暖季型草坪草优良选系和品种抗盐性的初步评价

以叶片枯黄率为指标,通过水培法对5属12种50份暖季型草坪草优良选系和品种进行了抗盐性评价,为选育抗盐优质草坪草新品种提供试验依据。结果表明,供试草种间的抗盐性变异很大,总的变异系数达到60%,其中,结缕草属和狗牙根属变异系数分别为52%和29%,而结缕草和中华结缕草是变异最大的种,变异系数分别为56%和52%。总的来讲,抗盐性最强的多为细叶结缕草和沟叶结缕草植物,海雀稗‘Adalayd’、钝叶草‘S004’及部分结缕草、中华结缕草植物的抗盐性也较强,部分结缕草属其他材料和狗牙根属植物的抗盐性中等或较弱,而假俭草的抗盐性最弱。结缕草属中抗盐性比‘马尼拉’强的有7份材料,比‘兰引3号’强的有12份材料,而狗牙根属中除‘C158’、‘南京’狗牙根和‘C610’外,多数材料的抗盐性比对照品种‘Tifgreen’和‘Tifdwarf’强。抗盐性最强的3份选系(品种)为细叶结缕草‘Z160’、沟叶结缕草‘Diamond’和‘Z075’。     

中国主要地区结缕草属植物种质资源抗旱性变异分析

抗旱性是植物重要的节水性状,探索结缕草属（Zoysia Willd.）植物种质资源的抗旱性变异可为该属植物抗旱育种和抗旱机理研究奠定重要基础。以目前国内园林绿化中广泛应用的青岛结缕草（Z. japonica‘Qingdao’）和沟叶结缕草（Z. matrella）为对照,采用表征永久萎蔫系数法对中国结缕草属植物5种、2变种共31份种质的抗旱性变异进行研究。结果表明：中国结缕草属植物的表征永久萎蔫系数存在丰富的变异,其变异范围为4.34%～9.28%,变异系数为24.41%;且植物抗旱性存在极显著差异,表征永久萎蔫系数显著低于青岛结缕草的有14份种质,显著低于沟叶结缕草的有7份。不同种植物抗旱性也不同,各种及变种的表征永久萎蔫系数依次为：日本结缕草（Z. japonica）<细叶结缕草（Z.tenuifolia）<沟叶结缕草<青结缕草（Z. japonica var. pollida）<中华结缕草（Z. sinica）<长花结缕草（Z. sinica var. nipponica）<大穗结缕草（Z. macrostachya）;4个种的变异系数依次为：细叶结缕草<中华结缕草<沟叶结缕草<日本结缕草。抗旱性在日本结缕草和中华结缕草种内存在极显著差异;中国结缕草属植物、日本结缕草和中华结缕草的抗旱性与地理分布均不具有明显相关性。     

几个草种的抗盐性评价

选择5个生长状况良好的禾本科草种,在0%、0.2%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的NaCl浓度下,砂培抗盐性试验结果表明5个草种在0.5%NaCl浓度下,基本不受盐害,大部分能抗1.0%以下的NaCl浓度的胁迫,在2.0%的NaCl浓度下则大部分受到盐害,表明所选取的5个草种具有较强的抗盐性.根据耐盐系数值,可将供试种分成高抗、比较抗盐和对盐敏感3种类型.     

几个草种的抗盐性评价

选择5个生长状况良好的禾本科草种,在0%、0.2%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的NaCl浓度下,砂培抗盐性试验结果表明:5个草种在0.5%NaCl浓度下,基本不受盐害,大部分能抗1.0%以下的NaCl浓度的胁迫,在2.0%的NaCl浓度下则大部分受到盐害,表明所选取的5个草种具有较强的抗盐性。根据耐盐系数值,可将供试种分成高抗、比较抗盐和对盐敏感3种类型。     

