榆林地区岩黄属木本植物分类群酯酶同工酶谱研究

榆林地区岩黄属木本植物分类群酯酶同工酶谱研究

属虎丘鹤庆花科和虎丘花科。该属中的灌木都归属下的木本组(Sect.FruticosumB.Fedtsch)。该组植物耐旱,抗风蚀、沙埋,耐瘠薄,是良好的防风固沙植物,也是良好的牧草,其枝、叶含粗蛋白20%以上。它已成为我国北方防风固沙、发展草业生产的重要先锋植物。陕西榆林地区北部属毛乌素沙地,从20世纪50年代开始,先后由甘肃、内蒙、宁夏引种该组植物,70年代后又由上述地区大量购进种子,飞机播种造林,在生产实践中发现该组植物在对环境的适应性及飞播技术要求方面有一定差异,但在分类学方面,对同一分类群给出的分类等级不同。另外,引种大量的同组植物在一个相对狭小的空间中,可能形成杂交种。事实上,有些杂交种已形成较大种群,而且形态特征稳定。前人试图用核型分析寻找分类群的差异,但在随体有无、位置及臂比诸方面不同研究结果间差异较大。近年来,同工酶分析在分类研究方面取得一定的进展,而该组植物同工酶的研究还未见专门报道,因此,作者试图用同工酶分析为其分类提供有价值的资料。1材料和方法1.1分类救助系统在室内研究标本的基础上,1998年7月到野外采集标本。根据形态特征,将该组植物划分为7个分类群。并在野外寻找相应分类群所形成的群落,进行标记以备采种。同年10月采集种子。每个分类群都有一个编号,表1为群落概况。1.2酸质控制液将采回的荚果剥离果皮,将种子置于温箱中促其发芽,待芽长到0.5～1.5cm时,采集幼叶、根及子叶作为供试材料。称取2g新鲜材料,在预冷的研钵中加1～2倍磷酸缓冲液(pH7.0),在冰浴条件下,研匀成浆,用高速离心机(16000r/min)冰冻离心20min,取其上清液,加入等体积质量分数为40%蔗糖溶液混匀,置于-10℃冰箱中保存。称取100mg乙酸-萘酯和200mg监牢兰RR盐,分别溶于少量丙酮中,并将二者再溶于100mL0.1mol/L磷酸缓冲液中(pH7.0),即制成染色液。1.3双环已电泳分离染色用DYZ型稳压电泳仪,垂直平板电泳槽,在4℃冰箱中电泳,电泳完后,取下凝胶,浸在pH6.0的磷酸缓冲液中,在37℃下避光保温染色,清水漂洗后,照相。每种材料均作2次重复。1.4计算同工酶区域的相对运动率rRf=酶带迁移距离/溴酚蓝迁移距离。2结果与分析2.1岩黄属木本组2个品种群的est酶谱分布及分类白花踏郎因未采到足够种子,未进行同工酶分析,其余6个分类群都得到较好的酶谱,各样品重复实验均表现出相当一致的同工酶谱。图1为6个分类群幼叶、子叶、根的EST酶谱模式图。胡子昂等人指出:“那些形态分歧很少,分布区重叠,而分类上有争议的种,酶谱就有一定参考价值”。岩黄蓍属木本组植物形态差异不大,大都分布在干旱沙漠地带,生态条件较一致。其分类方面不同专家意见不一,以踏郎为例,不同专家可列为种、变种、亚种。另外,该组不同种植物被引种到相对狭小的榆林地区,可能出现杂交种,使种间形态产生交叉。2.2分类群的组成由酶谱看出,6个分类群中,每个分类群的3个器官的酯酶酶谱都可分为3个区,由负极到正极分别称为A、B、C区。酶带泳动率都开始于0.19、0.29、0.57。这3个带是该组植物特征带。研究表明,按照酶谱中酶带数的多少、强弱,6个分类群可被分为2类或3类(表2)。表2只分析了两大类的情况,根据酶谱,还有其他分类情况,如按幼叶B区分类,3号可独立一类,1、2、4、5、6可成一类。类似情况还有,但因在种类划分中作用不显著,未列入表中。由表2看出,6个分类群中的3、4、6号酶谱稳定地归于踏郎类,只有在子叶B区,分类时3号被划入花棒类。但就B3带而论,它仍应属踏郎类,只是在B4带中(微弱带)才被划入花棒类。踏郎类的形态特征是植株较小,灌木或半灌木,高约2m,主干不明显,荚节两面扁平,3号蒙古岩黄蓍形态特征与踏郎相近,故将其归于踏郎类。1号和2号稳定地归于花棒类,它们的共同形态特征是植株较大,高达7m,主干明显,地径可达10cm,植株上部小叶常退化,荚节两面鼓起,近球形。5号榆林岩黄蓍虽在两类间游移,但多数情况下仍归花棒类,其酶谱在根的B区和幼叶的A区和1、2号特征相近,而明显区别于踏郎类,但其形态特征与花棒相似,故将1、2、5号分类群划为一类,花棒可作为该类代表,故称花棒类。