羊草根、叶在干旱和盐胁迫下的生理反应

我国北方干旱气候和盐渍化土地严重限制了羊草(Leymus chinensis)生长,为探究羊草在逆境下根、叶的联系与区别,为提高羊草耐盐性和耐旱性提供理论依据,本研究通过设置不同浓度PEG(20%、30%、40%、50%)溶液和NaCl溶液(100、200、300、400mmol·L~(-1)),模拟不同程度干旱和盐生境,测定干旱胁迫和盐胁迫下羊草根、叶抗氧化酶系统(APX、CAT、POD)活性和可溶性蛋白含量的变化,对比羊草根、叶在胁迫下的生理反应。结果显示,轻度盐胁迫下(100mmol·L~(-1)),羊草主要通过叶片的APX消除活性氧自由基,渗透调节部位主要在叶片中;中度盐胁迫(200、300mmol·L~(-1))下,根部、叶部分别主要通过提高POD和CAT活性来消除活性氧;胁迫严重时(400 mmol·L~(-1)),根部APX显著升高,叶片则通过提高POD和CAT活性共同抵抗活性氧的危害,渗透调节也会从叶片转为根、叶共同作用。干旱胁迫初期(20%),羊草主要依靠根、叶中的APX和叶中的CAT来消除活性氧,随着胁迫加重,根中的APX和叶中的CAT活性提高,共同抵抗活性氧危害,根、叶中POD活性一直呈下降状态,对抵抗活性氧自由基伤害作用不大,渗透调节部位主要在叶片中。     

白羊草根系形态特征对土壤水分阶段变化的响应

根系形态特征是评价植物适应胁迫环境的重要指标。以黄土丘陵半干旱区天然草地群落优势种白羊草为材料,研究了其根系生长和形态特征与水分供应条件的关系。采用盆栽控制试验,设置3个水分处理:高水(HW,80%田间持水量)、中水(MW,60%田间持水量)和低水(LW,40%田间持水量),分别在拔节期、开花期、结实期改善水分供应水平,在生育期末测定了白羊草根系生物量和各项形态指标。结果表明:白羊草根系生长与水分供应条件密切相关,持续高水处理有利于白羊草根系生长,其根系生物量、总根长和根表面积均显著提高(P<0.05);水分胁迫抑制了白羊草根系生长,但对白羊草根系平均直径影响不显著;根系生物量、总根长和根表面积间存在显著的正相关关系(P<0.01);不同生育期阶段胁迫后复水,白羊草根系表现出较强的可塑性,在拔节期复水且高的复水幅度能够显著提高白羊草根系生物量、总根长和根表面积(P<0.05)。这些说明白羊草根系对干旱胁迫有较强的耐受能力,其对阶段干旱胁迫后复水的响应与生育期及复水前干旱胁迫程度密切相关。     

羊草与灰色赖草及其杂交种的耐盐生理特性比较

用不同浓度的复盐(NaCl 60%,Na2SO4 40%)进行根际盐分胁迫处理,研究了羊草(Leymus chinensis)、灰色赖草(Leymus cinereus)及其杂交种的耐盐生理特性.结果表明,在0.2%、1.0%和2.0%盐浓度胁迫处理下,两亲本及其杂交种叶片均表现相对含水量(RWC)逐渐降低,相对电导率、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐增加,但亲本羊草和杂交种的SOD酶活性在2.0%盐浓度胁迫下,酶活性开始降低.而且杂交种对盐胁迫的敏感性与亲本灰色赖草接近,小于另一亲本羊草.     

两种不同生境羊草根际土壤细菌群落多样性与环境因子的研究

本试验以羊草（Leymus chinensis）为优势种的草甸草原为研究对象,旨在探讨两种不同样地（样地1为原生态未扰动处理,样地2为重度退化后人工补播扰动处理）土壤条件下土壤微生物群落结构、微生物多样性及微生物间互作效应的差异。结果表明：变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）这3个门是该地区羊草根际土壤细菌优势群落;速效氮、速效钾对细菌群落结构影响较大;土壤pH在一定阈值范围内与羊草根际土壤细菌多样性极显著相关（P<0.01）;土壤有机质与羊草根际土壤细菌群落相对丰度、多样性、菌间互作显著正相关;土壤交换性钠离子含量与羊草根际土壤细菌群落多样性显著负相关;人工补播后的羊草根际土壤微生物间互作与未干扰生境下相比明显减弱。     

