3个披碱草属牧草对低温胁迫的生理响应及苗期抗寒性评价

探讨低温胁迫下西藏野生披碱草(Elymus)苗期抗寒性及其生理变化,可为优良牧草选育提供理论依据。以披碱草属3个牧草为试验材料,出苗21d后在人工气候箱内进行低温胁迫,设18、10、5和0℃共4个低温处理,其中以18℃为对照。结果表明,随着低温胁迫的加剧,相对膜透性,同德老芒麦(E.sibiricus cv.Tong De)的增幅最大,巴青垂穗披碱草(E.nutans)增幅最小。叶绿素含量,巴青垂穗披碱草先升高后降低,同德老芒麦与那曲垂穗披碱草显著升高(P0.05)。巴青垂穗披碱草可溶性蛋白(SP)含量增加幅度最小,为对照的2.59倍;同德老芒麦与那曲垂穗披碱草SP含量显著上升(P0.05),均为对照的5.31倍。巴青垂穗披碱草与同德老芒麦的可溶性糖(SS)含量先升高后降低,而那曲垂穗披碱草SS含量显著增大(P0.05),为对照的2.14倍。同德老芒麦的丙二醛(MDA)含量增幅最大,巴青垂穗披碱草MDA含量0℃较5℃时显著降低(P0.05)。3种供试材料游离脯氨酸(Pro)含量均升高,同德老芒麦增幅最大,为对照的2.58倍;巴青垂穗披碱草最小,为对照的1.44倍。巴青垂穗披碱草超氧化物歧化酶(SOD)活性先增强后减弱,那曲垂穗披碱草SOD活性显著增强(P0.05),为对照的1.65倍。那曲垂穗披碱草过氧化物酶(POD)活性上升幅度最大,为对照的4.13倍;同德老芒麦最小,为对照的2.91倍。隶属函数法综合评价表明,3种野生披碱草的抗寒性依次为巴青县野生垂穗披碱草同德老芒麦那曲县野生垂穗披碱草。     

外源脯氨酸对低温胁迫下西藏野生垂穗披碱草幼苗生长和抗氧化酶相关基因表达的影响

本试验以西藏野生垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）为研究对象,采用盆栽试验,研究叶面喷施外源脯氨酸（10 mM）对低温胁迫（4℃）下垂穗披碱草幼苗生长及抗氧化酶活性及其基因表达的影响。结果表明：低温胁迫下脯氨酸处理能够显著提高垂穗披碱草幼苗的根长、地上和地下鲜重、地上和地下干重,与低温胁迫相比分别增加27.11%,48.80%,48.83%,51.74%,38.87%;外源脯氨酸增加了低温胁迫下内源脯氨酸和可溶性糖的积累,分别增加42.96%和22.98%（P<0.05）;而且脯氨酸处理提高了APX、CAT、ChICu/ZnSOD、CytCu/ZnSOD基因的表达水平以及过氧化物酶（Peroxidase,POD）、过氧化氢酶（Catalase,CAT）、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（Ascorbate peroxidase,APX）活性,降低了丙二醛（Malondialdehyde,MDA）含量和相对电导率水平（P<0.05）。综上所述,脯氨酸能够增强低温胁迫下垂穗披碱草幼苗的渗透调节能力及抗氧化酶活性,维持细胞膜的稳定性,缓解其生长抑制,从而提高垂穗披碱草的抗寒性。     

9个野生早熟禾对低温胁迫的生理响应及苗期抗寒性评价

以甘肃省境内采集的9个野生早熟禾（Poa）为试验材料,设5,0,-5,-10℃共4个温度处理,探讨其对低温胁迫的生理响应和抗寒性,为抗寒早熟禾种质材料筛选和新品种选育提供依据。结果表明：随着温度下降,各材料的叶片相对膜透性逐渐增大,游离脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）、丙二醛（MDA）含量逐渐增加,超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性逐渐增强。运用隶属函数法综合评价9个材料苗期抗寒性发现,一年生早熟禾（P. annua）抗寒性最强,小药早熟禾（P. micrandra）、草地早熟禾（天祝）（P. pratensis）和草地早熟禾（甘南）抗寒性中等;硬质早熟禾（P. sphondylodes）、波伐早熟禾（P. poophagorum）、草地早熟禾（肃南）、草地早熟禾 （渭源）、草地早熟禾（兴隆山）抗寒性弱。相关性分析表明,SP含量与抗寒综合评价值极显著正相关（P<0.01）,POD活性与抗寒综合评价值显著正相关 （P<0.05）,Pro含量、SS含量、SOD活性、海拔与抗寒综合评价值成正相关,相对膜透性、MDA含量和年均温与抗寒综合评价值成负相关。     

