全 文 ：第9 卷第 2期
1 9 9 4 年 5月
长 沙 水 电 师 院 自 然 科 学 学 报
N T U AR AL CI E SN C E JO U R N AL O F CH AN G SH AN O R入I AL
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19 9 4
皂荚属植物过氧化物同工酶和
脂酶同工酶的研究
周 日宝 刘清平
(湖南中医学院 )(长沙水电师院 )
皂英属 (旦丝旦立亘旦生 : )植物全世界现存约16 种 ,主要分布于美洲的东北部 、 热带非洲和亚洲东部 ,我国约
有 10 种 ,全国大部分地区有分布 ,皂英属植物在外部形态上很相似 ,尤其是花的形态结构很相似 , 以致作为分
类学上划分分类单位非常重要的花的特征难以作为划分种的依据了 ,此属用 以区分种的性状主要来 自于叶 、
刺和果实的形态特征 ,尤其是果实的形态特征 ,根据果实形态特征的差异 ,很容易将它们划分为两个类型 ,一
个是果实直条形或镰刀形的类型 ,另一个是果实扭曲的类型 ,前者种的划分比较容易 ,而后者在种的划分上存
在着较大的分歧 . 例如在处理 日本皂英和山皂英的分合问题时 ,江先甫等将它们作为一个种处理 l[] ,黄鹏成 、
汪发赞和唐进等将它们作为亲缘关系比较接近的两个独立的种处理叫闹 ,且提醒读者注意不要将它们混淆 ;
在处理 日本皂英和绒毛皂英的分类位置上也存在较大的分歧 ,李林初将绒毛皂英作为 日本皂英的一个变种
处理 [’J ,李丙贵 、黄鹏成等将它们作为两个独立种处理 s[] . 总之 ,在皂英属内种的分类地位的处理上和亲缘关
系问题处理上存在着较大的分歧 ,作者在采集 、 查阅皂英属植物大量标本以及对它们进行了果实 、 木材 、 花粉
的显微研究等工作的基础上 ,对该属部分种的过氧化物同工酶和脂酶同工酶进行了研究 , 以便为分类和鉴定
提供更多的依据 .
1 材料和方法
本实验研究了 5 个种的植物 ,材料来源见表 1 .
表 1 供试皂芙属各种材料来源
中文名 ’ 学 名 材 料 来 源
山 皂 英 G l e d i r s i a nt a l a n a e a n t h a T a n g e t w a n g 湖南衡 LJ 一中校园
日本皂荚 G . J叩 on ica M iq . 湖南长沙烈士公园
皂 荚 G . S i n e n o i s aL m . 湖南永州市郊
绒毛皂荚 旦全鱼边生旦C h u n e t H o w e x B . G . L i . 湖南林校校园
长果皂荚 G . L o n g o l e g u m i n o s a R . B . z h o u 湖南江永孟勃归 自然保护区
皂英属植物的种子具有厚而坚如石质的种皮 ,种皮的通透性差 ,硬实率高 ,一般 自然条件下难吸涨和发
芽 ,用 98 %的浓硫酸 (H侣 0 4 )分别对山皂荚旧 本皂英 、绒毛皂英和长果皂英的种子处理45 m in ,对皂英种子
处理 90 m in ,然后用流水充分冲洗干净 ,再放入水浴锅中 ,在 50 ℃的条件下处理 Z h 后 ,将吸涨了的种子放在
收稿日期 19 9 3一 1 0一 0 4
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垫有湿建纸的培养皿中 ,于 25 ℃ 的温箱中培养 ,为了防止真菌的繁殖以及种子萌发过程中产生的代谢产物的
积累 ,每天用25 ℃的温水洗涤一次种子 , 同时换上新的滤纸 , 2~ 3 天后种子长出胚根 ,当胚根长至 3~ 4 。 m
长度时 ,分别取其胚根和子叶 ,用蒸馏水冲洗 3~ 4 次后 ,放在滤纸上吸干 ,每次称取 1 9 材料放入研钵中 ,在低
温条件下剪碎研磨成匀浆 ,加入相当于磨碎物 1~ 2 倍体积的pH 值 8 . ZT ir : 一柠檬酸缓冲液 ,倒入离心管中 ,
3 0 。 转 /分离心 20 m in ,取其上清液保存于冰箱中备用 .