干旱胁迫及复水处理对白羊草抗旱生理特性的影响

以白羊草(Bothriochloa ischaemum)为材料,采用盆栽试验设计,在干旱胁迫和复水后,研究了其栽培种和野生种叶片相对含水量(RWC)、细胞外渗率、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)等抗性指标的变化,探讨白羊草在干旱胁迫和复水后的生理生化特征.结果表明,随干旱胁迫时间的延长,...     

不同吸湿-回干处理对羊草种子萌发抗逆性的影响

羊草(Leymus chinensis)种子在自然条件下的繁殖更新通常受各种非生物逆境的影响,如干旱及盐胁迫的影响,并且由于降雨不稳定,种子在土壤中常经历反复的“吸湿-回干”.基于此,以蒸馏水、氯化钠(NaCl)和聚乙二醇(PEG-6000)对羊草种子进行吸湿-回干处理,再以不同浓度的PEG-6000和NaCl溶液模拟干旱胁迫和盐胁迫,探讨干旱、盐胁迫下羊草种子萌发成苗状况及不同吸湿-回干处理对其萌发抗逆性的影响.结果表明:干旱胁迫和盐胁迫降低了羊草种子的萌发率、萌发指数及幼苗的根长和苗长,诱导休眠形成,相比干旱胁迫,羊草种子萌发对盐胁迫更为敏感.不同吸湿-回干处理降低了羊草种子的萌发抗逆性,诱导种子形成次生休眠.如在-0.8 MPa干旱胁迫条件下,经水、NaCl和PEG-6000预处理的种子萌发率分别为11％,20％和18％(CK 44％),休眠率为65％,54％和53％ (CK 40％).这一结果表明不同吸湿-回干处理一方面造成羊草种子野外萌发率低、建植难;另一方面诱导次生休眠,从而有利于羊草种子在土壤种子库中的保存.     

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.     

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。     

白羊草BiMYB52基因的克隆及转基因拟南芥抗旱性表达分析

白羊草(Bothriochloa ischaemum)是一种耐旱的优良乡土草种。为了探索白羊草转录因子MYB的结构和功能,本研究以白羊草转录组测序中筛选出的一段对干旱胁迫响应表达量变化显著的MYB序列为基础,采用基于拓扑异构酶快速克隆法从白羊草中克隆了一个R2R3-MYB基因BiMYB52,该基因编码237个氨基酸。为了深入研究BiMYB52基因的抗旱性,利用染色体步移技术扩增出了BiMYB52启动子序列,构建了pCAMBIA1301-BiMYB52过表达载体,采用农杆菌介导的花序侵染法对拟南芥(Arabidopsis thaliana)进行遗传转化,然后对野生拟南芥和转基因拟南芥进行干旱胁迫处理。结果表明,干旱胁迫复水后,转基因拟南芥的存活率显著高于野生拟南芥,丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量是干旱胁迫后转基因拟南芥的显著低于对照,脯氨酸(Proline, Pro)含量则显著高于对照。由此推测BiMYB52基因可能增加了拟南芥对干旱胁迫的抵抗能力。这为白羊草抗旱育种提供候选基因和理论基础。     

镉胁迫对桑树根际细菌群落及其多样性的影响

为探究镉(Cd)胁迫对桑树根际细菌群落及其多样性的影响,以桑树品种粤桑11号为供试植物,设置3种Cd胁迫浓度(5、3、2 mg/kg)模拟现实镉污染重度、中度和轻度水平,并以无Cd胁迫为对照进行盆栽试验,分析根际土壤细菌多样性和群落特征变化。结果显示,轻度镉污染胁迫下桑树根际土壤细菌ACE值、Chao1指数和Shannon指数最高,而Simpson指数最低;重度镉污染胁迫下桑树根际土壤细菌ACE和Chao1指数、Shannon指数最低,而Simpson指数最高。桑树根际土壤细菌分布在21个门,以放线菌门和变形菌门为主要优势菌门,占比分别为31.34%～62.60%和19.64%～34.82%,其中Cd胁迫处理特有细菌属于杂食菌门和迷踪菌门。冗余相关分析(RDA)显示,桑树根际细菌群落结构与环境因子存在显著相关,其中优势菌门变形菌门与土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全钾(TK)含量呈显著正相关,但与铁锰还原态Cd(FMO-Cd)、残渣态Cd(RES-Cd)和可交换态Cd(EXC-Cd)含量呈显著负相关,放线菌门与TK含量呈显著正相关,但与碳酸盐结合态Cd(CAB-Cd)和RES-Cd...     