冷胁迫对2种垂穗披碱草生长和生理特性的影响

低温是影响植物生长的外界限制因子之一。采用沙培法研究了冷胁迫对2种垂穗披碱草（Elymus nutans）（当雄垂穗披碱草（西藏野生）和甘南垂穗披碱草）生长与生理特性的影响。结果表明：冷胁迫处理5d显著抑制2种垂穗披碱草的生长和叶绿素的合成,特别是甘南垂穗披碱草发生严重氧化损伤,电解质渗透率和丙二醛（MDA）含量分别比对照增加114.7%和124.6%,而当雄垂穗披碱草受伤害较轻,分别比对照增加18.2%和10.8%。冷胁迫也显著增加了甘南垂穗披碱草中H₂O₂和自由基的积累,而当雄垂穗披碱草与对照相比差异不显著。冷胁迫处理5d后,当雄垂穗披碱草的类胡萝卜素含量较甘南增加72.3%,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）的活性分别较对照增加80.3%,27.3%和65.9%;甘南垂穗披碱草的SOD和POD活性分别较对照增加11.4%和28.9%,而其CAT活性下降25.5%。相关分析表明,垂穗披碱草在冷胁迫下细胞膜受损伤程度与抗氧化酶活性负相关。当雄垂穗披碱草通过提高抗氧化酶活性,可有效清除体内积累的活性氧,减轻细胞膜系统受损伤的程度从而提高其抗寒性。     

外源钙对低温胁迫下西藏野生垂穗披碱草生理及相关基因表达的影响

为探究Ca²⁺调控西藏野生垂穗披碱草（Elymus nutans）适应低温的生理和分子响应机制,本研究采用叶面喷施外源CaCl₂的方法,研究其对当雄野生垂穗披碱草表型,生物量,电解质渗透率、活性氧、丙二醛、渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性的影响。结果表明,喷施15 mM CaCl₂有效地缓解低温对垂穗披碱草幼苗的生长抑制;CaCl₂处理显著提高低温胁迫下垂穗披碱草地上/地下生物量,降低丙二醛和活性氧的积累,提高可溶性糖和游离脯氨酸的含量及过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化氢酶等抗氧化酶活性。RT-qPCR结果表明,外源CaCl₂能上调EnAPX,EnCAT2,EnGPX,EnGST4,EnMDAR,EnPER1,EnCu/ZnSOD,EnFeSOD,EnMnSOD抗氧化酶基因的表达水平,同时上调胁迫相关基因EnCOR410,EnCS120,EnDHN5和EnMYB4的表达。综上,低温胁迫下适宜浓度的Ca²⁺能够激活抗氧化酶活性,及时清除过量积累的活性氧,缓解低温对西藏野生垂穗披碱草细胞膜系统造成的氧化伤害,提高细胞渗透调节能力,并且能够诱导胁迫相关基因的表达,从而提高垂穗披碱草的抗寒性。     

西藏野生垂穗披碱草EnPLA1基因克隆与表达分析

为探究α-亚麻酸调控植物低温胁迫应答的分子机制,本研究从西藏野生垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）中克隆了其合成酶磷脂酶基因（EnPLA1）,对其进行生物信息学、基因表达模式和亚细胞定位分析,并采用外源添加的方法分析α-亚麻酸在西藏野生垂穗披碱草低温适应中的作用。结果表明：EnPLA1基因的编码序列（Coding sequence,CDS）全长为1 305 bp,编码434个氨基酸;分子量为47.44 KD,等电点为6.05;EnPLA1蛋白为亲水性蛋白且偏酸性,含有1个高度保守的Lipase（class 3）结构域和4个跨膜结构域;二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主;EnPLA1蛋白与粗山羊草（Aegilops tauschii subsp. Tauschii）,圆锥小麦（Triticum turgidum subsp.Durum）,大麦（Hordeum vulgare subsp.Vulgare）的氨基酸序列相似性达80.76%,且该蛋白主要定位在细胞质。EnPLA1基因在垂穗披碱草的根、茎、叶中均有表达,其中叶中表达高于茎和根;低温诱导叶和茎中EnPLA1基因表达（P<0.05）,对根中表达影响较小;25 μM α-亚麻酸处理显著地提高植物的抗寒性。本研究为深入地阐明EnPLA1基因调控垂穗披碱草低温适应机制奠定基础,并为利用优良野生种质资源改良牧草及作物提供思路。     

