披碱草属植物抗逆性研究现状和存在的问题

披碱草属是禾本科小麦族重要的经济属,主要分布在海拔2000～5200 m的地区。属内绝大多数种是优良牧草,饲用价值极高,该属部分种具有耐盐、抗旱、耐寒等优良抗性,适应性广,遗传多样性丰富,因此不仅是生态恢复的重要物种,也能为其他牧草和麦类作物提供优异的基因资源。按照狭义上的分类标准,该属在全世界共有30余种,我国有13种,主要有老芒麦、披碱草、垂穗披碱草、短芒披碱草、圆柱披碱草等。近年来,由于全球变化和人类活动引起非生物胁迫的加剧,越来越多的研究开始关注披碱草属非生物胁迫抗性,包括耐盐性、抗旱性、低温胁迫抗性、重金属胁迫及复合胁迫抗性,其中大多数研究来自中国学者。目前绝大多数关于披碱草属抗逆性的研究主要集中在通过电解质外渗率、叶绿素、脯氨酸等渗透调节物质和抗氧化酶活性等生理指标评价属内不同种,和/或不同品种/种质的抗性方面,然而这些研究采用了不同的分析方法和评价体系,导致得出的结果不尽相同。此外,除了冷胁迫外,目前关于该属植物的抗逆机制却极少涉及。因此,综述了近年来在披碱草属植物抗逆性方面的研究进展,并提出存在的问题及今后研究的方向,旨在为进一步挖掘和利用其优良遗传资源奠定基础。     

披碱草属植物抗逆性研究现状和存在的问题

披碱草属是禾本科小麦族重要的经济属,主要分布在海拔2000～5200 m的地区。属内绝大多数种是优良牧草,饲用价值极高,该属部分种具有耐盐、抗旱、耐寒等优良抗性,适应性广,遗传多样性丰富,因此不仅是生态恢复的重要物种,也能为其他牧草和麦类作物提供优异的基因资源。按照狭义上的分类标准,该属在全世界共有30余种,我国有13种,主要有老芒麦、披碱草、垂穗披碱草、短芒披碱草、圆柱披碱草等。近年来,由于全球变化和人类活动引起非生物胁迫的加剧,越来越多的研究开始关注披碱草属非生物胁迫抗性,包括耐盐性、抗旱性、低温胁迫抗性、重金属胁迫及复合胁迫抗性,其中大多数研究来自中国学者。目前绝大多数关于披碱草属抗逆性的研究主要集中在通过电解质外渗率、叶绿素、脯氨酸等渗透调节物质和抗氧化酶活性等生理指标评价属内不同种,和/或不同品种/种质的抗性方面,然而这些研究采用了不同的分析方法和评价体系,导致得出的结果不尽相同。此外,除了冷胁迫外,目前关于该属植物的抗逆机制却极少涉及。因此,综述了近年来在披碱草属植物抗逆性方面的研究进展,并提出存在的问题及今后研究的方向,旨在为进一步挖掘和利用其优良遗传资源奠定基础。     

草地早熟禾类草坪草在寒冷半干旱带（兰州）适应性的研究

草地早熟禾Poa pratensis在田间试验条件下各品种的适应能力无明显差异，只有在逆境胁迫下才表现其适应力的差别。为此，将实验室测试的生理生化指标与田间观察结果加以综合，用抗逆性指数（Si）进行排序和分类。20个草地早熟禾品种中，抗逆性强的有2个，中等的15个，差的3个。耐寒、耐旱、抗盐和抗病的品种都属高抗品种；耐寒、抗病，但不耐旱和耐盐的品种属中等抗逆性品种；耐寒而不耐旱、抗盐和抗病的品种为抗逆性低的品种。     

高羊茅的生理生态及其生化特性研究进展

在研究和大量借鉴国内外最新研究成果的基础上,系统论述和报道了高羊茅在水分、温度、酸碱盐以及重金属等逆境胁迫下的生理变化,也包括内生真菌和植物生长调节剂对高羊茅的影响.同时,对高羊茅的生化特性的研究进展作了报道,主要包括高羊茅品种的生化鉴定以及以转基因技术应用为主的基因工程等方面的研究.展望了高羊茅在生理生态以及生化特性方面的研究趋势,特别是高羊茅的抗性机理以及有关分子生物学方面的研究将成为未来研究的重点和热点,为今后深入开展高羊茅的研究和利用提供科学依据.     