4种根茎型禾本科牧草抗旱生长适应性的研究

试验通过测定羊草、无芒雀麦、偃麦草和草地早熟禾在干旱胁迫下的3个生长指标(相对生长率、叶片长度和根系长度)的变化,对4种禾本科牧草的抗旱生长适应性进行了初步的研究和探讨.     

CO2浓度升高、干旱胁迫和氮沉降对白羊草光响应曲线的影响

为揭示白羊草(Bothriochloa ischaemum (L.) Keng.)对全球气候变化的光合生理特征响应规律,采用盆栽控制试验,研究了白羊草在不同CO₂浓度、水分条件和施氮水平下叶片的叶绿素含量和光响应曲线特征。结果表明:随CO₂浓度升高和施氮量增加,白羊草叶片SPAD值,最大净光合速率(P_max),表观量子效率(AQE)和光饱和点(LSP)均呈增加趋势;干旱胁迫降低了SPAD值,P_max和LSP。多因素方差分析表明,CO₂浓度,水分处理和施氮水平对SPAD值,P_max和LSP有极显著影响,施氮水平对AQE有极显著影响。CO₂浓度和水分处理对P_max,AQE和LSP有显著的交互作用;CO₂浓度和施氮水平对P_max,AQE和光补偿点(LCP)有极显著的交互作用;水分处理和施氮水平对P_max,AQE和LSP有极显著的交互作用。RDA分析表明氮素是影响白羊草光合特征的最重要因素。全球CO₂浓度升高和氮沉降增加对干旱胁迫引起的白羊草光合速率下降有显著的缓解作用。     

少花蒺藜草与不同牧草混播根际与非根际土壤酶活性变化

为了探究牧草对少花蒺藜草(Cenchrus pauciflorus)的竞争影响,采用3种优质牧草紫花苜蓿(Medicago sativa)、羊草(Leymus chinensis)、草木樨(Melilotus officinalis)与少花蒺藜草混播,测定混播模式下少花蒺藜草不同生长时期根际和非根际土土壤pH、脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性变化。结果表明：与3种牧草混播均显著提高少花蒺藜草根际土壤的酶活性;在紫花苜蓿与羊草混播,少花蒺藜草根际土土壤的脲酶和蔗糖酶活性在开花期最高,磷酸酶活性在苗期最高,而与草木樨混播,少花蒺藜草根际土的磷酸酶和蔗糖酶活性在全生长期内均有大幅提高,脲酶活性在开花期时显著提高,草木樨更能激发少花蒺藜草根际土壤酶活性,与少花蒺藜草的竞争最为激烈。混播模式激发少花蒺藜草的自我保护机制,明显提高少花蒺藜草根际土壤酶活性,增强其自身的竞争能力,避免竞争胁迫带来的危害。     

干旱胁迫及复水对白羊草质膜ATP酶和5’-核苷酸酶活性的影响

以白羊草(Bothriochloa ischaemum (L.) Keng)为材料,在干旱胁迫和复水后,通过测定其质膜ATP酶(AT-Pase)活性、质膜5’-核苷酸酶(5'-AMPase)活性,叶片相对含水量(RWC)和丙二醛(MDA)含量的变化来探索其在干旱胁迫和复水后的生理生化变化.结果表明:在干旱胁迫下,白羊草质膜ATPase和质膜5’-AMPase活性呈现先升高后降低的趋势,野生型白羊草的质膜ATPase和质膜5'-AMPase活性变化量较栽培型的大;RWC下降,MDA含量上升.复水后质膜ATPase活性、质膜5'-AMPase活性及MDA含量均下降,但高于断水前,野生型的RWC高于对照,栽培型RWC低于对照,说明干旱胁迫对白羊草造成了不可逆的伤害,对栽培型的伤害大于野生型的.植物的质膜ATPase和质膜5’-AMPase活性随胁迫的加剧而提高,一定程度上可以缓解干旱对白羊草幼苗的胁迫作用,这可能是白羊草抗旱酶促防御机制中的一个重要机制.     