2.3荚节具毡状长柔毛酶谱分布1、2、5号归花棒类,但它们之间酶谱仍有一定差异,按酶谱特征,5号本来就在两大类间徘徊,与1、2号酶谱的差异表现为幼叶酶谱中A2为微弱带,而1、2号为强带,在根的酶谱A区,5号缺乏A2带。在形态特征方面,5号荚节具平伏短柔毛,而1、2号荚节具毡状长柔毛,与1、2号差异明显,可作为一个独立分类单位存在。1号和2号的酶谱差异则更细微,1号较2号在子叶和根酶谱中多一个C2带,其他差异主要是酶带活性差异。同工酶的差异表明它们在遗传上存在一定差异。2.4号与4、6号荚节及酶谱特征对比3、4、6号同属踏郎类,前已述过,按幼叶酶谱特征,3号可独立成一类。在幼叶酶谱中,它的酶带最少,仅有3条,4、6号有5条,其多出的2条酶带中,至少1个带为强带,因此,3号很易与4、6号区别。在形态特征方面,3号荚节密被柔毛,这与4、6号荚节无毛有明显不同。前人把3号作为种、亚种或变种处理。4号和6号的酶谱差异更微,4号在子叶酶谱中有一个C4带,且是微弱带,而6号无此带,其酶谱差异仅此而已。在形态方面,两者区别是6号子房具柔毛,果期脱落,而4号子房光滑无毛。此外,榆林地区岩黄蓍木本组还有一个7号,即白花踏郎,因种群太小,未采集到足够种子,无法作同工酶分析。它与踏郎的区别,仅限于花白色,而该组植物除它而外花皆红色,按分类学常规,仍将它作为一个变型处理。2.5分类群聚类分析事实证明,同工酶数量分类可在一定程度上反映各分类群间的关系。用酶谱间相似系数C来分析分类群间亲缘关系的远近,并确立其分类等级,其计算公式为:C=2Wa+b×100%C=2Wa+b×100%式中:C为2个分类群间相似系数;a为分类群A在酶谱中酶带数;b为分类群B在酶谱中酶带数;W为A、B2个分类群相同酶带数。在这里,根据酶带的有无,配对计算各分类群酶谱间相似系数(表3)。根据相似系数作聚类分析(图2)。聚类分析时,结合线L应放在不相似值间隔较大的区间。按此选取了L1、L2、L3线。L1线可将6个分类群分成花棒和踏郎两大类,这应是种一级划分,相对应的是花棒和山竹子。L2线可分成4个类,应为变种一级。据此,并根据国际植物命名法规,花棒种下有花棒(原变种)和榆林岩黄蓍2个变种。山竹子下有蒙古岩黄蓍和踏郎2个变种。L3线则是变型一级的划分。在花棒类下有小叶和无小叶花棒。而踏郎类下有踏郎和毛踏郎。这和中国植物志分类等级划分是一致的,只是多了新变种榆林岩黄蓍和新变型毛踏郎。3花棒、踏郎的杂交榆林地区岩黄蓍属木本植物的6个分类群的子叶、幼叶、根的EST同工酶都有3个区,泳动率分别开始于0.19、0.29、0.57。表明这3个带为该属特征带。EST同工酶,特别是根和幼叶EST同工酶谱为岩黄蓍属木本组分类提供了新证据,在该组分类和亲缘关系分析中有重要参考价值。通过分类群间EST同工酶相似系数聚类分析,同工酶谱比较并结合形态特征,确定6个分类群等级为:无小叶花棒HedysarumscopariumFisch.etMey.var.scoparium(原变种),有小叶花棒H.scopariumf.arbuscula(Maxim)Liou.filia,榆林岩黄蓍H.scopariumvar.yulinensis(裸名),踏郎H.fruticoscomB.Fedtschvar.Laeve(Maxim)H.C.Fu.。种下等级还有蒙古岩黄蓍var.mongulicum(Turcz)Turcz.exB.Fedtsch,毛踏郎var.Laevef.pubescens(裸名)。榆林岩黄蓍前人未发表过,其他省(区)也未见报道,它可能只分布在榆林地区,所以它的起源值得讨论。研究后认为,它可能是花棒和踏郎的杂交种,花棒和踏郎原来分布区并不一致,现在人工引种在榆林,有杂交的机会,它们又是同属同组,差异不大,杂交的可能性是存在的。另外在形态上,花棒荚节球形,具毡状毛,踏郎荚节扁平、光滑,其杂交种榆林岩黄蓍处于两者之间,荚节近球形,具柔毛,按母本遗传性强的原理,推测花棒可能是母本,踏郎为父本。榆林的林业工作者曾认为毛踏郎是踏郎与蒙古岩黄蓍的杂交种。但是李