草坪型高羊茅幼苗对基质铅污染的生理生化响应

为探索植物对重金属的修复作用以及自身对重金属污染的生理效应,以基质盆栽高羊茅(Festuca arundinacea)幼苗为试验材料,比较分析了不同铅胁迫下,高羊茅的生理生化效应.结果表明:随着胁迫时间的延长,不同铅浓度下的高羊茅叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性整体变化为先升后降,POD变化趋势较为缓慢,表明低浓度或短时间内铅可快速诱导高羊茅保护酶活性.叶绿素总量变化为低浓度(500,1000 mg·L^-1)下先增加后下降,高浓度下则为持续下降,表明高羊茅可能通过增加叶绿素来适应低铅胁迫,而高浓度下则失去了这种调节能力.3个铅浓度下的丙二醛(MDA)含量与胁迫时间及胁迫浓度均为正相关,表明随着胁迫浓度和时间的增加,细胞膜脂过氧化作用加强.脯氨酸含量在500,1000 mg·L^-1铅浓度下随时间增加为先降后升,1500 mg·L^-1浓度下则相反,但均高于对照,表明经铅胁迫后细胞的渗透调节能力增强.3个浓度下的可溶性糖含量变化均随时间表现出降-升-降,最终显著降低,整个变化过程低于对照.因此在铅胁迫过程中,这些生理特性的变化表明在低铅胁迫时高羊茅表现为积极适应和抵抗,而在高铅胁迫下则表现为忍耐和受损.     

冷季型草坪草耐旱及耐寒性比较

对冷季型草坪草种在夏季进行缺水处理,在冬季在自然条件下,比较其耐旱及耐寒性。在观测期测定草坪盖度,冬季测电解质渗出率、超氧化物歧化酶,过氧化物酶活性、丙二醛、叶绿素含量及叶片含水量。结果表明,缺水处理后,供试品种间盖度表现各异。生理生化指标呈规律性变化。其耐旱及耐寒性依次为高羊茅>早熟禾>黑麦草。     

4种羊茅属牧草幼苗抗寒性比较

对羊茅属4种牧草幼苗在低温胁迫下的抗寒性进行了比较研究。研究表明：低温下,各牧草细胞膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量均随着低温胁迫强度的增大和时间的延长呈显著增大趋势（P〈0．05）,且种间也具显著差异（P〈0．05）;低温胁迫下各牧草电导率和丙二醛、电导率和脯氨酸、脯氨酸和丙二醛间均存在显著相关关系,但单一指标并不能准确鉴定出各牧草抗寒能力的强弱。综合分析表明,在评价羊茅属牧草的抗寒性时,应优先选择相对细胞膜透性、丙二醛含量作为鉴定植物抗寒性的指标;4种牧草幼苗的抗寒性为：中华羊茅最好,西北羊茅和毛稃羊茅次之,法恩苇状羊茅最差。     

甜菜碱与植物抗逆性研究进展及其在草坪上的应用

甜菜碱是植物在逆境胁迫下自身产生的一种重要的渗透调节物质,它具有调节细胞渗透压和保持细胞膜、酶及蛋白质结构与功能完整性等生理作用。鉴于甜菜碱在植物对抗不良环境方面所发挥的巨大作用,研究甜菜碱与植物抗逆能力的关系,培养和选育抗逆植物,对于实际的作物生产具有重要的指导意义。然而,在生产实践中,并非所有的植物种类在受到环境胁迫时都能产生和积累足够的甜菜碱。因此,如何使这些植物具有抗逆能力并提高其抗逆能力,一直是国内外抗逆生理研究的热点问题。文章综述了甜菜碱与植物抗逆性的关系,例举了国内外通过基因工程和外源供给甜菜碱等方法提高植物抗性在实际生产中的成功应用,同时对甜菜碱在草坪草上的研究现状进行了分析并对其研究进行了展望。     

不同温度下高羊茅、早熟禾抗逆性生理指际的比较研究

对不同温度下高羊茅、早熟禾的抗逆性生理指标进行比较研究,测定比较了细胞膜透性、脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性糖含量、叶绿素等生理指标的变化,结果表明早熟禾抗寒性强于高羊茅,但高羊茅的耐高温能力优于早熟禾.并且,两者的最适生长温度都基本在15℃左右.     

不同温度下高羊茅、早熟禾抗逆性生理指标的比较研究

对不同温度下高羊茅、早熟禾的抗逆性生理指标进行比较研究,测定比较了细胞膜透性、脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性糖含量、叶绿素等生理指标的变化,结果表明：早熟禾抗寒性强于高羊茅,但高羊茅的耐高温能力优于早熟禾。并且,两者的最适生长温度都基本在15℃左右。     

