的同工酶谱基本一致 。
四 、 葡萄属野生种种内株系的同工酶差异 葡萄属野生种由于长期以来沿用有性繁
殖 ,种内已有严重的分离 。 马之胜等 ( 1 9 89) 对 7 个野生种研究表明 ,过氧化物酶 、 多酚氧化
物 、 和细胞色素氧化酶都不同程度地表现了种内差异 , 以过氧化物酶差异最明显 ,其中以
复叶葡萄种内差异最大 , 华东葡萄 、秋葡萄和刺葡萄次之 , 毛葡萄差异最小 。 差异性大小说
明了种内“多型性 ”的强弱 。马之胜等 ( 1 9 89) 的研究还显示了属于不同种的个体 ,其酶谱却
又有相似的事实 。这说明种间种内的酶谱是极为复杂的 , 同时也反映出种内个体的分化和
种间关联 。 所以 , 目前形态学上分类的种实际上是一个极其复杂的群体 , 虽然在外部形态
特征上有着一定相似性 ,但在基因组成上可能已有一定的分离 , 已经蕴藏着其它种的基因
组成。 这一方面说明种间存在一定亲缘关系 ,另一方面也提醒人们注意“ 种内有种” , 即在
形态分类上归属于同一种内的株系中 ,有些已在遗传因子组成上蕴藏着其它种的遗传因
子 。
五 、 同工酶在葡萄属分类 、亲缘关系及起源中的作用 种质资源的分类和亲缘关系研
究是同工酶应用最为成功的一个方面 ,它提供了不易受地理及人为因素影响的分子指标 。
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.
H ( 1 9 7 6) 用 7 种酶的同工酶谱表型鉴别了 60 个酿酒和鲜食葡萄品种 。 tS va ak ak -
i.s M
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N 等 ( 1 98 3 )用 13 种酶鉴别了 37 个葡萄品种 , 利用醋酶和亮氨酸氨肤酶的同工酶谱
结合 , 可将 30 个品种鉴别开来 ,再辅之其它酶可将所有供试品种逐一加以区分 。 197 3 年 ,
Ne i 氏首先提出“ 标准遗传距离 ” 在种间分类上的应用 ,且利用电泳数据进行标准遗传距
离的测定 。 遗传距离越小 ,亲缘关系越近 ,反之 , 则越远 。 马之胜等 ( 19 8 9 )用 N ie 氏法计算
了葡萄属 12 个种和变种的标准遗传距离和标准相似系数 , 明确了各种间的亲缘关系 ,表
明遗传距离能反映葡萄属种间的遗传差异 , 其中以秋葡萄和刺葡萄的遗传距离最小 ,
和瘤枝葡萄的遗传距离最大 , 两者相差近 12 倍 。 说明葡萄属植物种的分化历史是 比较远
的 。从动态聚类图看出 ,葡萄属野生种的演化和地理分布有着密切关系 ,认为刺葡萄 、 秋葡
萄 、复叶葡萄和华东葡萄为较原始的类型 。 山葡萄 、 燕山葡萄 、萝勇和麦黄葡萄是较进化的
类型 。 并推论我国葡萄属野生种起源中心应是华中地区 。 结合形态特征分析 ,认为燕山葡
萄为一个独立的种 。 晃无疾等 ( 1 9 9 0 )绘制了葡萄种间进化系统树 ,并计算了分化时间 ,推
测毛葡萄可能是我国葡萄野生种中较古老的一个种 , 这与马之胜等前面的结果有一定差
异 ,可能与取样数量有关 。 其实葡萄属植物分类和起源研究是一个相当复杂的问题 ,还有
很多工作要做 。
六 、葡萄属同工酶遗传的研究 由于葡萄具有较长的生命周期 ,又缺乏较好的标志性
状 ,这就限制了对其遗传的研究 。 对很多木本植物的遗传研究而言 ,分子标志性状是比较
适合的 。 因此一些学者进行了葡萄同工酶的遗传研究 ,以期绘出葡萄属的基因连锁图 ,并
取得了一些进展 。 oL uk as . M . 等 ( 1 9 8 3) 最早研究了葡萄品种同工酶多型性的遗传 ,从葡萄
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以减轻天敌杀伤率 。 果园中喷药时间不当
或使用广谱性杀虫剂 , 害虫与天敌会同时
得到抑制 ,这种情况连续发生 ,便会导致某
种害虫 (蜡 )的暴发。