聚丙烯酞胺凝胶电泳 ,分离胶浓度 7% ,缓冲液 pH 值为8 . 9 ,化学聚合 ,成层胶采用光聚合 ,用微量进样器
进样 ,作过氧化物同工酶分析的每管进样。 . 0 6 ml , 作醋酶同工酶分析的每管进样 0 . 0 6 ml ,用澳酚蓝作指
示剂 , 用 40 %的蔗糖作班盖物 ,电泳液为T ir 。 一甘氨酸 ,高离子浓度 ,放入冰箱中电泳 ,开始每管电流为 1 m A ,
5 m in 后 ,调节每管电流至 2 m A , 4 h 后 ,澳酚蓝迁移至下端约 1 。 m 处停止电泳 ,取出后测量澳酚蓝在分离
胶上移动的距离 ,剥胶染色 .
过氧化物同工酶的显色采用联苯胺— 愈创木酚染色法 ,在 3 7 ℃下保温 30 m in ,酶带呈紫红色 .酷酶同工酶的显色将胶柱放在。 . 1%的坚牢兰 R R 盐和 0 . 06 %醋酸一 。一茶酷和。 . 06 %的醋酸一 p一茶酷 .
pH 6
.
4 的磷酸缓冲液中 ,在37 ℃下显色 15 m in ,酶带呈朱红色 .
将染色后的材料取出漂洗几次 ,保存于 7%的醋酸中 .
J ` ~ _ 一 , , _一 ~ ~ _ ~ . ~ 一 ~ , . ~ _ . ~ 一 .~ , , , . 卜 _ , X , 、 . 一 ~ 一 ~ 二 . _ ~ ~ 一 _ , 一 , , 一竹网土醉阴瞬借描 r , 侧量母一醉市阴移切犯 禺 ,恨循公两 IU ~ 护 , -1r 异母一瞬市阴庄移毕式产沮 , 公八司、 l
中X ; 为固定染色后胶柱中指示剂的迁移距离 , X : 为固定染色后胶柱中酶蛋白区带的迁移距离 .
2 结果和分析
胚根和子叶的过氧化物同工酶和酷酶向工酶的迁移率见表 2 ,供试各种的胚根和子叶的过氧化物同工醉
见表 3 和图 1 、 图 2 ,醋酶同工酶酶谱见表4 和图3 、图 .4
供试的5 个种中 ,胚根的过氧化物同工酶酶谱可以明显地分为2 个酶谱区 A 和 B , A 区的形值从0 . 02 5~
。 . 27 5 , B 区的形值从 0 . 4~ 。 . “ ,在A 区供试各种都具 R尸 : (形 = 。 . 0 2 5 )一个共同酶带 ,在B 区 ,都具 R尸。 (盯
~ 。 . 4 )一个共同酶带 ,其余的酶带因种而具差异 ,供试的每2 种之间一般都有 2~ 5 条共同酶带 . 子叶的过氧化
物同工酶酶谱 , 也可以 明显地区分为两个酶谱区 A 和B , A 区的盯值为0 . 0 25 , 。 . 2 67 , B 区的盯值为。 . 48 ~
。 . 6 0 8 . 在A 区供试各种都具有C P 、 (盯二 。 . 0 2 5 )一个共同的酶带 ,在B 区 ,供试各种都具有C P 。 (盯~ 0 . 48 )一
个共同的酶带 ,其余的酶带因种而异 ,供试的每2 种植物之间一般都有 2~ 4 条共同的酶带 .
