非生物胁迫下牧草抗逆性研究进展

非生物胁迫(低温、高温、干旱、水涝、盐害等)是影响牧草生长和发育的重要因素，因而探究牧草抗逆性响应特征、指标、评价方法和提升途径，对于提升和稳定牧草生产有重大意义。本文通过文献资料调研和计量分析方法，综述了牧草对温度、水分和盐分等非生物胁迫作用的响应，概述了牧草的形态结构、生理生化和生产性能抗逆性指标，总结了6类牧草综合评价方法的原理和优缺点，综述了4种牧草抗逆性提升途径，并对今后在非生物胁迫下牧草抗逆性方向上需开展的3个方面研究工作进行展望，以期为选取牧草抗逆性指标和评价方法，提升牧草质量和产量提供参考依据。     

牧草抗旱性研究进展

由于全球气候变暖和水资源短缺加剧,干旱限制我国牧草生产的问题日渐突出。分析研究牧草对干旱胁迫的响应,对全面开展牧草资源抗逆性评价、推进优良牧草育种和畜牧业可持续发展具有重要意义。近年来,牧草等栽培植物对干旱胁迫的响应研究已成为国内外的研究热点之一。本文简要综述了干旱胁迫对牧草形态结构和相关生理的影响研究进展,着重对抗旱渗透调节、光合特征和保护酶活性进行综述,以期为旱作草牧业研究和实践提供参考。     

代谢组学在牧草与草坪草抗逆性中的研究进展

牧草和草坪草的生长和发育常常面临着严重的盐碱、干旱、高温等非生物胁迫的影响。代谢组学是功能基因组学和系统生物学研究的重要技术，它涉及不同物种的细胞调控过程中代谢物的识别和定量，能够在代谢水平上有效地筛选与植物产量和抗逆性等相关的重要代谢物。目前随着色谱和质谱等技术的发展，牧草和草坪草对胁迫响应的代谢组研究也取得了许多重大进步。本文总结了近5年来代谢组学在牧草与草坪草抗逆性研究中的进展，详细描述和讨论了在水分、温度、盐分等非生物胁迫下草类植物中重要响应代谢物的鉴定以及不同代谢通路的调节与变化过程，以期为牧草和草坪草抗逆性研究及认识其内在逆境适应机制提供理论基础。     

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。     

紫花苜蓿对干旱胁迫适应性的研究进展

苜蓿是抗旱且需水较多的豆科牧草,水分供应不足会使其受到干旱胁迫的危害,从而导致农艺性状,如草产量、种子产量、叶片形态和根系特征等,均发生改变.同时,苜蓿体内也发生一系列生理生化反应来消除或降低干旱胁迫的伤害作用,即阻止、减少或抵消干旱胁迫诱导的生理生化过程.本研究综述和讨论了苜蓿的特征特性及其对干旱胁迫的响应、抗旱性评价和缓解干旱胁迫的途径等研究进展.     

低温干旱复合胁迫对8个紫花苜蓿品种形态和生理特征的影响

紫花苜蓿种植中普遍遭受低温和干旱胁迫，是亟需重视的问题。本研究选择8个代表性的紫花苜蓿品种作为试验材料，采用盆栽方式模拟低温和土壤干旱环境，通过测定株高、叶绿素、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)等形态生理指标，来研究低温干旱复合胁迫对紫花苜蓿的影响。结果显示，与对照组相比，低温干旱处理后各品种紫花苜蓿的形态指标如株高、叶长、叶宽等以及叶绿素含量、氮含量、POD、CAT等生理指标均呈下降趋势。隶属函数综合评价与株高、叶绿素含量和氮含量均呈显著相关关系，表明这三个指标是评价苜蓿抗低温干旱复合胁迫的重要参数。基于隶属函数值综合指数对紫花苜蓿品种在低温干旱环境下的抗逆性进行评价，表现较好的品种为‘东苜2号’及‘北极熊’。     

