Ann. For. Sci. 50 (1993) 37-56
DOI: 10.1051/forest:19930103

Effects of buffer system pH and tissue storage on starch gel electrophoresis of allozymes in three tropical tree species

PD Khasa^{a, b}, WM Cheliak^c and J Bousquet<sup>a

a</sup>  Centre de Recherche en Biologie Forestière, Faculté de Foresterie et de Géomatique, Université Laval, Sainte-Foy, Québec, G 1K 7P4
^b  Département de Biologie, Faculté des Sciences, BP 190, Université de Kinshasa, Zaire
^c  Forest Pest Management Institute, Forestry Canada, PO Box 490, 1219 Queen Street East, Sault-Ste-Marie, Ontario, Canada, P6A 5M7

Abstract - The effects of 16 different electrophoresis buffer pHs, 4 tissue storage conditions and 5 storage times on starch gel electrophoresis of 18 enzymes were determined to design a genetic variation sampling strategy for an isozyme study of 3 tropical tree species, Racosperma auriculiforme, R mangium, and Terminalia superba. The pH of the buffer systems had a significant effect on the number of putative gene loci and alleles resolved, and the staining intensity of the 18 enzymes assayed. For Racosperma species, 2 buffer systems B₇ (Tris-citrate gel, pH 9.0: lithium hydroxide-borate electrode, pH 8.5) and H ₇ (histidine-EDTA gel, pH 7.6: Tris-citrate electrode, pH 7.7) gave the highest average performance in resolving power. All buffer systems yielded poor results for Terminalia. Freezing of Racosperma embryos for up to 2 months did not seriously affect enzyme activity. However, freezing cotyledon tissue of Terminalia decreased enzyme activity over a 2-month period. In general, frozen tissues either with or without extraction buffer, were consistently better than frozen tissues with extraction buffer and DMSO. Three classes of enzymes were defined, based on their stability under the standardized storage conditions in vivo. Using the best buffer systems (B₇ and H₇) and tissue storage conditions (To or T₁), 42, 43, and 32 zones of activity were resolved for R auriculiforme, R mangium, and T superba, respectively. Genetic inference of enzyme variants was made for 31 and 32 putative gene loci in R auriculiforme and R mangium, respectively. Mean number of putative alleles per locus was 3.0 for R auriculiforme and 2.4 for R mangium.

Résumé - Effets du pH du système de tampons et de la conservation des tissus en électrophorèse sur gel d'amidon d'allozymes chez 3 espèces d'arbres tropicaux. En vue de planifier une stratégie d'échantillonnage de la variabilité génétique de 3 espèces d'arbres tropicaux, Racosperma auriculiforme, R mangium et Terminalia superba, les effets de 16 différents pH de tampons d'électrophorèse (tableau /), de 4 conditions de conservation des tissus et de 5 durées de conservation ont été évalués pour l'électrophorèse sur gel d'amidon de 18 enzymes. La résolution du nombre de loci et d'allèles présumés possibles ainsi que l'intensité de coloration des 18 enzymes étaient influencées de manière sensible par le pH des systèmes de tampons. Pour les espèces de Racosperma, deux systèmes de tampons, B ₇ (Tris-citrate, pH du gel 9.0: hydroxyde de lithium, borate- pH de l'électrode 8,5) et H₇ (histidine, EDTA, pH du gel 7,6: Tris-citrate pH de l'électrode 7,7) ont donné le meilleur pouvoir moyen de résolution (fig 1-11, tableau II). Tous les systèmes de tampons ont entraîné des résultats insatisfaisants chez Terminalia. La congélation des embryons de Racosperma pour plus de 2 mois n'a pas affecté sérieusement l'activité enzymatique. En revanche, la congélation des cotylédons de Terminalia au-delà de 2 mois a diminué l'activité enzymatique. En général, les tissus congélés avec ou sans tampon d'extraction, donnaient constamment de meilleurs résultats que les tissus congélés avec le tampon d'extraction supplémenté de DMSO (fig 12). Trois classes d'enzymes ont été définies, sur la base de leur stabilité sous les conditions in vivo standardisées (tableau III). En utilisant les meilleurs systèmes de tampons (B₇ et H₇) et conditions de conservation (T₀ ou T₁), 42, 43 et 32 zones d'activité étaient séparées respectivement pour R auriculiforme, R mangium et T superba. L'inférence génétique de 31 et 32 loci présumés a été conduite pour R auriculiforme et R mangium, respectivement (fig 13-17). Le nombre moyen d'allèles présumés par locus était de 3,0 pour R auriculiforme et de 2,4 pour R mangium (tableau IV).

Key words: buffer system pH / starch gel electrophoresis / allozyme genetic inference / plant material storage / Racosperma / Terminalia / tropical tree

Mots clés : pH de tampons d'électrophorèse sur gel d'amidon / inférence génétique d'allozymes / conservation du matérial végétal / Racosperma / Terminalia / arbre tropical