在酷酶同工酶方面 ,无论是胚根 ,还是子叶 ,供试各种之间都具有比较多共同的酶带 ,胚根的酷酶同工酶
方面 ,供试各种都具有R E , (盯= 0 . 0 6 7 ) 、 R E : ( fR = 0 . 1 6 7 ) 、 R E : (盯 = 0 . 26 7 ) 、 R sE (形 = 0 . 5 6 7 ) 、 R E ` (形 =
。 . 4 2) 和 R E . (盯 ~ 。 . 6 7 5 ) 6 条共同的酶带 ,每两种之间一般都有 6~ 7 条共同的酶带 . 子叶的酷酶同工酶方
,供试的各种都具有C E I (形 = 0 . 0 6 7 ) 、 C E ; (盯 = 0 . 包。〔、 、 C E . (形二 ` 0 . 4 5 0 ) 和 C E , (盯= 0 . 7 5 ) 4条共同的酶
闷洲目叫州ǐ分ǐl一曰叫回1口、ǐ巴ō回 i冲工目匕。曰目回汹四ù2侧目日ēé 1
. 每2 种植物之间一般都有 5~ 7 条共同的酶带 .
面带
图 2 子叶过轧化物同工晦讲
r
. 山皂荚 2 . 日本皂荚 3 . 皂英
4
. 绒毛皂荚 5 . 长果皂英
图 3 胚根脂晦讲
1
. 山皂英 2 . 日本皂荚 3 . 皂英
4
. 绒毛皂英 5 . 长果皂荚
图 4 于叶醋晦语
1
. 山皂英 2 . 日本皂荚 3 . 皂荚
4
. 绒毛皂荚 5 . 长果皂英
第 9卷第 2期 周 日宝等 云皂荚属植物过氧化物 同工酶和脂酶同工酶的研究
表 2胚根 和子叶过氧化 物同工畴和脂晦同工峰迁移率 (盯 )
胚根过氧化物
同工酶 (R P )
子叶过权化物
同工酶 C ( P )
胚 根醋酶
同工酶 (E R )
子叶醋酶
同工酶 (CE )
序号
0
.
0 250
.
0 2 50
。
0 6 7 0
。
0 6 7
0
.
0 6 7 几 1 1 7 0 。 1 6 7 0 . 1 33
0
。
1 1 7 0
。
1 920
。
6 7 20
.
20 0
1 6 7
2 2 5
0
。
6 7 20
。
1 7 30
。
30 0
0
。
480 0
。
6 7 30
。
380
0
。
7 2 50
。
6 7 50
。
4 420
.
450
0
.
40 0 0
.
6 0 80
.
6 7 50
.
6 0 0
0
。
450 0
.
6 0 80
.
6 80
0
。
5 3 30
。
6 7 50
.