中国结缕草属(Zoysia spp.)植物抗寒性评价

在广泛收集结缕草属(ZoysiaWild.)种质资源基础上,按照形态类型和地理分布,选取40份种质,采用电导法(EL)对其抗寒性进行初步评价。以半致死温度(LT50)为评价指标,在参试材料中除大穗结缕草和来自台湾岛海边沙地的沟叶结缕草外,其它种质都较天堂-419(对照)抗寒;在结缕草属内,抗寒性具有明显的种间差异,耐寒性依次为日本结缕草>中华结缕草>沟叶结缕草>细叶结缕草>长花中华结缕草>大穗结缕草,其中细叶类型的沟叶结缕草和细叶结缕草抗寒性变异较大;日本结缕草和中华结缕草抗寒性变异与地理分布之间没有显著关系,但分布在海边的种类和种质抗寒性明显较低;结缕草属及其中华结缕草的抗寒性与叶长、叶宽以及叶背面被毛之间均存在显著的负相关关系,但这种关系不体现在日本结缕草上。实验结果还表明,EL方法是评价结缕草属抗寒性较为可靠的方法之一。     

中国结缕草属植物种质资源水分利用效率变异分析

以目前园林绿化中广泛应用的‘青岛结缕草’和马尼拉为对照,对中国结缕草属5种1变种52份野生种源的水分利用效率进行了测定分析.结果表明:中国结缕草属52份种源水分利用效率的变异范围为0.141％～0.377％,变异系数为19.66％,中国结缕草属内不同种源的水分利用效率存在极显著的差异,排序为:细叶结缕＜结缕草＜沟叶结缕草＜中华结缕草＜长花结缕草＜大穗结缕草,变异系数最大的为结缕草;在结缕草、中华结缕草种内水分利用效率存在着极显著的差异,且结缕草种内水分利用效率变异高于中华结缕草种内变异.在52份供试种源中,水分利用效率高于马尼拉的有15份种源,水分利用效率高于‘青岛结缕草’的有11份种源.中国结缕草属植物和结缕草的水分利用效率与纬度呈极显著的正相关,与经度无明显相关性,中华结缕草的水分利用效率与经纬度均无显著的相关性.     

结缕草属植物的抗旱性初步评价

以目前生产上广泛应用的‘兰引3号’结缕草、‘青岛结缕草’和马尼拉为对照,对48份结缕草种源的表征永久萎蔫系数(APWI)进行了测定并分析,结果如下:1)各种源的APWI的变异范围为8.7 8%~1 3.4 1%,变异系数为9.10%。在48份供试种源中,APWI显著低于‘兰引3号’结缕草的有6份种源;APWI显著低于马尼拉的有2份种源;APWI显著低于‘青岛结缕草’的有15份种源;APWI同时显著低于3份对照的有2份种源。结缕草属植物的APWI存在极显著的差异。2)结缕草属植物不同种的APWI不同,其排序为:中华结缕草>大穗结缕草>结缕草>沟叶结缕草=细叶结缕草,其中变异系数最大为结缕草。3)APWI在结缕草、中华结缕草种内存在着极显著的差异,且结缕草种内抗旱性差异明显高于中华结缕草种内差异。4)结缕草属植物的APWI与经度和纬度均未发现显著相关;结缕草、中华结缕草种内的APWI与经纬度也未发现显著的线性相关。     

结缕草属植物表型多样性分析及优异种质筛选

为了解结缕草属植物（Zoysia Willd.）表型多样性，筛选优异的育种亲本，本文以144份结缕草属种质资源为试验材料，对其22个性状进行变异系数、多样性指数、主成分和聚类分析。结果表明：结缕草属植物表型性状变异大，尤其是穗颈长、花序密度、叶片上表面茸毛密度和草层密度；各性状的遗传多样性较丰富，其多样性指数变幅为0.40～4.95；在不同种结缕草种中，杂交结缕草的变异系数最大，而日本结缕草的多样性指数最高。主成分分析将22个性状归为5个主成分，累积贡献率为67.32%。聚类分析将144份试验材料分成4类，其中第Ⅰ和第Ⅱ类群具有优异的生殖性状，而第Ⅲ和第Ⅳ类群的坪用性状较好，从中筛选出具有种子生产潜力的12份材料和坪用质量高的6份材料。本研究为选育高产优质结缕草新品种奠定基础。     

