榆林地區(qū)巖黃屬木本植物分類群酯酶同工酶譜研究

榆林地區(qū)巖黃屬木本植物分類群酯酶同工酶譜研究

屬虎丘鶴慶花科和虎丘花科。該屬中的灌木都?xì)w屬下的木本組(Sect.FruticosumB.Fedtsch)。該組植物耐旱,抗風(fēng)蝕、沙埋,耐瘠薄,是良好的防風(fēng)固沙植物,也是良好的牧草,其枝、葉含粗蛋白20%以上。它已成為我國(guó)北方防風(fēng)固沙、發(fā)展草業(yè)生產(chǎn)的重要先鋒植物。陜西榆林地區(qū)北部屬毛烏素沙地,從20世紀(jì)50年代開始,先后由甘肅、內(nèi)蒙、寧夏引種該組植物,70年代后又由上述地區(qū)大量購(gòu)進(jìn)種子,飛機(jī)播種造林,在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)該組植物在對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性及飛播技術(shù)要求方面有一定差異,但在分類學(xué)方面,對(duì)同一分類群給出的分類等級(jí)不同。另外,引種大量的同組植物在一個(gè)相對(duì)狹小的空間中,可能形成雜交種。事實(shí)上,有些雜交種已形成較大種群,而且形態(tài)特征穩(wěn)定。前人試圖用核型分析尋找分類群的差異,但在隨體有無(wú)、位置及臂比諸方面不同研究結(jié)果間差異較大。近年來(lái),同工酶分析在分類研究方面取得一定的進(jìn)展,而該組植物同工酶的研究還未見專門報(bào)道,因此,作者試圖用同工酶分析為其分類提供有價(jià)值的資料。1材料和方法1.1分類救助系統(tǒng)在室內(nèi)研究標(biāo)本的基礎(chǔ)上,1998年7月到野外采集標(biāo)本。根據(jù)形態(tài)特征,將該組植物劃分為7個(gè)分類群。并在野外尋找相應(yīng)分類群所形成的群落,進(jìn)行標(biāo)記以備采種。同年10月采集種子。每個(gè)分類群都有一個(gè)編號(hào),表1為群落概況。1.2酸質(zhì)控制液將采回的莢果剝離果皮,將種子置于溫箱中促其發(fā)芽,待芽長(zhǎng)到0.5～1.5cm時(shí),采集幼葉、根及子葉作為供試材料。稱取2g新鮮材料,在預(yù)冷的研缽中加1～2倍磷酸緩沖液(pH7.0),在冰浴條件下,研勻成漿,用高速離心機(jī)(16000r/min)冰凍離心20min,取其上清液,加入等體積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%蔗糖溶液混勻,置于-10℃冰箱中保存。稱取100mg乙酸-萘酯和200mg監(jiān)牢蘭RR鹽,分別溶于少量丙酮中,并將二者再溶于100mL0.1mol/L磷酸緩沖液中(pH7.0),即制成染色液。1.3雙環(huán)已電泳分離染色用DYZ型穩(wěn)壓電泳儀,垂直平板電泳槽,在4℃冰箱中電泳,電泳完后,取下凝膠,浸在pH6.0的磷酸緩沖液中,在37℃下避光保溫染色,清水漂洗后,照相。每種材料均作2次重復(fù)。1.4計(jì)算同工酶區(qū)域的相對(duì)運(yùn)動(dòng)率rRf=酶帶遷移距離/溴酚藍(lán)遷移距離。2結(jié)果與分析2.1巖黃屬木本組2個(gè)品種群的est酶譜分布及分類白花踏郎因未采到足夠種子,未進(jìn)行同工酶分析,其余6個(gè)分類群都得到較好的酶譜,各樣品重復(fù)實(shí)驗(yàn)均表現(xiàn)出相當(dāng)一致的同工酶譜。圖1為6個(gè)分類群幼葉、子葉、根的EST酶譜模式圖。胡子昂等人指出:“那些形態(tài)分歧很少,分布區(qū)重疊,而分類上有爭(zhēng)議的種,酶譜就有一定參考價(jià)值”。