浅析同工酶在植物系统学中的作用

张妙娟

【摘   要】 本文主要讲述了同工酶在小麦、水稻、玉米以及中药材等等植物的起源以及演化的研究的作用。

【关键词】 植物系统学;起源;演化

[Abstract] This paper mainly describes the role of isoenzymes in the origin and evolution of wheat， rice， maize， Chinese medicinal materials and other plants.

[Keywords] plant systematics; origin; evolution

植物系统学的研究主要是对植物的遗传育种、品种改良的研究，这些都是植物系同学研究的大前提。植物系统学的研究技术依赖于飞速发展的科技，在发展的过程中不断的额找出形态分类之中存在的不足。

同工酶是基因的选择性表达产物，在一定的额程度上系统出现的各种状况，同工酶的使用可以帮助研究人员从分子的角度以及遗传的角度对植物进行种类间亲缘关系的探究，进而弥补形态分类中的不足。近几年，我国植物学家以及有关的研究人员在对研究同工酶的各个方面做很多重要工作，但是植物系统学在研究的过程中对同工酶较完善的报道还十分少。本篇文章主要是探究同工酶的产生、发展以及同工酶在植物系统学研究之中的作用。

1  同工酶概念生产

尽管同工酶概念提出了很久，但是一直保持争议到了二十世纪五十年代，由于争议非常大，阻碍了同工酶研究的发展。曾有报道乳酸脱氢酶在不同的个体及不同的组织中存在的形式也不尽相同，促进同工酶概念的额产生。当前人们认为，同工酶指同一种酶不同的分子式。不同的分子式有相同或者相似的底物，催化相似的反应。

2  同工酶的发展

同工酶未取得人们的认可，导致对同工酶的研究十分少。在这期间研究人员也有一少部分零星的报道及发现，但是并没有做出更深入的研究。自从二十世纪五十年代以后人们对酶的本质有些了解以后，对其认识也比较清晰，这些都为今后的研究打下了良好的基础。

3  同工酶的分类与应用原理

3.1  同工酶应用原理

同工酶在不同的物种之中、同一个物种的不同时期之中、同一时期不同器官之中、同一个器官不同的组织之中都有一定的特异性，既是生理指标，也是遗传物质的表达产物。酶种类的不同在电泳之后也会出现不同的情况，使用特异的化学试剂对其进行染色，形成一个特定的电泳图谱，可以直接，还可以使用有关的统计方法进行对比，这样可以获得重要的信息，这些获得的信息可信度比较高。同工酶在进化过程之中有保守性，这些特性受到基因的控制，在某种程度上可以反映出生物系统学出现的变化。对同工酶的基因进行研究能够推断出同工酶在系统学当中的作用以及植物的遗传多样性，为植物的分类以及系统学提供依据。同工酶在植物的系统发生、生物多样性、遗传育种、亲缘关系的研究当中展现了非常重要的地位。

3.2  同工酶分类

目前主要是根据同工酶的来源以及结构的差异对其进行分类，并且根据遗传学的角度对同工酶主要分为四大类。多个基因决定同工酶、单个基因决定同工酶、修饰同工酶和复等位基因决定同工酶。

4  同工酶在植物系统学研究之中发挥的作用

使用同工酶技术对植物系统研究的开始比较晚，在1971年才进行了第一次同工酶的研究。但是近几十年，同工酶在植物系统演化的研究中应用十分广泛，在中间亲缘关系的探究也发挥这巨大的作用。研究过程中采用同工酶分析有关资料结合形态、DNA及染色数目等方面的资料的建设有着重要的作用。同属但是不是同种的同工酶能够使用资料来计算两种之间的额距离，对数据进行分析，画出清晰的亲缘关系图，这些数据为系统关系推断提供了依据。可以看出，同工酶技术在植物系统学中的较十分广泛，该技术主要用于物种起源研究、栽培过程中的进化研究与对野生祖先的研究。

4.1  小麦起源以及演化过程中同工酶的作用

小麦属于小麦属、小麦亚族、小麦族，目前主要是根据染色体组的差异将小麦分为：圆锥小麦、普通小麦、一粒小麦、茹可夫斯基小麦以及提莫菲维小麦五种。

目前有关小麦起源的争议比较大。有些报道认为六倍体小麦的起源在中东，普通小麦是由初生尔脱下麦突变而来。一些学者认为中国的普通小麦是由中东传入。

一些学者对六倍体的小麦进行了同工酶分析，推断该小麦起源高加索狭窄地带。兰秀锦等研究人员分析了我国独有二十八份半野生小麦，结果证明：西藏半野生小麦和云南小麦遗传距离最低，根据数据推断出西藏半野生小麦和云南小麦亲缘关系比较近。

4.2  水稻起源以及演化过程中同工酶的作用

稻属于稻族、稻亚科，两个栽培种与大约十八个野生稻构成。亚洲广泛使用的就是栽培种。在我国野生稻主要分为药用野生稻、多年生普通野生稻以及疣粒野生稻等几个种。

有关水稻起源在科学界存在这一定的争议。付春霞等研究人员手机了世界不同的水稻。并且使用同工酶对水稻进行分析，认为我国云南可能是栽培水稻起源之一。丁颖教授认为中国的栽培水稻起源在南方。1984年朱英等血症使用酯酶同工酶进行研究，证明云南是亚洲栽培水稻的起源之一。黄燕红认为淮河上游有可能是中国栽培稻的起源。

4.3  玉米起源以及演化过程中同工酶的作用

玉米属禾本科，玉米属。研究人员一直人认为美洲是玉米的起源地。但是却不知道世界上除了美洲其他地方有没有玉米的起源地。争议最大的就是亚洲的南部。有人认为亚洲南部也是玉米的起源地之一，但是支撑这个假说的证据太少。

杨太兴对中国南方的糯玉米进行了过氧化物的同工酶研究：推断出我国糯玉米的起源地可能在南方。李继耕采用过氧化物同工酶对不同品种的玉米进行了探究。结果表明：原产亚洲的玉米很有可能也是栽培玉米的起源，同工酶在研究的过程中起着非常重要的推动作用。

4.4  中药材起源以及演化过程中同工酶的作用

李丽对我国部分夏属采用氧化物同工酶方法进行分析，结果表明：把秭归入半夏将归为独立的种更加合理，秭和半夏亲缘关系比较近，是进化过程中一个过度的类型。张松等研究人员对不同灵芝菌株的酯酶同工酶进行探究并证明：灵-1至灵-4有五条一样的酶带，其拥有灵芝一些同样的遗传特征，但是在酶带数量、酶活性以及迁移率上有着较大的差异，各个菌株之间都有特征带。

5  结论

基因编碼的产物是酶，有着一定的特异性与稳定性，通过文章可以看出同工酶鉴定植物亲缘关系的可行性和可靠性。从文章中可以看出，同工酶还存在很多不足，诸多问题还需要进一步的研究。在对同工酶进行研究使，要从同工酶的深度和广度上进行研究，还要不断探究同工酶的价值和意义，多选择一些方法以及同工酶进行探究，将同工酶的优点全部发挥出来，使其成为最好的植物系统学研究工具。

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