盐水灌溉对7属11种暖季型草坪草生长的影响及抗盐性差异

以7属11种13份暖季型草坪草为材料,通过采用土培结合盐水（20 g·L-1 NaCl）灌溉的方法,研究了其营养器官对盐胁迫的生长反应及抗盐性差异。结果表明,除结缕草（Zoysia japonica）‘Z080’的冠层干质量外,盐胁迫显著抑制了草坪草的地上部分（叶片枯黄率、枝叶修剪干质量、冠层干质量和地上部分总干质量）生长。盐胁迫下,具有地下茎的草除对盐非常敏感的巴哈雀稗（Paspalum notatum）‘Pan1’死亡外,其他草生长受到促进或影响不显著。盐胁迫对根系的影响比较复杂,对盐非常敏感的草种如巴哈雀稗‘Pan1’、假俭草（Eremochloa ophiuroides） ‘Tifbliar’和‘E126’的根系已经死亡,抗盐性较弱的草种如牛鞭草（Hemarthria sibirica）‘H001’和双穗雀稗（P.distichum）‘P011’的根系生长受到抑制,而其余抗盐强或中等的草种根系生长受到促进或不受影响。同一指标在盐胁迫下草种间的变异很大,说明草种间存在较大的抗盐性变异。根据主要指标的平均隶属函数值,13份草坪草的相对抗盐性为海雀稗（P.vaginatum）‘Adalayd’>沟叶结缕草（Z.matrella） ‘Diamond’>结缕草‘Z080’>钝叶草（Stenotaphrum secundatum） ‘S004’>狗牙根（Cynodon dactylon） ‘南京’>结缕草‘兰引3号’>杂交狗牙根（C.transvaalensis×C.dactylon） ‘Tifway’>双穗雀稗 ‘P011’>野牛草（Buchloe dactyloides） ‘B003’>牛鞭草‘H001’>巴哈雀稗‘Pan1’>假俭草‘Tifbliar’>假俭草‘E126’。土培法的相对抗盐评价结果基本上与水培法一致。     

狗牙根抗盐性评价及抗盐机理研究进展

狗牙根是一种重要的暖季型草坪草、牧草和水土保持植物。笔者对狗牙根抗盐性评价及抗盐机理方面的研究进行了综述。目前已经对狗牙根属内及与其他草种间进行了广泛的抗盐性评价,认为其具有较强的抗盐性,能够在盐碱地生长,并且存在较大的属内基因型变异;从种间来看,狗牙根的抗盐性通常弱于盐草、沟叶结缕草、海雀稗等草种,而强于结缕草、虎尾草、野牛草、假俭草、高羊茅等草种。在抗盐机理上,已经在离子(主要为Na⁺、K⁺)调控和渗透调节上取得一些进展,狗牙根主要通过盐腺分泌盐离子、离子选择运输、气孔调节等来降低地上部分盐离子积累,通过积累甜菜碱、脯氨酸、可溶性糖等有机物来进行渗透调节。将来的研究应主要侧重于离子选择性吸收、运输、分配和有机渗透调节物质合成关键基因的确定及表达调控机制。     

生长期内三种结缕草对盐胁迫的响应

试验以大穗结缕草、沟叶结缕草和日本结缕草为试材,研究了不同盐浓度(0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%)对生长期内3种结缕草叶片膜脂过氧化及生长的影响。结果表明,3种结缕草的生物量均随着盐浓度的增加逐渐减小;随着盐浓度的提高及处理时间的延长,3种结缕草的可溶性蛋白含量逐渐降低;相对电导率和丙二醛含量增加,在低盐浓度(0.2%~0.4%)下,两者增加幅度较小,当盐浓度为0.8%时,3种结缕草的相对电导率均达最大值,分别是38.71%,41.32%,40.97%,可溶性蛋白含量均达到最小值,分别为2.08,1.15和1.33 mg/g FW。Pro含量在处理后第10天达最大值,之后逐渐下降,后期变化比较平稳。在低盐浓度(0.2%~0.4%)下,CAT和SOD活性逐渐降低,而高盐浓度(0.6%~0.8%)下,两种酶活性呈上升-下降-上升的趋势。3种结缕草相比,大穗结缕草在高盐浓度胁迫下的相对电导率和丙二醛含量最低,而保护酶活性和可溶性蛋白含量最高。试验证明大穗结缕草抗盐能力最强,沟叶结缕草次之,日本结缕草较差。     