2,4表-油菜素内酯对低温胁迫下西藏野生垂穗披碱草幼苗抗氧化保护和渗透调节的影响

本研究以西藏野生垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）为试材,采用叶面喷施2,4-表油菜素内酯（Epibrassinolide,EBR）的方法,探讨EBR对低温胁迫下西藏野生垂穗披碱草幼苗抗氧化保护和渗透调节的影响。结果表明,喷施不同浓度EBR导致垂穗披碱草幼苗生物量随浓度增加而升高,但高浓度下又有降低的趋势,而叶片相对电导率则呈相反变化趋势,其中1 μmol·L^-1的EBR处理抗寒效果最好。低温胁迫下,抗氧化酶（抗坏血酸过氧化物酶,谷胱甘肽还原酶,超氧化物歧化酶）活性显著高于CK,而过氧化氢酶和过氧化物酶活性低于CK,EBR处理后抗氧化酶活性进一步增加,同时叶面喷施EBR提高了低温胁迫下垂穗披碱草幼苗抗坏血酸、谷胱甘肽和游离脯氨酸含量,降低了丙二醛和超氧阴离子自由基的积累。因此,低温胁迫下喷施EBR能显著提高抗氧化系统活性和渗透调节物质脯氨酸的积累,增加活性氧的清除能力,减轻低温引起的膜脂过氧化,从而增强垂穗披碱草的耐寒性。     

低温处理对西番莲扦插苗生长及生理特性的影响

本试验以芭乐黄金果、紫香1号和台农1号西番莲品种扦插苗为试验材料，研究西番莲在低温条件下其植株生长及其体内保护酶活性变化情况，并通过恢复生长试验，测定植株存活率，进一步探明西番莲耐冷机理。试验结果表明，在低温处理下，各参试材料中丙二醛（MDA）和可溶性糖（SS）含量随温度降低而逐渐增加；超氧化物歧化酶（SOD）活性测得值呈下降趋势、过氧化物酶（POD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性和脯氨酸（Pro）含量测得值呈先增加后减少，在温度为10℃时，测得值均达到最大，在温度低于3℃时，测得值均低于对照；恢复生长试验中，3℃处理后的芭乐黄金果西番莲品种存活率为0，0℃处理后的三个参试品种，存活率均为0。综上所述，西番莲扦插苗受到低温伤害时，其叶片中MDA含量增加，诱导出POD、SOD和CAT保护酶活性，同时体内脯氨酸（Pro）和可溶性糖（SS）含量会逐渐积累增加，从而进一步提高植株抗寒性。     

西藏野生垂穗披碱草EnCBL10基因的克隆与功能研究

钙调磷酸酶B类蛋白（Calcineurin B-Like Proteins，CBLs）是钙信号通路中重要成员，在植物应答多种非生物胁迫中具有重要的作用。本研究基于前期转录组数据，在西藏野生垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）中筛选EnCBL10基因，将其异源表达于烟草（Nicotiana tabacum）中，分析转基因植株EnCBL10在低温和干旱胁迫下的生长及生理响应。结果表明：EnCBL10开放阅读框为792 bp，编码263个氨基酸。EnCBL10蛋白的理论等电点为5.17，为疏水蛋白和非分泌蛋白。低温和干旱胁迫下，对比于野生型烟草，转基因烟草叶片的细胞膜稳定性显著增加，过氧化物酶（Peroxidase，POD），抗坏血酸过氧化物酶（Aseorbateperoxidase，APX）和谷胱甘肽还原酶（Gluathione reductase，GR）活性显著升高。低温胁迫下，两个转基因株系的脯氨酸含量分别提高了79.7%和70.8%（P<0.05）；在干旱胁迫下，野生型植株（WT）和过表达植株中脯氨酸含量均有所降低，但转基因植株比WT的下降幅度小。因此，EnCBL10基因可能在垂穗披碱草的耐寒和耐旱调控中发挥重要功能。     

红三叶新品系生理生化指标对低温的响应机理

为研究红三叶（Trifolium pratense）新品系（R）的耐低温性,本试验以岷山红三叶（CK1）和甘红1号红三叶（CK2）品种为对照,采用人工模拟低温环境的方法对其进行4℃低温胁迫,测定了各参试材料的叶片含水量（Content of leaf water,LWC）,叶绿素含量（Chlorophyll,CHL）,可溶性糖含量（Soluble Sugar,SS）,丙二醛含量（Malondialdehyde,MDA）,以及叶片超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）,过氧化物酶（Peroxidase,POD）和过氧化氢酶（Catalase,CAT）活性。结果表明,随着低温胁迫时间延长,3个红三叶材料叶片的LWC和CHL含量逐渐降低,MDA含量和SS含量则逐渐升高,POD,SOD和CAT活性均呈先升高后下降的变化趋势;3个参试材料中,R的LWC和SS含量最低,CHL,MDA含量及叶片SOD,POD和CAT活性最高;从红三叶材料×低温胁迫天数交互作用而言,R的LWC下降幅度较大,CHL含量显著高于CK2（P<0.05）,叶片SOD,POD和CAT活性显著高于2对照材料（P<0.05）。采用隶属函数法对3个红三叶材料的耐低温性综合评价表明,3个红三叶材料耐低温性强弱依次为R > CK1 > CK2。     