低温和干旱胁迫下牧草的抗逆性机制

低温和干旱是限制牧草生长发育和产量的两个非生物胁迫因子。掌握牧草抗逆性机制,选育具有强抗寒性和抗旱性的牧草是寒旱地区草牧业高质量发展和退化草地生态系统恢复的重要基础。在形态学层面,低温和干旱胁迫条件下牧草会形成多种抗逆性形态结构,这些结构的变化能很好地反映牧草对逆境的响应和适应能力。在生理生化层面,牧草通过调节超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质、脱落酸、乙烯、赤霉素和细胞分裂素等的响应,以适应低温和干旱胁迫。在分子水平层面,牧草通过信号转导、应答和抵御基因的表达等综合作用,以适应寒旱胁迫。总之,本研究从牧草形态学、生理生化和分子水平三个层面综述了牧草对低温和干旱胁迫的响应和适应机制,以期为全面认识牧草抗逆机制提供重要参考。     

羊茅属植物抗旱性研究进展

简述了羊茅属植物的种子及幼苗在水分胁迫下,其外部形态、生理代谢方面的反应,以及抗旱性的鉴定指标和鉴定方法的研究和进展情况。     

两种草坪草单种与混种对铅-锌-镉复合污染的生理响应

通过盆栽试验,研究铅(Pb,337 mg·kg^-1)、锌(Zn,648 mg·kg^-1)、镉(Cd,9 mg·kg^-1)复合污染条件下,多年生黑麦草(Lolium perenne L.)单种、高羊茅(Festuca elata Keng ex E. Alexeev)单种以及多年生黑麦草和高羊茅混种(1∶1)方式下,多年生黑麦草和高羊茅对Pb-Zn-Cd复合污染的生理响应。结果显示:在Pb-Zn-Cd复合胁迫下,高羊茅单种具有较好的抗逆性,多年生黑麦草和高羊茅1∶1混种使多年生黑麦草有较好的抗逆性。结果表明：在Pb-Zn-Cd污染下,混种提高了多年生黑麦草对重金属污染的抗性,通过诱导多年生黑麦草活性氧清除系统以及可溶性糖和可溶性蛋白含量的增加来应对Pb-Zn-Cd胁迫带来的活性氧代谢失衡和缺水对植物的伤害,通过提高多年生黑麦草非蛋白巯基和还原型谷胱甘肽的含量来缓解Pb-Zn-Cd胁迫带来的毒性效应;混种高羊茅对Pb-Zn-Cd的抗性在Pb-Zn-Cd胁迫下没有显著提高。     

荒漠环境下10种沙拐枣的生理特征比较研究

目前,土地荒漠化形势严峻,严重威胁生态系统安全。而植物对防治土地荒漠化发挥重要的作用,因此筛选合适的物种进行荒漠恢复重建则显得极为重要。沙拐枣因其抗逆性强而成为新疆荒漠区主要的优势物种,其生理生态响应被广泛研究,但是系统、定量的比较不同种沙拐枣抗逆性的研究较为缺乏。为此本文以吐鲁番沙漠植物园中栽培的10种沙拐枣为试验材料,测定同一生境下不同种沙拐枣的7个抗逆生理指标,利用方差分析其种间差异,并结合主成分分析综合评价不同种沙拐枣的抗逆性。结果表明,不同种沙拐枣在同一生境下各生理指标表现出显著性差异(P<0.01);其中头状沙拐枣、乔木状沙拐枣、小沙拐枣的SOD、POD含量均表现较低水平,抗逆性较差;泡果沙拐枣以高脯氨酸含量表现良好抗逆性;小沙拐枣H₂O₂含量最高,不利于细胞正常代谢;综合分析抗逆性由强到弱为泡果沙拐枣>艾比湖沙拐枣>密刺沙拐枣>淡枝沙拐枣>奇台沙拐枣>心形沙拐枣>红果沙拐枣>乔木沙拐枣>头状沙拐枣>小沙拐枣,该结果与沙拐枣在新疆的生态分布极为吻合。试验数据可为荒漠植物沙拐枣的引种栽培和抗逆性筛选提供基础数据和科学依据。     

退化伊犁绢蒿荒漠草地主要植物生理生态适应性研究

为揭示退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地植物对放牧胁迫的抗逆生理机制,于2007年4月运用野外实地采样结合室内样品测定的方法,选取其3个层片的代表植物伊犁绢蒿、叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和伊犁郁金香(Tulipa iliensis),从未退化、中度退化、重度退化和极度退化4个演替阶段分别进行植物生理特性的研究。结果表明:随着草地演替的增强,3种植物叶片各指标呈现一定的波动性,可溶性糖含量(WSS)总体表现出下降趋势,光合色素、可溶性蛋白质、游离脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)总体表现出上升趋势;生理生态适应性均表现为未退化阶段与其他各退化阶段存在显著差异。不同强度的放牧胁迫下,3种植物表现出不同的生理响应机制,随草地放牧压力增大,伊犁绢蒿生理调节能力先增强后减弱,极度退化阶段其生理适应能力严重削弱;叉毛蓬生理调节能力较强,表现为适应放牧胁迫;伊犁郁金香生理调节能力逐渐减弱。     