7 50
0
。
6 0 80
。
7 50
O
。
6 50
表 3过乳化物同工畴晦讲
一 名 一 称 胚 根 酶 带 子 叶 酶 带
日本皂英 R PI 、 4、 5、 7 、 8、 1 1 C I P、 3、 5、 `
山 皂 英 R I P、 s 、 5、 7 、 8、g 、 10 C PI 、 2、 5、 6
皂 英 R I P、 2、 4、 7 、 8、 1 0 C PI 、 2、 4、 5
绒毛皂荚 R I P、 2、 4、 8、 9、 1 0 C PI 、 2、 5、 6
长果皂英 双p l 、 z、 4、 s 、 6 、 s 、 1 0 C P一、 2、 s 、 7
表 4始 晦同工畴晦讲
名 称 胚 根 酶 带 子 叶 酶 带
日本皂英E R I 、 2、 3、 5、 6 、 7 、g 、 1 0 CE I 、 2、 3、 4、 6 、 7 、 9
山 皂 英E R I 、 2、 3、 5、 6 、 9、 1 0 CE i 、 3J、 5、 6 、 9
皂 英E R I 、 2、 3、 5、 6 、 7 、 8、 9CE I 、 2、 3、 4、 6 、 7 、 8、 9
绒毛皂英E R I 、 2、 3、 4、 5、 6 、 7 、 9E C I 、 3、 4、 6 、 7 、 9
长果皂英E R I 、 z、 3、 4、 5、 6 、 , 、 10 C E I、 2、 4 、 5、 6、 7、 8、 9
3 结论
1
. 在供试的各种植物的胚根和子叶的过氧化物同工酶和醋酶同工酶酶谱中可以看出同一个属内各种植
物之间的酶谱都有一些共同的酶带 ,尤其是在胚根和子叶的醋酶同工酶方面具有较多的共同酶带 . 种之间的
酶谱也存在差异 ,每一个种都有其专一性的同工酶谱 , 同工酶由结构基因编码 ,在进化中由最初的基因经基因
重复和突变形成 ,因为脱氧核搪核酸的核昔顺序和蛋白质的氨基酸顺序有共线性关系 ,进化中形成不同生物
的不同基因组成会反映在同工酶谱上构成同工酶的种属专一性 ,皂英属各种之间具有共同的酶带反映出各
种之间存在某些共同的基因和起源 ,各种植物之间在同工酶酶谱上的差异反映了它们在分化过程中基因的
差异性 ,同工酶酶谱上的差异性可以用来作为形态分类和鉴定的辅助手段 . 果实扭曲类型之间 ,无论是过氧化
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物同工酶 ,还是醋酶同工酶 ,无论是胚根的 ,还是子叶的都存在明显的差异 ,这种差异并不 比它们与果实不扭
曲的类型之间更小 ,争议较大的绒毛皂英和 日本皂英之间酶谱的差异 , 山皂英和 日本皂荚之间的酶谱的差异
不比它们与其它各种之间的差异小 ,综合形态 、 木材解剖 、花粉和果实等方面的特征 ,把山皂英 、 日本皂英 、 绒
毛皂英作种级处理更为合理些 .
2
. 同一种同工酶在植物体的不同部位呈现出不同的酶谱 ,胚根的过氧化物同工酶和子叶的存在差异 ,酷
酶同工酶也存在差异 ,也就是说同工酶受到组织分化的明显影响 .
3
. 皂英属内各种植物之间 ,无论是胚根 ,还是子叶 ,过氧化物同工酶谱差异性较大 ,而酷酶同工酶差异性
小一些 ,反映出该属植物之间各方面的遗传变异性和形态结构 、 生理生化方面的分化是不同步的 ,有的遗传基
因方面变异大 ,形态结构和生理生化分化明显 ,有的遗传基因方面变异小 ,形态结构和 生理生化分化不甚明
显 ,差异性不大 .
(责任编辑 谢庚 中 )
参 考 文 献
1 北京师范大学生物系 . 北京植物志 (上册 ) . 北京 : 北京出版社 , 19 84 . 420 ~ 4 23
2 郑万钧 . 中国树木志 . 北京 : 中国林业出版社 , 1 9 8 5 . 1 1 99 ~ 1 2 0 5
3 中国科学院植物研究所 . 中国主要值物图说— 豆科 . 北京 : 科学出版社 , 19 6 0 . 74 ~ 82
4 李林初 . 日本皂荚两新变种 . 植物分类学报 , 2 9 5 2 , 2 0 ( 2 ) : 2 2 5 ~ 2 2 ,
5 李丙贵 . 湖南皂荚属一新 种 . 云南植物研究 , 19 82 , 4 ( 2 ) : 16 9 ~ 17 。
6 胡昌序等 . 化学分类学 的新进展 . 植物分类学报 , 19 80 , 18 ( 4) : 4 60 ~ 4 65
7 W i l s o n e t a l
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1 9 7 6
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( 6 7 )
: 19 9