巖黃蓍屬木本組植物形態(tài)差異不大,大都分布在干旱沙漠地帶,生態(tài)條件較一致。其分類方面不同專家意見不一,以踏郎為例,不同專家可列為種、變種、亞種。另外,該組不同種植物被引種到相對(duì)狹小的榆林地區(qū),可能出現(xiàn)雜交種,使種間形態(tài)產(chǎn)生交叉。2.2分類群的組成由酶譜看出,6個(gè)分類群中,每個(gè)分類群的3個(gè)器官的酯酶酶譜都可分為3個(gè)區(qū),由負(fù)極到正極分別稱為A、B、C區(qū)。酶帶泳動(dòng)率都開始于0.19、0.29、0.57。這3個(gè)帶是該組植物特征帶。研究表明,按照酶譜中酶帶數(shù)的多少、強(qiáng)弱,6個(gè)分類群可被分為2類或3類(表2)。表2只分析了兩大類的情況,根據(jù)酶譜,還有其他分類情況,如按幼葉B區(qū)分類,3號(hào)可獨(dú)立一類,1、2、4、5、6可成一類。類似情況還有,但因在種類劃分中作用不顯著,未列入表中。由表2看出,6個(gè)分類群中的3、4、6號(hào)酶譜穩(wěn)定地歸于踏郎類,只有在子葉B區(qū),分類時(shí)3號(hào)被劃入花棒類。但就B3帶而論,它仍應(yīng)屬踏郎類,只是在B4帶中(微弱帶)才被劃入花棒類。踏郎類的形態(tài)特征是植株較小,灌木或半灌木,高約2m,主干不明顯,莢節(jié)兩面扁平,3號(hào)蒙古巖黃蓍形態(tài)特征與踏郎相近,故將其歸于踏郎類。1號(hào)和2號(hào)穩(wěn)定地歸于花棒類,它們的共同形態(tài)特征是植株較大,高達(dá)7m,主干明顯,地徑可達(dá)10cm,植株上部小葉常退化,莢節(jié)兩面鼓起,近球形。5號(hào)榆林巖黃蓍雖在兩類間游移,但多數(shù)情況下仍歸花棒類,其酶譜在根的B區(qū)和幼葉的A區(qū)和1、2號(hào)特征相近,而明顯區(qū)別于踏郎類,但其形態(tài)特征與花棒相似,故將1、2、5號(hào)分類群劃為一類,花棒可作為該類代表,故稱花棒類。2.3莢節(jié)具氈狀長(zhǎng)柔毛酶譜分布1、2、5號(hào)歸花棒類,但它們之間酶譜仍有一定差異,按酶譜特征,5號(hào)本來(lái)就在兩大類間徘徊,與1、2號(hào)酶譜的差異表現(xiàn)為幼葉酶譜中A2為微弱帶,而1、2號(hào)為強(qiáng)帶,在根的酶譜A區(qū),5號(hào)缺乏A2帶。在形態(tài)特征方面,5號(hào)莢節(jié)具平伏短柔毛,而1、2號(hào)莢節(jié)具氈狀長(zhǎng)柔毛,與1、2號(hào)差異明顯,可作為一個(gè)獨(dú)立分類單位存在。1號(hào)和2號(hào)的酶譜差異則更細(xì)微,1號(hào)較2號(hào)在子葉和根酶譜中多一個(gè)C2帶,其他差異主要是酶帶活性差異。同工酶的差異表明它們?cè)谶z傳上存在一定差異。2.4號(hào)與4、6號(hào)莢節(jié)及酶譜特征對(duì)比3、4、6號(hào)同屬踏郎類,前已述過(guò),按幼葉酶譜特征,3號(hào)可獨(dú)立成一類。在幼葉酶譜中,它的酶帶最少,僅有3條,4、6號(hào)有5條,其多出的2條酶帶中,至少1個(gè)帶為強(qiáng)帶,因此,3號(hào)很易與4、6號(hào)區(qū)別。在形態(tài)特征方面,3號(hào)莢節(jié)密被柔毛,這與4、6號(hào)莢節(jié)無(wú)毛有明顯不同。前人把3號(hào)作為種、亞種或變種處理。4號(hào)和6號(hào)的酶譜差異更微,4號(hào)在子葉酶譜中有一個(gè)C4帶,且是微弱帶,而6號(hào)無(wú)此帶,其酶譜差異僅此而已。在形態(tài)方面,兩者區(qū)別是6號(hào)子房具柔毛,果期脫落,而4號(hào)子房光滑無(wú)毛。