转录组测序在林草植物抗逆性研究中的应用

生物和非生物胁迫对农作物产量和生态环境造成极大的威胁,林草植物对外界环境具有较强的适应能力,因此挖掘林草植物抗逆基因,分析其抗逆机制已经成为当下的研究趋势。随着科学技术的发展,利用生物测序技术研究植物抗逆的分子机制已成为当今植物逆境生理和分子生物学研究的一个重大课题,其中转录组测序(RNA-seq)研究是揭示植物抗逆机理以及筛选抗逆基因的主要研究技术。以Roche/454、Illumina/Solexa和ABI/SOLID为代表的二代测序技术(NGS)发展迅速,相较于传统测序手段具有成本低、测序时间短、高通量等优点,已被广泛应用于全基因组、RNA-seq和miRNA测序等研究。因此,RNA-seq技术可加快林草植物抗逆机制的研究和抗逆基因资源的挖掘,从而为农作物、优良林草植物抗逆性遗传改良和新品种培育奠定基础。本研究详细介绍了近年来NGS技术在林草植物应对病虫害、高温、冷害、盐、干旱以及土地贫瘠等方面的转录组学的研究进展,最后针对转录组测序的发展趋势和应用前景进行了展望。     

干旱胁迫对玉米耐旱自交系与旱敏感自交系苗期生理特性的影响

为了探讨玉米(Zea mays)的耐旱机理,为玉米耐旱种质改良提供材料,本试验以前期筛选出的玉米耐旱自交系廊黄、昌7 2和旱敏感自交系TS141为试验材料,在自然干旱条件下,用盆栽法对其形态与生理变化进行研究。结果表明,干旱胁迫条件下,3个玉米自交系的存活率降低,叶片中的相对含水量呈下降趋势,相对电导率、游离脯氨酸含量、保护酶SOD和POD的活性增加。干旱胁迫下,与旱敏感自交系TS141相比,耐旱系廊黄和昌7 2存活率较高,叶片的相对含水量、游离脯氨酸含量、保护酶SOD和POD的活性也比较高,相对电导率则较低。     

逆境胁迫对红三叶影响的研究进展

红三叶(Trifolium pratense L.)是豆科车轴草属中的一种,是富含粗蛋白、粗脂肪和黄酮类化合物等的优良多年生牧草和药用植物,在生态建设中也发挥着重要作用。红三叶性喜温暖湿润气候,耐湿性能良好,但耐旱性能较差、抗逆性较弱和生态幅狭窄等限制了在我国大多数地区的推广利用。文章综述了国内外近年来对红三叶重金属胁迫、干旱胁迫、水淹胁迫、生物胁迫及低温胁迫的研究进展,概述了红三叶响应逆境胁迫的生理和分子机理,旨在为今后红三叶新品种选育和在我国草牧业发展中的推广利用提供背景资料和理论参考。     

干旱胁迫对西藏4份野生披碱草属牧草幼苗生理指标的影响

以西藏地区4种不同生境的野生披碱草属植物作为试验材料进行干旱胁迫模拟盆栽试验,通过对比幼苗叶片中相对含水量(RWC)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、游离脯氨酸(Pro)、以及植物体内可溶性糖(SSC)含量的变化对供试幼苗进行抗旱性分析与评价。干旱处理4d、8d、12d、16d,测其叶片生理指标(RWC、MDA、Pro、SOD、SSC)。研究表明:4种披碱草属植物幼苗在干旱胁迫条件下,RWC含量随胁迫程度的加剧而下降,MDA、Pro及SSC含量随胁迫程度的加剧而上升,SOD则是先上升后下降。5个生理指标在4种披碱草属植物幼苗间均存在显著差异,可以作为披碱草属植物抗旱性的评价指标。在胁迫8d后各测试指标的变化趋势均出现了明显的转折点,表明8d后土壤的含水量可能是披碱草属幼苗耐旱的关键水势点。本试验采用隶属函数法对4种西藏野生披碱草属幼苗进行抗旱性综合评价后,得出其抗旱性强弱顺序依次为:申扎垂穗披碱草那曲垂穗披碱草林芝垂穗披碱草拉萨老芒麦。     

赖草抗旱性研究进展

赖草是一种抗逆性极强的多年生禾本科植物,具有耐盐碱、耐旱、耐瘠薄、耐寒、耐风蚀、耐污染、耐沙埋、耐暴雨等特点,不仅是一种饲用价值较高的优良牧草,还是进行植物新品种培育的一种基因库材料。本文综述了赖草的优良特性、干旱胁迫下的生理变化、抗旱机制及抗旱相关基因的研究进展,并提出了今后的研究趋势。