柳枝稷TIFY基因家族的鉴定与分析

为探究TIFY基因家族在柳枝稷（Panicum virgatum）中的生物学功能,本研究运用生物信息学手段对柳枝稷基因组中的TIFY家族成员进行了鉴定,并对其染色体定位、进化与结构特点、启动子区顺式作用元件、时空表达模式等进行了分析,且通过定量实验验证了JAZ亚家族部分成员的激素应答与胁迫响应特性。结果表明：48个柳枝稷TIFY基因分属于ZML（7个）、TIFY（1个）与JAZ（40个）3个亚家族,分布在除染色体3以外的染色体上,且在染色体9成簇排列;柳枝稷TIFY基因按照进化关系及结构特点可分为5组,每组内的成员具有相似的基因结构与保守基序组成;柳枝稷TIFY基因启动子区存在多种胁迫响应元件与激素信号调控元件,经定量实验证实PviTIFY10各成员在茉莉酸（jasmonic acid,JA）处理及盐与干旱胁迫下反应强烈;JAZ亚家族部分成员尤其是PviTIFY10b在花序与根的发育过程中有较高表达。根据以上结果推测TIFY基因家族可能在柳枝稷激素信号调控与胁迫防御反应及生长发育等多方面发挥功能。     

结缕草属植物杂交后代杂种真实性鉴定——SRAP分子标记

SRAP标记是基于PCR技术的一种新型分子标记。本研究通过SRAP分子标记技术对结缕草属植物种间杂交的5个组合37份杂交后代进行了真假杂种的鉴定,以为育种工作进一步开展奠定基础。首先筛选出在父本中能扩增出,而在母本中没有的特征带的引物,共筛选出9对引物对后代进行真实性鉴定。把父母本和后代一起进行PCR扩增、电泳,根据后代中是否能扩增出父本特征带而进行鉴定。结果表明,37个杂交后代中有32个后代具有父本特征带,被鉴定为真杂种。同时,从杂种扩增的谱带来看,条带清晰、稳定且后代出现了丰富的变异,主要表现为新谱带的出现或某些谱带的消失。据此认为,SRAP标记可以有效地对结缕草属杂交后代进行真实性鉴定和遗传分析,为杂交育种提供了理论依据。     

鸭茅杂交种的SSR分子标记鉴定及其遗传变异分析

以140个鸭茅杂交种单株及其亲本(01996、YA02-103)为材料,用SSR分子标记技术研究杂种与其亲本间扩增谱带的多态性,以甄别真假杂种。SSR标记在供试材料中的扩增带型表现为互补型、父本型及其他型。利用3对特异引物A01G20、A03N16、A03K22可快速准确地鉴定出杂交种111份。试验所用的100对SSR引物中有13对引物分别在杂种和双亲之间存在扩增多态性。13对引物在供试材料中共扩增出多态性条带76条,平均每对引物扩增出6条,多态性百分率为84.24%。供试材料具有丰富的遗传变异,利用SSR进行鸭茅杂种鉴定及遗传变异分析是可行的。     

SRAP分子标记在假俭草杂交后代真实性鉴定中的应用

以假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro)Hack)两个杂交组合的4个亲本(E022、E142、E102、E092(1))及其杂交后代为材料,从400对SRAP引物组合中筛选出具有父本特征带的引物,选取其中带型稳定、清晰的引物组合进行杂种真实性鉴定。结果表明:(1)A(E102×E092(1))组合的两个亲本间具有父本特征带的引物组合共有51对,B(E142×E022)组合的两个亲本间具有父本特征带的引物组合共有87对。(2)应用6对SRAP引物(303、297、283、180、332和358)对A(E102×E092(1))组合进行杂种真实性鉴定,其中真杂种数目为89个;应用4对SRAP引物(18、199、221和288)对B(E142×E022)组合的杂交后代进行真实性鉴定,其中真杂种的数目是83个。上述鉴定的假俭草真杂种可以用于构建假俭草遗传连锁图谱及重要性状的QTL定位等研究。     

柳枝稷GRF转录因子家族全基因组鉴定与分析

生长调节因子(Growth-regulating factor,GRF)家族在植物生命进程中发挥关键作用.本研究共鉴定了 19个柳枝稷(Panicum virgatum L.)PvGRF基因,它们不均匀的分布在11条染色体上,可分为4个亚家族,同一亚家族成员具有相似的模体特征和基因结构.柳枝稷PvGRF基因的扩张来自于...     

