东北地区野豌豆属植物过氧化物酶同工酶研究

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植
物
研
究 系愈近。
8’ 卷
同工酶是基因表达的产物， 是分子水平的表现 型。因此同工酶表现型的差异 在某种程度上可 能 反映了基因型的差异。从基因型差异程度就能显示 出种 间 或 居 群 间 亲 缘 关 系 的 远 近。 !"#$ %"& 等 （’()*） 提出用酶谱相似度系数 （ +,-,."/,01 ,&234 5".#3） 来推测种间的亲缘关系， 相 似度指数愈高， 亲缘关
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宋志文等： 东北地区野豌豆属植物过氧化物酶同 工酶研究
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种内居群间酶谱变异及其意义
色、 小叶较狭窄（! 6 277）。关于 "5 - !3 细胞型分 从我们的实验结果看， 支持了将该细胞型处理为广 布野豌豆 的一个种下单位。 （2）关于柳叶野豌豆复合种的分类处理意见： 柳叶野豌豆复合种是野豌豆属内叶轴末端 不具卷 须的一类， 不同学者对该复合种处理意见不一。北 川政夫认为 ! " (&’%)#（ 8’&&9）:;< ’7 应该包括 ! " (&’%)# =;> / *+,-.+%/#（ ?@>AB / ）:;<’7 和 ! " (&’%)# =;> / （ ?@>AB / ）:;<’7 等种下类群。但在 《苏联 0# -1#+&’)-) 植物志》 （!*31）则把前者作为独立的 种处理， 即北 野豌 豆 ! " (#$2+-.+%/#（:;<’7/ ）$C8’。 《东北草本植 物志》 对该观点表示赞同。对柳叶野 豌豆 的另一 变种 ! " (&’%)# =;> / 0#-1#+&’)-) ?@>AB / 所提升的贝加 尔野豌豆 ! " ,#-1#+ &’)-) （ ?@>A B / ）D(9%EC 也 存 在 分 歧。 《苏联植物志》 和 《蒙古植物检索表》 都承认贝加
相同谱带对数 相同谱带对数 7 不同谱带对数 （ <=3/"0,<&". 0"4<-<-,> #? 以 88 个居群作为 9:; 运算分类单位） 对相似度指数采用 ;@ABC 法进 &,0， 相似度指数 6 行聚类分析， 树系图见图 8。
图’
东北地区野豌豆属植物 88 个居群过氧化物酶同工酶酶谱模式图
目前， 同工酶已广泛应用于生物学研究的各个 领域， 在植物系统发育与进化研究中， 常用于 估计 种内居群间、 居群内基因频率的变化， 估算种间、 种
"V］ 内分化程度， 分析种内亲缘关系等［ 。
本文以过氧化物酶同工酶作为遗传标记， 通过 聚类分析， 结合形态学和细胞学研究， 阐明东 北地 区野豌豆属植物的亲缘关系， 并探讨过氧化物酶同
态进化不稳定， 受环境制约， 因而二者是不平行的。 尔野豌豆的种级 地位， 《东北草本植物志》 中将其处 （ ） 指出酶谱资料具 有如下优点： 避免 理为北野豌豆的一个变型。野外居群调查和染色体 #$%%&’() !*++ ! 了趋同进化和性状相关， 主观性 " 酶谱简单明确， 不存在加权问题。 小， #酶谱很少受环 境影响， 在树系图上跳变值最大处的中点作结合线， 将其标记在相应位置上， 结合 线将 " " ," - . / 01.2， 个居群分为 + 类： ! / 大叶野豌豆 " 个居群， " / 东方 野豌豆 ! 个居群， 2 / 黑龙江野豌豆 " 个居群 ， 3/ 广 研究 表明该复合种由两种细胞型组成 （ "5 - !"， "5 。二倍体细胞型广布于东北地区， 而四倍体 - "3） 仅在长白山高海拔地区发现。从个体数目上看， 柳 叶野豌豆数目极少， 北野豌豆占优势， 而 长白山高 海拔地区的类群， 居群相当大， 在形态上该复合种内 叶型和托叶变化极大， 甚至成 连续状态。过氧化物
