植物性别鉴定的研究方法及银杏性别鉴定研究进展

植物性别鉴定的研究方法及银杏性别鉴定研究进展

修改编辑：广茂银杏苗木基地

摘要：在植物的生活史中，性别决定是一个重要的发育过程，其性别除了受外界环境因素的影响外，更重要的是受自身的遗传物质的影响。银杏，是世界上最古老的孑遗植物，具有“活化石”之称，本文主要阐述了植物性别决定的研究方法及银杏性别鉴定的研究进展。

关键词：银杏，性别鉴定，分子标记

在自然界中，高等植物多数为雌雄同株。在显花高等植物中，雌雄异株植物仅占5 %[1]，常见的物种有：银杏科( Ginkgoaceae) 、罗汉松科( Podocarpaceae) 、红豆杉科(Taxaceae) 、杨柳科( Salicaceae) 、杜仲科( Eucommiaceae) 、柿树科( Ebenaceae) 以及杨梅( My rica rubra Sieb. et Zucc) 、番木瓜( Carica papaya L . )等。由于不同性别的器官和植株的经济价值不同，所以，研究植物的性别在理论与实践中都具有重要的意义，而性别的早期鉴定对于实际生产中性别的调控更具意义。

1. 植物性别鉴定的研究方法

植物的性别差异源于有性生殖。大多数生物学家认为：有性生殖过程中发生了遗传物质的重组，促进了遗传变异，使生物的进化速度加快，保证了物种能适应复杂多变的环境，并不断地繁衍后代使之延续下去。在植物的进化过程中，有性生殖不但导致了性别的出现，同时也导致了真核生物两性异形的进化，使

植物的性别产生多种状态和类型[2]。对于植物而言，在性器官分化和发育成熟前，其雌雄株的形态差异往往不明显，所以不能作为植物性别早期鉴定的可靠依据。近年来发展了从细胞、生化和分子等不同水平上对雌雄异株植物的性别鉴定进行研究的方法。

1.1 形态特征鉴别

最初对果树性别的研究是从外部形态开始的。早在50 年代初波兰学者Bugala[3]就通过叶色确定了欧洲山杨的性别，后来有人对银杏、沙棘的形态方面进行了研究，证明银杏雌雄株幼苗期在植株、枝、叶、根等方面存在较大的差异[4-5]；沙棘雌雄株在冬态、花期、生长期、植株形态、植株分布等方面存在较大差异[6]。徐东生[7]等应用多元统计分析中的判别分析方法判别猕猴桃雌雄株，用成年树建立了判别方程。王丙武等[8-9]在对杜仲( Eucom mia ulmoides Oliv. ) 的顶芽进行研究时发现：从1993 年和1994 年的12 月到翌年4 月芽展开前对顶芽的测量说明，雄株顶芽的长度和最大直径都明显大于雌株的( P < 0. 01) ，证明可用芽的大小鉴别杜仲幼株的性别。谭冬梅[10]等用形态学方法对阿月浑子进行性别鉴定，得知无论是已知性别的成龄阿月浑子，还是未知性别的幼龄阿月浑子，其雌、雄株叶形指数间均表现显著差异，即雌株的叶形指数( 宽/长) 比雄株的小。

1.2 生理生化鉴别

此方法主要是通过对植物代谢过程中某些酶的活性、次生代谢物质及内源激素含量水平

等的分析来鉴定植物性别。研究发现：千年桐的雌株叶部组织的还原能力大于雄株[11]；大麻雄株组织的呼吸速度大于其雌株,而过氧化氢酶的活性也比雌株高50 %～ 70 %[10]。J aiswal[12]研究了番木瓜无性组织和生殖组织的酸性和碱性磷酸酶活力,发现其雄性中酶活力高于雌性。李国梁[13]等以高效液相色谱( HPLC) 法分析银杏( Gi nk go bi2loba) 、杨梅( My rica rubra) 等树种叶片中水溶性酚类物质时发现：雌株体内此类物质的含量均普遍高于雄株。

1.3 化学物质分析鉴别

植物不同树种或特殊个体(如雌雄个体) 所含的酚类组成及其含量具有规律性。李教社[14]等测定中国沙棘雌雄株间在黄酮含量上有差异。王丙武[8]等在对杜仲的研究中发现：在整个生长季节中雌株中的杜仲胶含量明显高于雄株。李国梁[13]等对杨梅雌雄株叶片的水提取液进行酚类总量的比色测定。结果表明，同一性别不同单株水溶性酚类含量亦有差异，但雌株的含量都比雄株的高，经t 测验这种差异是显著的。

另外,根据单宁含量也可鉴别植物性别。如将雌雄株叶片的提取液加入碱性醋酸铅，振荡后可看到雌雄叶液生成不同颜色的沉淀，沙棘的雄株生成浅灰色沉淀，而雌株则形成暗绿色沉淀；猕猴桃雄株形成乳白色沉淀，雌株为橙黄色沉淀。

1.4 同工酶差异鉴别

按照分子酶学“一个基因一个同工酶亚基”的理论，同工酶是分子水平的指标，是基因差异在表达水平的体现。因此，用同工酶可以为植物性别鉴定提供可靠的科学依据。过氧化物酶及多酚氧化酶普遍存在于高等植物中，并在植物的生长发育中起重要作用[15]。由于过氧化物酶是基因表达的产物，因此可以通过雌雄株间过氧化物酶同工酶的差异来鉴别雌雄株。

袁仕禄等[16]以华中五味子的叶、芽、茎为材料，进行POD 同工酶的分析，发现雌株功能叶片的POD 同工酶酶谱比雄株功能叶片的多3 条酶带，表明利用POD 同工酶分析鉴别华中五味子雌雄株是可行的。范双喜[17]等以5 年生石刁柏植株的幼嫩茎尖为材料，分析POD 同工酶酶谱差异，结果表明各处理间POD 同工酶酶谱雄株均较雌株少1 条带，说明石刁柏性别差异与POD 同工酶的数目有关，POD 同工酶酶谱的差异可以作为性别鉴定的指标。

1.5 染色体组型鉴别

染色体的形态特征是鉴别植物雌雄的重要方法之一，特别是对那些由性染色体决定性别的植物，由染色体组型来鉴别植物性别是可行的。根据这种特点，前人已在女娄菜、罗汉松、青刚柳、花椒、三角杨及其它杨树树种细胞中发现了与性别相关的染色体[18]。Charles [19-20]等研究结果也表明，白麦瓶草的性染色体中Y染色体比X 染色体大数倍，X 与Y染色体的同源区域只占染色体长度的很少一部分，其余为假同源区。

1.6 分子标记鉴别

植物雌雄株间的差异归根结底是DNA 分子之间的差异，利用分子生物学技术在DNA 分子水平上去研究雌雄株之间的差异性，从中找到鉴别雌雄株的特异性DNA 片段，对此进行测序，进而制备DNA 探针，使得人们在幼苗期就能够对植物雌雄株的性别进行鉴定。