干旱胁迫下丛枝菌根真菌对羊草功能性状的影响

羊草是欧亚温带草原的主要优势植物,在生态系统保护及恢复利用中起着至关重要的作用。丛枝菌根真菌与植物共生,能够提高植物的抗旱能力,但目前干旱胁迫下AMF与羊草共生机理仍不明晰。基于此,采用盆栽试验研究轻度干旱（田间持水量56.25%）和重度干旱（田间持水量37.50%）下接种摩西斗管囊霉、幼套近明球霉菌及混合接种对羊草功能性状的影响,结果表明：（1）与对照（田间持水量75%）相比,轻度干旱处理下地上生物量、地下生物量分别降低了24.00%、17.02%,重度干旱处理则分别降低了53.00%、34.04%。（2）在重度干旱下,幼套近明球霉菌显著增加了两种羊草的叶片数、叶宽及根长（P<0.05）;在轻度干旱下,混合接种显著增加了羊草的叶片数、叶宽及根长（P<0.05）。（3）叶片数、株高、叶面积、叶宽、茎高度性状对地上生物量变化的解释率为78.52%,是地上生物量主要调控因子;根表面积、根体积、根分叉数、根长性状对地下生物量变化的解释率为67.10%,是地下生物量主要调控因子。     

羊草种质资源耐盐碱性综合评价

以60份羊草种质资源为对象,采用生长期盐碱溶液灌溉胁迫盆栽试验,盐碱胁迫30d后测定株高、分蘖数、叶长、叶宽、叶片数、地上部干重、地上部鲜重、根干重、根鲜重、SPAD值、光合效率、丙二醛含量、脯氨酸含量等13项指标,运用相关性分析、主成分分析、聚类分析、隶属函数法、灰色关联度分析等方法对羊草种质资源耐盐碱性进行综合评价。结果表明:盐碱胁迫处理下,羊草叶片中SPAD值、脯氨酸和丙二醛含量升高,其余指标平均值均小于对照;除叶片数外,其余指标的变异系数均大于10%;采用主成分分析将盐碱胁迫处理下13个单项指标转换成8个综合指标,累计贡献率达87.56%;根干重、分蘖数、脯氨酸含量与羊草种质资源盐碱胁迫灰色关联度较大,敏感度较高;通过隶属函数分析得到不同地理来源羊草幼苗耐盐碱性综合评价值(D值),采用聚类分析将60份羊草种质划分为5种类型,包括高度耐盐碱型(Ⅰ型)3份、耐盐碱型(Ⅱ型)22份、中等耐盐碱型(Ⅲ型)22份、敏感型(Ⅳ型)12份、高度敏感型(Ⅴ型)1份。     

不同采收时期的羊草种子在碱胁迫下发芽能力的比较

羊草是东北松嫩盐碱化草地上的建群植物,具有较强的耐碱胁迫能力。种子萌发期对盐生植物植株建成与分布起着至关重要的作用。针对不同采收时期羊草种子对碱胁迫环境发芽能力比较在国内外未被研究的现状,研究以Na_2CO_3为碱胁迫处理液,设置4种胁迫浓度(25,50,75,100 mmol/L)以比较不同采收期(盛花期后24,29,34,39 d)羊草种子在碱胁迫下的发芽能力。结果表明:不同采收时期的羊草种子表现出不同的耐碱性,盛花期后39 d采收的羊草种子发芽率、发芽势、复萌率、总发芽率以及根芽长均优于其余3个采收时期的种子;随着碱浓度的增加,各采收时期羊草种子发芽指标均呈下降趋势,其中25 mmol/L碱胁迫浓度下羊草种子发芽品质最佳;碱胁迫下未萌发的羊草种子复萌率随着胁迫强度的增加而增加,这也是羊草种子对高碱胁迫环境的生理适应策略。另外,相对于芽,羊草根对碱胁迫浓度更为敏感,当碱胁迫浓度为50 mmol/L时,羊草根无法生长。     