柳枝稷的研究现状及其在云南的研究前景分析

柳枝稷（Panicum virgatum L.）是一种热带草原高秆草,具有优良的草料特性和水土保持功能,并且具有很大的能源利用前景,面对目前全球能源紧缺的形势,全世界范围内已有许多国家着手柳枝稷的研究.本研究分析了我国柳枝稷的发展现状以及在云南的研究前景.     

黄土丘陵区柳枝稷与白羊草光合生理生态特征的比较

在干旱季节里测定自然条件下引种牧草柳枝稷与驯化本地天然牧草白羊草的一些光合生理生态特征日变化的结果表明 ,前者之所以呈现较高的光合速率主要是其具有较强的叶肉细胞羧化能力 ,较低的气孔导度降低了蒸腾 ,从而提高了水分利用效率 ,正因为这种特性使其虽为引进种但仍能在陕北不同立地条件下种植生长     

柳枝稷木素分离与结构表征的研究

采用球磨法分离纯化原木素的方法, 运用13C核磁共振方法研究了4个不同品种柳枝稷Panicum virgatum的原木素结构,并研究了其酸溶木素与酸不溶木素含量,结果得出： 4个品种的木素包含3种基本的木素单元,即对羟苯基H、愈疮木基G和紫丁香基S,各单体的含量都较多;酸不溶木素（Klason）含量为20%～23%,酸溶木素含量为2%～3%。 4个品种柳枝稷的原木素结构相似,木素含量相近,结果表明不同种类柳枝稷木素结构及含量较稳定。     

柳枝稷和白羊草苗期水分利用与根冠比的比较

室内生长箱内柳枝稷和白羊草苗期水分利用与根冠比的试验结果表明，低水下柳枝稷光合速率降低，蒸腾速率增大，叶片水分利用效率减小，根长增加，整体水分利用率降低，但生产力的根冠分配与高水相差较小。低水也造成白羊草光合降低，但蒸腾速率减小幅度更大，叶片水分利用效率反而提高，主要原因是白羊草叶片气孔具有较强的随水分条件变化的调节作用。白羊草的根系在低水下伸长速率减慢，根长／株高降低，水分条件好时根系也能够迅速生长，特别是加强根系的生产力分配。不同水分下白羊草消耗单位水分形成的生产力均大于柳枝稷，说明白羊草在苗期对土壤水分变化的适应能力比柳枝稷要强。     

利用EST-SSR、IT-ISJ分子标记研究四倍体与八倍体柳枝稷的遗传多样性

柳枝稷是重要的能源植物之一,为研究四倍体Alamo与通过秋水仙素加倍后的八倍体之间的遗传差异,本研究以65份四倍体Alamo与其诱变的八倍体为研究材料,通过EST-SSR与IT-ISJ两种分子标记进行遗传分析。结果表明,EST-SSR引物共扩增出245条带,多态性比率为99.59%,观测等位基因Na为1.9878,有效等位基因Ne为1.1718,基因多样性指数H为0.1308,Shannon信息指数I为0.2388,其中四倍体Alamo的各遗传参数(226条,88.93%,1.8816,1.1823,0.1349,0.2398)多高于八倍体Alamo(217条,92.24%,1.9184,1.1652,0.1228,0.2234)。IT-ISJ引物共扩增出165条条带,多态性比率为96.36%,观测等位基因Na为1.9878,有效等位基因Ne为1.5777,基因多样性指数H为0.3354,Shannon信息指数I为0.4999,四倍体Alamo各项指数(145条,94.55%,1.9333,1.6366,0.3602,0.5280)均高于八倍体Alamo(139条,84.24%,1.7515,1.4377,0.2573,0.3864)。通过UPGMA分析表明,65个柳枝稷材料中四倍体与八倍体没有明显区分开,表明其没有产生明显的遗传分化。通过AMOVA分析表明,EST-SSR和IT-ISJ的遗传变异分别有94.78%和80.76%发生在倍性内,有5.22%和19.24%发生在倍性间,表明柳枝稷倍性间没有明显的差异。     