基于转录组学比较研究甜高粱幼苗响应干旱和盐胁迫的生理特征北大核心CSCD

探究甜高粱响应干旱与盐胁迫的生理学差异及其分子机制,分析甜高粱在干旱和盐胁迫下的不同基因调控机制和代谢通路,可为饲草作物甜高粱抗逆栽培和育种提供依据。以辽甜1号甜高粱幼苗为材料,使用10%的PEG-6000和0.9%的NaCl模拟中度干旱和盐胁迫,胁迫2和7 d时进行光合气体交换参数、内源激素含量、有机渗透调节物质含量和抗氧化物酶活性测定,同时对幼苗叶片进行转录组测序及生物信息学分析,采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果表明:与对照相比,干旱和盐胁迫均显著影响甜高粱幼苗叶片生理指标的变化,但盐胁迫对甜高粱幼苗叶片光合参数和内源激素生长素、细胞分裂素含量抑制程度均高于干旱胁迫,可溶性糖含量在干旱胁迫下显著高于盐胁迫,抗氧化物酶活性和脱落酸含量低于盐胁迫,说明甜高粱对干旱和盐胁迫响应的生理机制不同;利用转录组测序技术鉴定出甜高粱叶片在处理2 d时,干旱和盐胁迫下分别有922和2047个上调基因以及975和1714个下调基因,处理7 d时分别鉴定到157和795个上调基因以及54和722个下调基因;同时鉴定出40个干旱胁迫响应基因和493个盐胁迫响应基因,基于GO富集分析发现甜高粱幼苗在干旱和盐胁迫下响应基因均显著富集于植物逆境响应相关通路,KEGG富集分析发现,干旱胁迫响应基因显著富集于内质网加工和剪切体代谢通路,盐胁迫响应基因显著富集在植物激素信号转导代谢通路;对光合作用、植物激素信号转导、抗氧化物酶和淀粉与蔗糖代谢通路相关差异基因进行分析发现,这些差异基因的表达模式与生理指标变化趋势吻合。因此,甜高粱在转录水平上对盐胁迫的适应稳态落后于干旱胁迫,中度胁迫下甜高粱幼苗对盐胁迫的耐受性要低于干旱胁迫,可溶性糖在甜高粱幼苗抵御干旱胁迫中发挥重要作用,植物激素信号转导和抗氧化物酶活性变化的共同调控是甜高粱幼苗对抗盐胁迫的关键。     

转录组学在牧草上的应用进展

牧草是发展草地畜牧业的重要基础。随着高通量测序技术的发展,转录组测序在牧草种质资源评价、重要性状形成机制以及优异基因资源挖掘、分子标记开发等方面已有较广泛的应用。本文从生长发育、生物胁迫适应机制、非生物(盐碱、极端温度、干旱、营养亏缺、重金属等)胁迫适应机理、逆境转录因子挖掘和分子标记筛选等方面对当前有关牧草转录组学研究进展进行综述并展望,以期为相关研究工作的开展提供参考。     

植物低温诱导基因及其产物的生物学功能

植物在适应低温胁迫的过程中,体内将会发生一系列生理生化反应,多种基因得以诱导表达,这些基因的表达在时空上是有序发生的,并相互联系形成了低温应答的分子机制。为促进我国桑树抗寒分子育种的研究,结合植物的抗冻特性和桑树低温胁迫反应,对植物的3种主要低温诱导蛋白(抗冻蛋白、胚胎后期富集蛋白和转录因子)的研究进展进行了综述,并以此阐述了植物抗寒抗冻特性和植物低温应答的分子机制。     

禾本科羊茅属植物抗逆性研究进展

羊茅属植物饲用价值较高,多为优质牧草,在国内外牧场均有大面积播种。由于其优异的抗逆性,被广泛应用在生态恢复以及观赏草坪中。目前关于羊茅属植物抗逆性的研究多数通过逆境下叶绿素、丙二醇、游离脯氨酸、游离蛋白质、过氧化氢酶等含量的生理指标变化来判断,而关于其抗逆机制的系统研究却很少。对羊茅属在干旱、低温、高温、盐碱、重金属胁迫下的生理变化为基础进行总结发现,羊茅属植物在耐寒、耐热、耐旱、耐盐碱上的综合表现并非十分亮眼,但其在治理重金属污染,尤其是镉、锌、铅污染方面表现尤为突出,应用前景广阔,为羊茅属植物抗逆育种提供参考。 [关键词] 羊茅属|抗逆性|耐旱|低温|重金属     

3种优势牧草在不同生育期对干旱胁迫的响应

选择松嫩草地上的3种优势牧草羊草(Leymus chinensis)、碱蒿(Artemisia anethifolia)和全叶马兰(Kalimeris integrifolia) ，通过野外干旱胁迫试验、定点实时观测和隶属函数法，研究3种优势牧草在不同生育期内对不同等级干旱胁迫的响应，探究不同等级干旱胁迫对牧草在不同生育期内形态特性的影响及其抗旱能力。结果表明：在牧草同一生育期内，随干旱胁迫程度加剧，株高、叶长、叶绿素含量和产量受到的影响越大，在特旱程度下，3种牧草生长受干旱胁迫影响最严重；同一干旱胁迫处理下，随着生育期推移，株高、叶长、叶绿素含量和产量受干旱胁迫的影响总体呈减少趋势。3种牧草在其生育期内的抗旱性呈现出一定的规律性，羊草在开花期抗旱能力最强，其次是在返青期；全叶马兰在开花期抗旱能力最强，其次是在返青期，在抽穗期最差；碱蒿在开花期抗旱能力最强，其次是在抽穗期，在返青期最差。本研究结果对松嫩草地3种优势草种在不同生育期内遭受不同程度干旱胁迫时采取不同应急方案具有指导作用，也为培育优良耐旱草种及草地生态系统可持续发展提供了一定的参考。     