NaCl胁迫对结缕草生长及光合生理的影响

为研究NaCl胁迫对结缕草(Zoysia japonica)生长及光合生理的变化规律,采用盆栽试验观测不同浓度(0, 100, 200, 300, 400和500 mmol·L^-1)NaCl溶液处理对结缕草生长及光合生理的影响。结果表明:在NaCl处理第7, 14和21 d,当NaCl浓度为300, 400和500 mmol·L^-1时,结缕草的相对生长速率、生物量和叶片相对含水量均显著低于对照;随NaCl浓度的增加,结缕草相对电导率、丙二醛含量和可溶性蛋白含量均有增加的趋势,且NaCl胁迫第21 d时,400和500 mmol·L^-1 NaCl浓度处理使结缕草相对电导率、丙二醛含量和可溶性蛋白含量均显著高于对照。结缕草的相对生长速率、生物量和叶片相对含水量均随胁迫时间的延长而显著降低,结缕草相对电导率、丙二醛含量、可溶性蛋白含量均随胁迫时间的延长而显著升高。随NaCl胁迫程度的增加结缕草的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、叶片水分利用效率(WUE)呈逐渐降低的趋势,且500 mmol·L^-1 NaCl浓度处理比对照显著降低;分别在NaCl胁迫第14和21 d时,500 mmol·L^-1 NaCl浓度处理与对照相比,结缕草的胞间CO₂浓度(C_i)和气孔限制值(L_s)显著增加,说明盐胁迫对结缕草光合作用的影响在盐胁迫早期是由气孔限制导致的,在后期是由非气孔因素导致的。     

NaCl胁迫对苜蓿幼苗生长及不同器官中盐离子分布的影响

研究了不同浓度NaCl胁迫下(盐浓度处理为0,0.1%,0.3%,0.5%,0.7%,0.9%)苜蓿不同器官的生长情况(存活率、根长、茎长、叶片数),以及不同器官中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺的含量,并分析了K/Na、Ca/Na、Mg/Na值的变化。结果表明,存活率、根长、茎长与盐浓度呈负相关,且当NaCl≤0.1%时,有利于苜蓿的生长。除根茎叶中Na⁺含量、根中Ca²⁺与盐浓度呈正相关,茎叶中的Ca²⁺与盐浓度相关性不明显外,根茎叶中K⁺、Mg²⁺、K/Na、Ca/Na、Mg/Na均随盐浓度增加而显著下降,且盐处理与对照差异显著(P＜0.05)。另外从离子角度讨论了盐对苜蓿的毒害以及耐盐的原因。     

盐胁迫对新麦草种子萌发及幼苗期生理特性的影响

为研究新麦草种子萌发期及幼苗期的耐盐性,以前期在盐碱地种植的6个不同品种的新麦草为材料,采用0.6%~2.0%的8个浓度梯度NaCl溶液分别处理6种材料,蒸馏水为对照。统计盐胁迫处理下6个品种种子的发芽率、发芽势、根长、芽长等萌发指标。将经1.8%、2.0%高浓度NaCl处理下萌发的幼苗移栽到育苗钵中培育,材料生长到三叶期后,再次进行0.6%浓度NaCl中度盐胁迫,并测定叶片的生长高度,可溶性糖、游离脯氨酸含量,SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性及丙二醛含量和电导率。通过隶属函数和主成分分析对6种新麦草萌发期与苗期的耐盐性进行综合评价。结果表明,随着盐浓度的增加,新麦草的发芽率、发芽势、活力指数和相对生长速度均呈下降趋势;幼苗叶片中脯氨酸、可溶性糖、丙二醛的含量和相对电导率在中度盐胁迫后增加;SOD、POD、CAT的变化在不同材料中表现不一致。主成分分析表明盐胁迫下发芽指标是评价新麦草耐盐性的主要成分,其次是抗氧化酶活性和膜质过氧化性。     

