假俭草杂种F1抗寒性遗传分析

本研究选用抗寒性存在差异的假俭草品种E142和E022为亲本配制杂交组合,获得了杂种F₁群体;利用电解质渗透法对F₁群体及其亲本进行抗寒性鉴定,利用植物主基因+多基因遗传分离分析方法分析假俭草抗寒性遗传特征。结果表明,1) 杂种F₁群体不同单株间的抗寒变异较大,变异范围为－9.63～－1.45℃,变异系数为-29.27%。2)F₁群体的抗寒性呈连续的混合正态分布,符合植物主基因+多基因遗传模型。3)假俭草的抗寒性状最适遗传模型为B-1,即抗寒性状受2对主基因加性－显性－上位性控制,主基因的遗传率为91.28%。本研究明确了假俭草抗寒性状的遗传规律,为假俭草抗寒育种提供了科学依据,也为假俭草抗寒育种创造了材料。     

假俭草体细胞抗寒突变体的获得及其SRAP分子鉴定

假俭草抗寒性差是限制其广泛应用的主要因素之一。本研究目标是以优良假俭草选系E-126为材料,经低温诱导和筛选获得体细胞抗寒突变体。结果表明,假俭草种子诱导的愈伤组织在继代培养的过程中,经0℃的低温条件下培养26 d,获得了2块存活的愈伤组织,该愈伤组织经过继代增殖后,进行分化、生根和移栽,获得株系1和株系2。苗期外部形态观察结果表明,假俭草低温诱导的株系1、株系2和对照在叶色、叶毛、叶长和叶宽上均没有显著性差异。半致死温度分析结果表明,株系1、株系2以及对照叶片半致死温度(LT₅₀)分别为-6.646,-6.546和-5.351℃,处理与对照之间差异显著,且都低于对照,但株系1和株系2之间无显著性差异。SRAP的结果表明,假俭草低温诱导的株系1和株系2在110,230以及240 bp处均存在相同特征带,表明假俭草体细胞突变体植株的变异稳定且在分子水平与对照存在差异,但株系1和株系2无差异。因此,株系1和株系2可作为同一体细胞抗寒突变体株系加以利用。     

结缕草属植物生殖性状的遗传分析

选用2份生殖性状存在差异的结缕草(Z136)和中华结缕草(Z039)相互杂交,获得正反交F₁分离群体,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析方法对F₁群体的花序密度、生殖枝高度、花序长度、每穗小穗数、小穗长度、小穗宽度、小穗长度/宽度进行遗传分析,以初步明确这些性状的遗传特性。结果表明,1)在调查的7个性状中,正反交杂交后代中每一个性状的变异范围均超出了双亲的变异范围,不同性状的变异系数差异较大,花序密度的变异系数最大,其次为生殖枝高度和每穗粒数,小穗长度和宽度的变异最小,花序长度的变异居中。2)花序密度、生殖枝高度、小穗长度和小穗长/宽正反交后代的观测值存在显著差异,可能有母体遗传效应,花序长度、每穗粒数和小穗宽度正反交后代间的观测值无显著差异。3)花序密度正反交后代群体的最佳遗传模型为存在2对主基因控制的遗传模型,生殖枝高度、花序长度和小穗宽度正反交后代群体的最佳遗传模型均为A-0模型,即无主基因模型。每穗粒数正交为1对主基因的遗传模型,反交为无主基因模型,小穗长度的正交为无主基因模型,反交为1对主基因模型。小穗长/宽正交的最适遗传模型为B-1模型,即2对主基因的加性-显性-上位性遗传模型,主基因遗传率为42.72%,反交群体的最适遗传模型为B-2模型,即2对主基因的加性-显性遗传模型,主基因遗传率为98.81%。     