干旱胁迫对4种观赏草枯叶率及生理指标的影响

为了解观赏草的抗旱机制,在盆栽控水条件下,对红叶白茅(Imperata cylindrical‘Red Baron’)、花叶芒(Miscanthus sinensis‘Variegatus’)、斑叶芒(Miscanthus sinensis‘Zebrinus’)和花叶虉草(Phalaris arundinaceavar.picta)4种观赏草进行了外观形态及生理生化响应研究。结果表明:随着干旱胁迫的加剧,4个草种的土壤含水量、叶片相对含水量(RWC)均呈下降趋势,枯叶率、叶片细胞质膜透性(REC)、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量均呈上升趋势;超氧化物歧化酶(SOD)活性和可溶性蛋白含量均呈先上升后下降的变化趋势。抗旱性强的草种RWC下降最慢,枯叶率、REC,以及MDA和Pro含量上升幅度低于抗旱性弱的草种。综合评价4种观赏草的抗旱性顺序为斑叶芒>花叶芒>红叶白茅>花叶虉草。     

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。     

狗牙根抗寒性研究进展

狗牙根Cynodon dactylon作为最重要、应用最广的暖季型草坪草种之一,低温是其最大限制因素.综述了国内外狗牙根抗寒性的相关研究,包括低温胁迫下其形态结构和生理生化变化、抗寒性测定方法以及增强抗寒性的措施等,并提出了今后的研究建议.     

4份偃麦草资源对干旱胁迫的生理响应

为了解偃麦草(Elytrigia repens (L.) Nevski)的抗旱生理机制,在盆栽控水条件下,对抗旱性不同的4份偃麦草种质资源进行干旱胁迫生理响应研究。结果表明:干旱后土壤含水量呈下降趋势,且胁迫后0 d,5 d,10 d,15 d间土壤含水量差异显著(P<0.05);干旱胁迫过程中偃麦草叶片水分饱和亏缺(WSD)、电导率、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量呈上升趋势,超氧化物酶(SOD)活性与可溶性蛋白含量呈现先升高后降低趋势,而过氧化物酶(POD)活性则表现降低趋势;与其他材料相比,抗旱性强的材料E01的WSD值上升慢、增加率低,SOD活性峰值出现时间晚且峰值最高,可溶性蛋白含量变化小,脯氨酸积累少,且MDA积累慢、含量低。     

多年生黑麦草对干旱-低温交叉适应的生理响应

草坪草在冬季的时候常常面临着干旱和低温的双重胁迫,严重影响着春季返青时草坪草的质量。为了探讨多年生黑麦草的干旱-低温胁迫交叉适应的生理机制,以多年生黑麦草“爱神特(Accent)”为植物材料,设置3个水分梯度,土壤相对含水量分别为30%(重度胁迫)、60%(中度胁迫)、100%(良好浇水)。处理5 d后在人工气候箱中进行低温处理(2℃)15 d。低温胁迫使多年生黑麦草的叶片相对含水量、叶绿素含量显著降低,电解质渗漏、脯氨酸、可溶性总糖、抗氧化酶的含量增加。3种水分处理条件下,经过中度干旱处理后的多年生黑麦草的叶片相对含水量、叶绿素含量的降低幅度减小,但脯氨酸、可溶性糖、抗氧化酶的含量增加显著。实验结果表明多年生黑麦草对干旱-低温胁迫具有交叉适应能力。适当地进行干旱处理有利于提高多年生黑麦草对低温胁迫的适应能力。但值得注意的是,严重的干旱处理会造成过度伤害,致使植株更快死亡。     

美国蓝茎冰草、中间偃麦草、高冰草引种试验

2001年中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所由美国引进3种旱生栽培牧草（美国蓝茎冰草Agropyron smithii、中间偃麦草Elytrigia intermedia、高冰草A. elongatum）在甘肃兰州种植,对其进行了引种驯化和种子繁殖。2002-2004年完成了半干旱地区的区域试验和品比试验。试验结果表明：3种引进牧草能够适应当地气候条件,具有抗旱、耐寒、产草量高和耐粗放管理的优良性状。2003年青草产量51 522.0～66 031.5 kg/hm2,与对照中产量最高的蒙古冰草A. mongolium相比,高于对照49.2%～91.3％;种子产量低于对照。     

株型形成及牧草株型相关研究进展

牧草育种工作是草牧业可持续发展的重要基础,目前除了应用传统育种的方法外,应用分子育种方法也取得一些突破性进展,特别是在抗逆性分子育种研究上取得了一定的实际性成果。株型是综合的农艺性状,是影响植物群体结构及产量形成的重要性状。现在株型在一年生作物株型分子机理及调控网络等方面已进行了深入系统的研究,而对于牧草株型调控机理研究颇少,大多研究是在与产量相关性状及其基础性分子育种等方面。针对影响植物株型形成因素及其机理进行了归纳总结,并对牧草株型性状相关研究进展进行了综述,最后简要评述了当前在牧草株型育种研究上所存在的关键问题,提出了相关建议,并指出可借鉴作物株型育种前沿研究方向制定牧草株型育种的研究策略。