此外,榆林地區(qū)巖黃蓍木本組還有一個(gè)7號(hào),即白花踏郎,因種群太小,未采集到足夠種子,無(wú)法作同工酶分析。它與踏郎的區(qū)別,僅限于花白色,而該組植物除它而外花皆紅色,按分類學(xué)常規(guī),仍將它作為一個(gè)變型處理。2.5分類群聚類分析事實(shí)證明,同工酶數(shù)量分類可在一定程度上反映各分類群間的關(guān)系。用酶譜間相似系數(shù)C來(lái)分析分類群間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近,并確立其分類等級(jí),其計(jì)算公式為:C=2Wa+b×100%C=2Wa+b×100%式中:C為2個(gè)分類群間相似系數(shù);a為分類群A在酶譜中酶帶數(shù);b為分類群B在酶譜中酶帶數(shù);W為A、B2個(gè)分類群相同酶帶數(shù)。在這里,根據(jù)酶帶的有無(wú),配對(duì)計(jì)算各分類群酶譜間相似系數(shù)(表3)。根據(jù)相似系數(shù)作聚類分析(圖2)。聚類分析時(shí),結(jié)合線L應(yīng)放在不相似值間隔較大的區(qū)間。按此選取了L1、L2、L3線。L1線可將6個(gè)分類群分成花棒和踏郎兩大類,這應(yīng)是種一級(jí)劃分,相對(duì)應(yīng)的是花棒和山竹子。L2線可分成4個(gè)類,應(yīng)為變種一級(jí)。據(jù)此,并根據(jù)國(guó)際植物命名法規(guī),花棒種下有花棒(原變種)和榆林巖黃蓍2個(gè)變種。山竹子下有蒙古巖黃蓍和踏郎2個(gè)變種。L3線則是變型一級(jí)的劃分。在花棒類下有小葉和無(wú)小葉花棒。而踏郎類下有踏郎和毛踏郎。這和中國(guó)植物志分類等級(jí)劃分是一致的,只是多了新變種榆林巖黃蓍和新變型毛踏郎。3花棒、踏郎的雜交榆林地區(qū)巖黃蓍屬木本植物的6個(gè)分類群的子葉、幼葉、根的EST同工酶都有3個(gè)區(qū),泳動(dòng)率分別開始于0.19、0.29、0.57。表明這3個(gè)帶為該屬特征帶。EST同工酶,特別是根和幼葉EST同工酶譜為巖黃蓍屬木本組分類提供了新證據(jù),在該組分類和親緣關(guān)系分析中有重要參考價(jià)值。通過(guò)分類群間EST同工酶相似系數(shù)聚類分析,同工酶譜比較并結(jié)合形態(tài)特征,確定6個(gè)分類群等級(jí)為:無(wú)小葉花棒HedysarumscopariumFisch.etMey.var.scoparium(原變種),有小葉花棒H.scopariumf.arbuscula(Maxim)Liou.filia,榆林巖黃蓍H.scopariumvar.yulinensis(裸名),踏郎H.fruticoscomB.Fedtschvar.Laeve(Maxim)H.C.Fu.。種下等級(jí)還有蒙古巖黃蓍var.mongulicum(Turcz)Turcz.exB.Fedtsch,毛踏郎var.Laevef.pubescens(裸名)。榆林巖黃蓍前人未發(fā)表過(guò),其他省(區(qū))也未見報(bào)道,它可能只分布在榆林地區(qū),所以它的起源值得討論。研究后認(rèn)為,它可能是花棒和踏郎的雜交種,花棒和踏郎原來(lái)分布區(qū)并不一致,現(xiàn)在人工引種在榆林,有雜交的機(jī)會(huì),它們又是同屬同組,差異不大,雜交的可能性是存在的。另外在形態(tài)上,花棒莢節(jié)球形,具氈狀毛,踏郎莢節(jié)扁平、光滑,其雜交種榆林巖黃蓍處于兩者之間,莢節(jié)近球形,具柔毛,按母本遺傳性強(qiáng)的原理,推測(cè)花棒可能是母本,踏郎為父本。榆林的林業(yè)工作者曾認(rèn)為毛踏郎是踏郎與蒙古巖黃蓍的雜交種。但是李