结缕草属植物耐盐性SRAP分子标记研究

本研究应用混合集群分析法,通过建立结缕草属植物耐盐性两极端类型材料DNA池对400对SRAP引物组合进行筛选,得到111对多态性引物组合,再以日本结缕草耐盐两极端材料DNA对111对具有特异带的引物组合进行进一步筛选,从中获得22对多态性引物组合,最后用群体各单株对具有耐盐特异带的引物组合进行验证,获得了7个与结缕草属植物耐盐性紧密相关的SRAP分子标记,依据扩增条带的大小分别命名为:Me9-Em4₂₆₀、Me9-Em18₇₂₀、Me13-Em18₅₀₀、Me5-Em20₁₈₀、Me14-Em7₂₂₀、Me6-Em17₆₀₀、Me2-Em18₂₆₀,以上筛选得到的SRAP分子标记将为深入开展结缕草属植物分子标记辅助育种及耐盐基因克隆奠定基础。     

贮藏温度对杂交狗牙根离体匍匐茎生理指标及再生活力的影响

以饱和含水量状态的杂交狗牙根(Cynodon dactylon(L.)Pars.×C.transvadlensis B.Davy)离体匍匐茎为材料,通过高温35℃(日)/27℃(夜)、常温25℃(日)/17℃(夜)、低温15℃(日)/7℃(夜)条件下连续贮藏2周,观测匍匐茎生理生化及成活情况的动态变化。结果表明:高温贮藏下,杂交狗牙根匍匐茎有2个明显的呼吸峰值,且贮藏过程中,呼吸速率显著高于常温和低温贮藏(P<0.05);高温贮藏可溶性糖含量下降的速度最快,幅度最大;随着贮藏温度的升高,匍匐茎的相对电导率值迅速上升,幅度加大,高温贮藏第4 d相对电导率已达51.55%,贮藏6 d时成活率降到46.7%,2周后匍匐茎全部枯死,而常温和低温下2周后匍匐茎成活率下降不明显,但是,存活势下降幅度明显快于低温条件的;相关性分析表明,匍匐茎旺盛的呼吸消耗了大量可溶性糖,细胞膜系统的破坏导致大量有机物外渗,致使匍匐茎的存活势和成活率大幅度下降。     

结缕草属植物致死含水量的研究

为研究结缕草属(Zoysia)植物的耐旱能力,并对耐旱能力强的结缕草品种的选育以及极度干旱地区结缕草草坪的水分管理提供实验依据.在2005年对51份结缕草种源抗旱性初步鉴定的基础上,于2006年选择9份抗旱性代表种源,对其致死含水量进行研究,并对其与表征永久萎蔫系数进行相关分析.结果表明:9份材料致死含水量变异范围为3.01%∽6.14%,变异系数为25.21%,9份材料的致死含水量存在极显著差异(P<0.01);表征永久萎蔫系数相对于致死含水量存在极显著的线性正相关关系(P<0.01),回归方程为:Y=1.57X+3.88(R²=0.9217>R_0.01²=0.6354);根据表征永久萎蔫系数与致死含水量的线性回归方程,得出其他42份种源的致死含水量,其变异范围为3.62%∽5.64%,变异系数为10.85%.     

结缕草肉桂醇脱氢酶基因家族全基因组序列鉴定和表达分析

肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD, EC 1.1.1.195)是植物木质素合成途径的关键酶,通过消耗NADPH,将松柏醛等复杂醛转化成相应的醇单体,在植物生长发育过程和逆境应答中起到重要作用。本研究从结缕草基因组中鉴定获得了16个肉桂醇脱氢酶(ZjCAD)基因,对其进行了系统进化与基因结构的生物信息学分析。半定量PCR分析显示5个ZjCAD基因在叶片中特异表达,木质素染色结合不同种源材料ZjCAD基因的表达分析进一步表明ZjCAD6的表达与叶片木质素含量正相关,提示ZjCAD6可能为控制结缕草叶片木质素合成的关键基因。ZjCAD6基因全长2736 bp,有3个内含子和4个外显子,开放阅读框为1074 bp,编码357个氨基酸。ZjCAD6蛋白含有两个Zn²⁺结合位点与一个NADP(H)结合结构域,与已报道的其他植物具催化活性的CAD蛋白特征一致。上述结果为进一步研究结缕草叶片木质素含量及其机械强度等性状形成的分子机理提供了重要的参考。     