保护和利用天敌是个长期目标 , 需要
果农具备一定知识和经验 。 果园中某种害
虫密度上升 ,潜伏着天敌增加的可能性 ,不
一定必须马上喷药防治 。不然 ,就会出现恶
性循环 。 德国在 15 年前 ,果园中曾经出现
过这类问题 ,经过十几年的研究与探索 ,一
些难题已被认识并得到解决 。
人工繁殖天敌后释放于果园中 , 防治
成本较高 。 如利用松毛虫赤眼蜂 ( rT i-
e如即 a m m a 血 n d r o um i )防治苹果卷叶蛾等 ,
成本比常规防治增加约二倍 , 故推广有一
定难度。
利用线虫防治苹果透翅蛾等 ,试验证
明有效 ,但尚未推广应用于实践。
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. 计算机模拟 :将害虫发育生物学方
面的基础数据和观察记载的气象资料输入
计算机 , 可以模拟害虫发生动态 。这是一项
新技术 , 可作为害虫预测预报的辅助手段 。
到目前 , 这项技术尚未在生产中推广 。
9
. 应急农药 :病虫害综合防治技术不
能保证所有病虫害均得到彻底控制。 果园
中倘出现用综合防治技术难以控制的虫
害 , 经技术咨询服务机构同意 , 可允许喷施
应急农药 ,如 E 60 5 或合成菊醋类等。
果园病虫害的发生与为害受多因素影
响 ,年度间也有差异 。这不仅与各种生物因
素的多年积累有关 ,更受人为栽培实践的
影响 。 关键在于人们是否认识这些问题以
及认识后如何采取行动 。
等者在德一年 , 感到该国的经济 、 科
技 、 生产发展水平均较高是值得注意的特
点。 这些综合因素对农业生产技术的发展
有巨大的促进作用。 在果园病虫害防治方
面 , 我国某些果产区正在重复德国十几年
前走过的弯路 ,适当借鉴国外经验 ,对解决
我国这方面的现实问题是重要和有益的 。
(上接第 15 页 ) 品种被 10 位点标记的 9个多型同工酶的遗传中 , 推断遗传来源于人工
授粉的 F ,代的分离 。 异态酶带的分离型式表明 ,属于相同酶系统的异态酶是被单个位点
控制的 。在肤酶一 2 和四哇酶中 ,发现有两个组合有异常表型现象 。在另两个组合中 , 四哇
酶产生的分离比率 ,不是一个位点的孟德尔期望值 。 w e de n . N . F 等 ( 1 98 8 )用 8种酶进行
了葡萄同工酶的遗传分析 ,结果表明 :酶的多分子的分离是接近于单基因孟德尔分离比率
的 ,并重新确定了 8 个同工酶位点 ,通过同工酶位点的分离分析 ,揭示了三个多位点连锁
群 。
七 、同工酶分析在葡萄其它方面中的应用 为弄清葡萄实生苗阶段发育过程中同工
酶谱的变化 ,龙桂友等 ( 1 9 1) 研究表明 ,三年生巨峰实生苗不同节位木质部的过氧化物酶
同工酶的一条酶带 , 从基部到首次出现卷须的部位活性增高 , 随后便消失 。 晃 无疾等
( 198 1) 认为葡萄属野生种中雄株的酶带数多于雌株 ,存在“ 性酶带 ” 。与生产上极为密切的
性状多为数量性状 ,如丰产性 、 抗逆性等 。研究同工酶表型与数量性状之间的相关性 ,意义
更为重要 。王丽雪等 ( 1 9 8 9) 对抗寒葡萄种类和品种进行了同工酶测定 ,探讨同工酶带与抗
寒性的关系 ,其它方面尚未见报道 。可以借鉴其它农作物如玉米上所取得的成功经验来开
展这方面的研究 。
葡萄同工酶研究方兴未艾 ,前景广阔 。 从现有研究结果看出 , 由于同工酶多型性及稳
定性 , 因而可利用它进行分类 、 品种鉴定及起源进化研究 。此外 , 同工酶分析方法是一个十
分重要且有效的遗传分析工具 ,借助于它可进行基因定位 、连锁图绘制以及同工酶基因与
重要农艺性状之间的相关性研究 ,从而指导杂交亲本选配及杂种定向选择 。这些方面的长
足进展将会使葡萄遗传及其它方面的研究产生质的飞跃 。 (参考文献 16 篇 ,略 )
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