黄河源园区典型高寒草原牧草营养特征及家畜承载力研究

三江源国家公园地处青藏高原腹地,是国家重要的生态资源资产区,生态战略地位十分突出。本研究选择黄河源园区3种典型高寒草原,测定不同季节牧草的养分供给状态并计算家畜承载力,为实现黄河源园区草畜平衡提供数据支撑。结果表明：不同季节的植被数量特征、牧草营养特征和承载力表现为：紫花针茅(Stipa purpurea)草原和垂穗披碱草(Elymus nutans)草原显著高于冷地早熟禾(Poa crymophila)草原;从生态保护的角度出发,紫花针茅、垂穗披碱草和冷地早熟禾草原盛草期的家畜承载力分别为1.72 SHU·hm^-2,1.41 SHU·hm^-2和1.18 SHU·hm^-2;枯草期的家畜承载力分别为0.35 SHU·hm^-2,0.34 SHU·hm^-2和0.10 SHU·hm^-2。综上所述,紫花针茅草原可以为黄河源园区提供更多的牧草养分。结合放牧家畜对牧草的营养需求,建议根据牧草产量和营养的季节动态,优化草畜资源空间配置。     

黄河源区高寒草地植物组合对根-土复合体抗剪强度的影响

以位于黄河源区的青海河南县境内高寒草地作为研究区,通过野外现场勘察与取样及室内试验,探讨了区内6种不同植物组合类型草地的植物根-土复合体抗剪强度特征,旨在为防治草地退化引起的水土流失、浅层滑坡等灾害现象发生提供理论依据。结果表明：6种组合类型的根-土复合体抗剪强度随海拔高度降低而呈逐渐增大的变化趋势,即阳坡坡顶位置处紫花针茅（Stipa purpurea Griseb.）+高山嵩草（Kobresia pygmaea C.B.Clarke）组合的根-土复合体抗剪强度为27.76 kPa,至阳坡坡底位置处的垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）其根-土复合体抗剪强度为37.53 kPa;从坡顶至坡底6种植物根-土复合体抗剪强度由小至大变化规律,与根-土复合体试样密度、含水率、根系干重等因素有关,即阳坡坡顶、坡中和坡底处根系平均含量分别为6.2%,5.5%和16.2%;阴坡坡顶、坡中、坡底处根系平均含量分别为8.0%,11.4%和31.6%。     

祁连山东缘高寒草甸植物及各部位对氮素添加的响应

为探究氮添加处理下高寒草甸草原植物的氮吸收和分配模式,本研究以祁连山东段高寒草甸草原为研究对象,分别施入0,10,20,30,40 g·m^-2的尿素,测定不同施氮水平下不同经济类群和优势种植物的生物量、整个植株及各部位氮含量等。结果表明：相比于豆科和杂类草,禾本科和莎草科植物对于氮素的利用率更为高效;施氮与扁蓿豆（Trigonella ruthenica L.）、矮生嵩草（Kobresia humilis）、垂穗披碱草（Elymus nutans）植物氮含量显著相关,与赖草（Leymus secalinus）和球花蒿（Artemisia smithii）的相关性较弱;施氮后植物叶片氮含量最高,其次是穗/花,茎的氮含量最低,且施氮对于植物叶片的氮含量有显著影响,对茎和穗/花的影响不显著。     

多年生黑麦草抗旱性主成分及隶属函数分析

在日光温室PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,通过测定6个多年生黑麦草(Lolium perenne L.)品种的相对含水量(RWS)、细胞质外渗率(RPP)、游离脯氨酸(Pro)、叶绿素(Chl)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量等7个理化指标,利用主成分及隶属函数分析法对其抗旱性进行综合评价。结果表明:7个差异显著的抗旱指标应用主成分分析归纳成3个主成分,通过综合隶属函数值评定的抗旱性强弱顺序为:欧必克>多福>努依>卓越>凤凰>雅晴。     