结缕草属植物部分外部性状的遗传分析

选用2份外部性状存在差异的结缕草(‘J36’)和中华结缕草(Z039)相互杂交,获得正反交F₁分离群体,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析方法对F₁群体的密度、草层高度、叶长、叶宽、叶长/叶宽、节间长度、节间直径和节间长度/节间直径进行遗传分析,以初步明确这些性状的遗传特性。结果表明,1) 在调查的8个性状中,正反交杂交后代中每一个性状的变异范围均超出了双亲的变异范围,不同性状变异系数差异较大,密度的变异系数最大,其次为节间长度/直径、节间长度、叶长/叶宽、草层高度、节间直径、叶长和叶宽。2) 草层高度、叶长、叶宽、叶长/叶宽、节间直径和节间长度/直径的正反交后代的表型值存在显著差异,可能有母体遗传效应,密度和节间长度正反交后代间无显著差异。3) 密度的最佳遗传模型正反交均为B-1模型,即2对主基因的加性-显性-上位性遗传模型,正交的主基因遗传率为93.67%,反交的主基因遗传率为63.22%。草层高度、叶长、叶宽、叶长/叶宽和节间长度正反交后代群体的最佳遗传模型均为A-0模型,即无主基因模型。节间直径的正交为1对主基因的遗传模型,反交为无主基因模型,节间长度的正交为无主基因模型,反交为1对主基因模型。     

盐水灌溉对不同暖季型草坪草蒸散量的影响

草坪蒸散量是指导草坪合理灌溉的重要指标。以7属11种共13份暖季型草坪草品种（种源）为材料,采用盆栽结合盐水（20 g· L^-1 NaCl）灌溉的方法,研究盐胁迫对其蒸散量的影响及与抗盐性的关系。结果表明：对照和盐胁迫条件下,草种间蒸散量均有显著差异。对照条件下,草种间的日均蒸散量变异系数为22.28%,日均蒸散量最高为‘Pan1’巴哈雀稗（Paspalum notatum）（5.71 mm·d^-1）,最低为‘南京’狗牙根（Cynodon dactylon）（2.77 mm·d^-1）。盐水灌溉条件下,草种间的日均蒸散量变异系数为36.05%,明显高于对照,不同草种的日均蒸散量排序为：‘Diamond’沟叶结缕草（Zoysia materlla）（3.87 mm·d^-1）>‘S004’钝叶草（Stenotaphrum secundatum）（2.90 mm·d^-1）>‘兰引3号’结缕草（Zoysia japonica）（2.34 mm·d^-1）>‘Z080’结缕草（2.25 mm·d^-1）>‘Adalayd’海雀稗（P.varginatum）（2.20 mm·d^-1）>‘P011’双穗雀稗（P.distichum）（2.17 mm·d^-1）>‘南京’狗牙根（2.10 mm·d^-1）>‘Tifway’杂交狗牙根（2.00 mm·d^-1）>‘Pan1’巴哈雀稗（1.90 mm·d^-1）>‘B003’野牛草（Buchloe dactyloides）（1.84 mm·d^-1）>‘H001’牛鞭草（Hemarthria sibirica）（1.61 mm·d^-1）>‘E126’假俭草（Eremochloa ophiuroides）（1.57 mm·d^-1）>‘TifBliar’假俭草（1.50 mm·d^-1）。除‘Diamond’沟叶结缕草外,盐水灌溉下参试草种的蒸散量均有一定程度的降低,降幅从15.29%（‘S004’钝叶草）到66.74%（‘Pan1’巴哈雀稗）。相关性分析表明,盐处理下草坪草的蒸散量与草种的抗盐性成正相关。     

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。