几种暖季型草坪草对低温的生理反应

在佛山市对低温下台湾草(Zoysia tenuifolia Willd. ex Trin.)、地毯草(Axonopus compressus (Swartz) Beauv.)、夏威夷草(Paspalum vaginatum Sw.)、假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro)Hack.)、结缕草(Zoysia japonica Steud.)和钝叶草(Stenotaphrum secundatum (Walt.) Kuntze)等6个暖季型草种的生理反应进行了比较研究。田间种植的草坪草材料在受到2004年12月份的寒潮袭击后,假俭草5号未受到伤害,地毯草和兰引3号受到的伤害较严重;台湾草、兰引3号和钝叶草的光合速率大大降低,而夏威夷和假俭草5号的光合速率变化不大;地毯草和兰引3号的叶片可溶性糖含量变化不大,而其它几种暖季型草坪草的叶片可溶性糖含量升高,各草种的根系可溶性糖含量降低。结果表明,耐寒的假俭草5号在低温下光合速率受抑制较小与叶片可溶性糖含量积累较多有关,而对低温敏感草种的叶片可溶性糖积累较少。     

结缕草耐盐分离群体的构建

为进一步研究结缕草属(Zoysia Willd.)植物的耐盐性遗传机制,通过结缕草耐盐亲本Z105(Z. japonica)和敏盐亲本Z061(Z. japonica)进行人工杂交,以构建结缕草的耐盐分离群体。首先通过SRAP(Sequence-related amplified polymorphism)分子标记技术对所获得的F₁群体杂种真实性进行鉴定,在此基础上,通过水培法对F₁群体的耐盐性进行鉴定。结果表明:F₁群体164个后代中132个后代为真杂种,这些后代的耐盐性表现出连续性的遗传变异,存在明显的分离现象,成功地构建了结缕草的耐盐性分离群体。这为结缕草耐盐性的遗传分析、遗传图谱的构建和耐盐性遗传标记的QTL定位奠定了良好的基础。     

16份马蔺种质材料苗期耐盐性评价

采用温室NaCl盐分胁迫试验方法,设置0、0.4%、0.8%、1.2% 4个NaCl质量分数梯度,对来自我国北方4个省区16份马蔺（Iris lactea var.chinensis）种质材料的生理生化指标进行测定,并对其苗期耐盐性进行评价,筛选耐盐性较强的种质材料,为马蔺种质资源的开发利用和耐盐新品种的选育奠定基础。结果表明,随盐胁迫质量分数的增加,叶片相对含水量呈下降趋势,相对电导率、丙二醛和游离脯氨酸含量呈上升趋势,而叶绿素含量呈先升后降的趋势,在胁迫质量分数0.4%时达峰值。采用系统聚类法将16份马蔺种质材料耐盐性分为较强、居中和较弱三大类,其中耐盐性较强的8份（BJCY ML001、BJCY ML016、BJCY ML012、BJCY ML023、BJCY ML007、BJCY ML011、BJCY ML024、BJCY ML029）、耐盐性居中的4份（BJCY ML006、BJCY ML005、BJCY ML031、BJCY ML013）和耐盐性较弱的4份（BJCY ML018、BJCY ML020、BJCY ML021、BJCY ML035）,采用标准差系数赋予权重法对其耐盐能力大小进行排序, BJCY ML007耐盐能力最强,BJCY ML035耐盐能力最弱。     

利用CRISPR/Cas9系统编辑日本结缕草ZjSGR基因技术研究

日本结缕草(Zoysia japonica)是一种常见的具有众多优良性状的暖季型草种,秋冬季节在我国北方地区会较早出现叶片脱绿现象,在一定程度上限制了日本结缕草在北方的大面积使用。ZjSGR是从结缕草中分离出来的一种衰老诱导基因,负调控叶片滞绿性状。本研究利用CRISPR/Cas9系统,通过基因枪介导的遗传转化方法实现对日本结缕草ZjSGR基因的编辑,经测序验证获得1株单碱基缺失突变植株。突变植株叶片深绿,在正常生长温度(28~30℃)条件下,和对照相比,叶绿素含量更高(P<0.05)。本研究为进一步阐述ZjSGR基因在日本结缕草滞绿性状调控中的作用机理提供了基础研究材料,也为培育日本结缕草滞绿品种育种工作奠定了基础。