野生垂穗披碱草种质资源UV-B抗性综合评价

为探究垂穗披碱草(Elymus nutans)抗UV-B辐射能力强弱,筛选出优异种质材料,本研究以9份来自我国不同地区的野生垂穗披碱草为对象,研究其苗期UV-B辐射下的生长特性与生理特性,对其抗UV-B辐射能力进行综合评价。结果表明：随着UV-B辐射程度的加剧,9份材料的生长特性与生理特性均不同程度地受到影响。可将9份材料分为强、中、弱抗UV-B辐射材料。强抗材料为QH009,该材料受UV-B辐射影响最小,叶片受损程度最低,相对含水量下降幅度最小,细胞膜系统指标上升幅度最小,渗透调节物质积累最多,抗氧化系统酶活性显著高于其余材料(P<0.05),次生代谢物积累最多,光合系统指标下降幅度最小,可作为垂穗披碱草新品种选育与利用的基础材料。     

云贵高原人工草地混播组合的研究

红三叶(Trifolium pratense)、白三叶(Trifolium repens)、多年生黑麦草(Lolium perenne)、鸭茅(Dactylis glomerata)、无芒雀麦(Bromus inermis)、黑穗画眉(Eragrostis uigra)、紫羊茅(Festuca rubra)、草地早熟禾(Poapratensis)八种适宜当地生态条件的豆科及禾本科牧草组成三大类(刈牧兼用型复杂类、刈草型简单类、放牧型简单类)十二种不同的混播组合,在力求一致的试验条件下研究各混播组合植被类型的产量动态和植物群落内部各组分的变化规律,以了解各混播组合草地的生产能力和植物群落的稳定性(包括豆、禾比例在生产意义上的合理性及稳定性),并据此为当地筛选出建立人工草地的理想混播组合。结果表明,红三叶、白三叶、多年生黑麦草、鸭茅、紫羊茅、草地早熟禾在其参于的混播组合中,表现出较好的竞争性和互补性,可以当选为混播成员,而黑穗画眉、无芒雀麦在其参于的混播组合中逐渐被淘汰。联合分析结果表明,刈牧兼用型复杂组合总体上优于刈草型和放牧型简单组合,其中当选的组合有 V9(红三叶+白三叶+多年生黑麦草+紫羊茅)、V10(红三叶+白三叶+鸭茅+紫羊茅)、V12(红三叶+白三叶+多年生黑麦草);当选的刈草型组合有 V2(红三叶+鸭茅);当选的放牧型组合有 V6(白三叶+紫羊茅)、V5(白三叶+多年生黑麦草)。     

牦牛藏羊混合放牧对高寒草地紫花针茅功能性状的影响

植物功能性状是植物响应草地变化的主要指标,对于了解草地发展进程具有重要意义。本试验对牦牛、藏羊混合放牧（不同放牧方式）下对紫花针茅（Stipa purpurea）叶片元素含量（碳含量、氮含量、碳氮比）及种群表型性状指标（植株高度、单株重、叶厚、比叶面积）进行测定,旨在明确放牧方式对紫花针茅的影响。结果显示：不同放牧方式对紫花针茅碳含量、氮含量、碳氮比、叶厚无显著影响,对植株高度、单株重、比叶面积影响显著（P<0.05）,牦牛藏羊1∶4混牧处理下紫花针茅植株高度、单株重、比叶面积受放牧影响最显著（P<0.05）,与禁牧相比,分别降低了39.0%,59.70%,22.8%;相关性分析可知：植株高度、比叶面积、单株重存在极显著正相关关系（P<0.01）;单株重是紫花针茅响应放牧干扰的主要性状指标;综合分析可得牦牛藏羊1∶4混牧处理对紫花针茅功能性状影响最为显著。     

冀西北地区错期交叉混播对第3年草地生产力的影响

本研究在无芒雀麦与垂穗披碱草的基础上错期交叉播种紫花苜蓿，以豆禾交叉混播3年草地为研究对象，对第3年草地干草产量和牧草品质进行分析测定，探究不同播期下紫花苜蓿与无芒雀麦、垂穗披碱草交叉混播对草地生产力的影响。结果表明：交叉混播第3年，紫花苜蓿在无芒雀麦播后0 d，30 d，45 d与之交叉混播，年干草产量显著高于其他处理；在垂穗披碱草播后15 d与之交叉混播，年干草产量最高。在无芒雀麦播后30 d内播种紫花苜蓿，与间隔75 d的处理相比，牧草品质得到显著改善。在垂穗披碱草播后0 d，30 d播紫花苜蓿，牧草CP含量显著高于对照；其纤维含量较低、RFV与RFQ较高且与60~75 d处理间差异显著。综合产量与品质优势分析，冀西北地区在禾草播后30 d内播种紫花苜蓿进行交叉混播，可以获得较高的产草量及较好的牧草品质。