无机氮处理对矿山生态型水蓼氮积累及根系形态的影响

氮肥的过量施用,导致土壤中过量的氮易随渗漏、径流等方式进入水体,造成水体的富营养化加剧。矿山生态型水蓼为前期试验筛选的氮磷修复植物,明确根系形态变化对无机氮处理的响应特征可以为矿山生态型水蓼对氮素的吸收积累机理提供一定理论基础。采用砂培试验,以氮磷富集植物矿山生态型水蓼为研究对象,设置不同铵态氮浓度(25、50、75 mg·L~(-1))和硝态氮浓度(25、50、75 mg·L~(-1)),研究了矿山生态型水蓼植株氮积累以及根系形态各参数的变化。结果表明,矿山生态型水蓼生物量和氮积累量均在供氮50 mg·L~(-1)时达到最大值。供氮浓度为50和75 mg·L~(-1)时,矿山生态型水蓼生物量表现为硝态氮处理显著高于铵态氮处理。矿山生态型水蓼氮含量和氮积累量均表现为铵态氮处理高于硝态氮处理。随着铵态氮浓度的增加,矿山生态型水蓼的根长、根表面积和根体积均显著减小;随着硝态氮浓度的增加,矿山生态型水蓼根长、根表面积、根体积均在供氮50 mg·L~(-1)时最大。在供氮为25 mg·L~(-1)时,矿山生态型水蓼根系形态各参数表现为铵态氮处理大于硝态氮处理,在供氮50和75 mg·L~(-1)时则表现为硝态氮处理显著大于铵态氮处理。适宜浓度硝态氮能促进矿山生态型水蓼的生长和侧根发育,从而促进对氮素的吸收。而铵态氮浓度过高会抑制矿山生态型水蓼的根系生长,但并不抑制其对氮素的吸收积累能力,这可能与矿山生态型水蓼根系的抗逆性有关。     

丛枝菌根对羊草的综合效应及其对退化羊草草原植被修复的研究展望

羊草(Leymus chinensis Tzvel.)草原是我国北方地区最好的天然草原类型。由于近年来的过度放牧、开垦破坏与干旱等原因,导致羊草草原退化面积逐年扩大,产草量和草群营养价值降低,经济和生态功能日趋削弱,羊草草原的修复需求是紧迫的。然而,由于气候干旱、土壤贫瘠,羊草草原的修复面临诸多难题。丛枝菌根真菌广泛存在于草原生态系统中,能与宿主植物形成共生体,对植物具有多种有益效应。本文从养分吸收、生长发育、抗逆性、根际土壤环境及种间关系这些方面介绍丛枝菌根真菌对羊草的综合效应,并对丛枝菌根修复退化羊草草原植被提出展望,旨在为开展退化羊草草原的菌根修复研究提供参考。     

放牧对羊草根际土壤线虫群落及区系的影响

为了探索放牧干扰对羊草（Leymus chinensis Tzvel）根际土壤小型动物-土壤线虫群落的影响规律,本试验以土壤线虫为生物指标对典型草原放牧区及围栏区羊草根际土壤线虫群落特征及区系进行了研究,结果表明：羊草根际共捕获34属线虫,放牧影响羊草根际线虫总数量及优势类群,不同土层土壤线虫总数量的分布规律为：围栏区>放牧区,放牧区优势及次优势类群中植物寄生线虫类所占比例明显高于围栏区。放牧区羊草根际土壤线虫Shannon多样性指数显著高于围栏区。放牧区瓦斯乐斯卡指数及自由生活线虫成熟度指数低于围栏区,说明放牧区土壤健康状况较差。放牧影响羊草根际土壤线虫区系的分布,放牧区0~10 cm,10~20 cm羊草根际土壤线虫区系分布在B区和D区,表明放牧区土壤线虫食物网相对于围栏区受干扰大、土壤线虫食物网不稳定,且退化。