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布野豌豆 2 个居群， 4 / 山野豌豆复合种 0 个居群， 酶同工酶研究表明长白山类群和北野豌豆黄泥河居 柳叶野豌豆与北野豌豆 0 / 歪头菜 2 个居群， + / 柳叶 野豌豆复合种 4 个居 群的酶谱模式完全相 同， 之间的酶谱相似度指数为 . / +**3， 高于野 群， 相当于种级水平， 同时也说明它们是比较自然的 （"5 - !"） 类群。由 ,2 - . / 1+.. 可将 "" 个居群聚为 !" 类： !/ 大叶野豌豆， " / 东方野豌豆， 2 / 黑龙江野豌豆， 3 / 广 布野豌豆 ."!、 ."" 居群， 4 / 广布野豌豆 ."2 居群， 0/ 山野豌豆复合种 .!4 居群， + / 山野豌豆 复合种 .!0 居群， 1 / 山野豌豆复合种 .!!、 .!"、 .!2、 .!3 居群， */ 歪头菜 2 个居群， !. / 柳叶 野豌豆 .3! 居群， !! / 北野 豌豆 .4" 居群， !" / 北野豌豆 .4!、 .42、 .43 居群。由 此得到以下几 个结论： （!）将 狭 叶 野 豌 豆 和 绢 毛 野 豌 豆 处 理 为 ! " #$%&’# 的种下单位是合适的。 （"）在广布野豌豆三个居群中， ."2 居群是比较 特殊的一个居群， 它和另外二个居群的 酶谱 距离 为 . / !+04， 细胞学研究表明 ."2 居群染色体数为 "5 而另外二个居群 ."!、 从 - !3， ."" 染色体 数 "5 - !"； 形态上看， 呈绿色、 小叶较宽 ."!、 ."" 居群小叶光滑、 万方数据 （" 6 077） ， 呈灰 ."2 居群植株 小叶两面密生柔毛、 豌豆属内其它 种间相似度指数， 从聚类树系图上可 以看出， 五个居群结合早于结合线 ," 。通过研究我 们 认为将北野豌豆作为柳叶野豌豆的一个变种是 比较合理的分类方案。原处理为种、 变种、 变 型的 贝加尔野豌豆不能成立， 将其与北野豌豆归为同一 变种。在 聚 类 树 系 图 上， 似 乎 应 当 将 .4" 居 群 和 、 、 居群分别处理为柳叶野豌豆的两个变 .4! .42 .43 种； 在形态上 .4" 居群和 .4!、.42、 .43 居群并无明 显的分化。这说明居群间同工酶的变异并不总伴随 着形态上的分化。 2 酶谱在野豌豆属植物系统发育与进化研究中的 作用 “由于表型与基因型的不一致， 使得主要基于形 态学推断的系统发育不一定正确， 杂交 和栽培实验 周期长而不方便， 同工酶分析使得这一问题容易解 决。 （#$%%&’() !*+3） ” / 通过 该属植物过氧化物酶同工
宋志文 （"YZZ > ） ， 男， 博士研究生， 工程师。现从事环境生物学方面研究。 " 第一作者简介： 万方数据 收稿日期： !### > V > W
"期 工酶酶谱在该属内的分类价值。 ! 材料与方法
宋志文等： 东北地区野豌豆属植物过氧化物酶同 工酶研究
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浓度 :8 ， 电极缓冲 液为 -./0 1 ;(< 425 # =， 点样量 电泳完毕后 $&>(， =&?@ 定电流条件下电泳 6 小时， 采用醋酸联 苯胺方法染色。 = 结果与讨论
D3EFG/H/3 FI’E 居群编号 J+# +H 4+4>(IG/+F & "" ! " #$%&’# 山野豌豆 & "! & "= & "7 ! " %()%’*+,)%-# 狭叶山野豌豆 ! " .&-+/&# 绢毛野豌豆 ! " /-#//# 广布山野豌豆 ! " 0#1%’+/# 东方野豌豆 ! " 2&’%.# 柳叶野豌豆 & "$ & "6 & !" & !! & != & =" & 7" & $" ! " -#$3)+,)%-# 北野豌豆 & $! & $= & $7 ! " #$3-&’.+. 黑龙江野豌豆 ! " 1.&34%-%(3. 大叶野豌豆 & 6" & 6! & :" & :! & 5" ! " 3’+03*# 歪头菜 & 5! & 5=
从酶谱上看， 种内居群间酶谱变化是普遍现象。 类处理意见不一 ，曾有过种和变种两种分类方案。 在山野豌豆、 北野豌豆、 黑龙江野豌豆、 广 布野豌豆 都存在这种变化， 说明同种不同居群在遗传本质上 是有区别的， 表明物种正处于分 化阶段。事实上种 是用于生物分类的基本单位， 但种不是进化单位， 进 化的基本单位是居群 ， 由于种种内在的和外界的因 素的影响， 每个居群都有着自己独特的进化轨迹， 因 而形成各 自的酶谱式样。尽管存在着复杂的种内 酶谱变化， 但每个种仍有足够的谱带和其它种相区 别 。从聚类树系图上可以看出， 种内居群间变异只 发生在较低水平。但也有些居群较特殊， 如 ： 广布 野豌豆的三个居群， 北野豌豆的五个居群。 " 酶谱在野豌豆属的分类价值 经典分类学在研究种的划分时主要借助于形态 和地理分布的资料， 一般认为和分子进化相 比， 形