柳枝稷种子愈伤组织诱导及分化

高效再生体系是建立遗传转化体系的基础和前提,本研究以柳枝稷（Panicum virgatum）成熟种子为外植体,对柳枝稷再生体系的建立进行探索。使用70%乙醇及0.1% HgCl2采用两步法灭菌,以MS培养基为基本培养基,研究不同质量浓度2,4 D与6 BA组合对愈伤组织诱导的影响,不同质量浓度GA3对愈伤组织分化的影响。结果表明,70%乙醇处理20 s,然后用0.1% HgCl2处理5 min,种子活力保存最好,愈伤组织诱导率最高;愈伤组织诱导培养基添加5 mg·L-1 2,4 D与1.2 mg·L-1 6 BA为最佳组合,其诱导率最高,质量最好;添加0.5 mg·L-1GA3分化成苗的效果最好。最终得到柳枝稷最优的再生体系：MS培养基为基本培养基,添加5 mg·L-1 2,4 D及1.2 mg·L-1 6 BA进行愈伤组织诱导;添加0.5 mg·L-1 GA3分化、再生。     

柳枝稷种质资源遗传多样性的ISSR分析

应用ISSR标记对138份柳枝稷种质的遗传多样性和遗传结构进行研究,为资源保护利用提供理论依据和技术支持。研究结果显示,1)从100个ISSR引物中筛选出16个条带清楚且稳定的引物,共扩增出220条谱带,其中,多态性谱带196条,多态性比率(PPB)为89.09%,平均每个引物扩增条带数为13.75条。2)POPGENE 1.32软件分析结果显示,138份柳枝稷基因多样性指数(H)为0.2498,Shannon指数(I)为0.3880,表明供试的种质间遗传多样性较丰富,遗传多样性水平较高。3)AMOVA 1.55软件方差分析结果显示,43.40%的遗传变异存在于生态型之间,56.60%遗传变异存在于生态型之内,说明遗传结构的变异主要存在于生态型之内。4)NTsys-pc 2.1软件进行UPGMA聚类分析和主成分分析(PCA),供试138份柳枝稷种质间Dice遗传相似系数(GS)值为0.4000~0.8818,平均值0.7237,结果表明,低地型材料聚为一大类,高地型材料聚为一大类。     

14份柳枝稷种质资源苗期耐镉性综合评价

镉(Cd)是环境中常见的非生物胁迫因子,从种质资源中筛选出不同耐镉型的植物材料有利于能源植物在重金属污染土地上的高效开发利用。基于此,本研究以14个能源植物柳枝稷品种为供试材料,外源施加浓度为10 μmol·L^-1镉,结合形态和生理指标,采用隶属函数及标准差系数权重法综合评价了柳枝稷幼苗对Cd的耐受性。结果表明:10 μmol·L^-1 Cd胁迫显著降低了柳枝稷根长、根表面积、根尖数、总生物量、净光合速率及根系活力,且品种间差异显著(P<0.01)。根据隶属函数法得到柳枝稷对镉耐受性综合评价值(D),其中Kanlow最高,Forestburg最低。采用系统聚类法对D值进行聚类分析,结果表明,14份柳枝稷可分为3组不同耐镉型材料,其中强耐镉型材料1份,为Kanlow;中等耐镉型材料9份,分别为Alamo、BoMaster、Carthage、Cave in Rock、Longisland、Newyork、Shawnee、Sunburst、Trailblazer;镉敏感型材料4份,分别为Blackwell、Dacotah、Forestburg、Shelter。结合柳枝稷对Cd的吸收,进一步分析发现耐镉性较强的品种镉富集能力也较强。可为选择适宜的柳枝稷材料种植于镉污染土地上提供理论依据,同时为丰富评价植物耐镉种质资源提供可操作性的方法。     

PEG介导的柳枝稷叶肉细胞原生质体瞬时表达体系的建立

为了建立以PEG介导的柳枝稷叶肉细胞原生质体瞬时表达体系,本研究以柳枝稷 Alamo品种的叶片为材料,通过设计梯度实验确定柳枝稷原生质体分离的最佳条件, 每组梯度实验重复3次, 方案如下:1)对植物培养的时间进行优化。酶解时间固定在8 h, 甘露醇浓度为0.6 mol/L, 将培养了1, 2, 3和4周的黄化苗用作实验材料;2)渗透压优化。选取2周的黄化苗为实验材料, 酶解时间固定在8 h, 甘露醇浓度分别为0.4, 0.5, 0.6, 0.7和0.8 mol/L;3)酶解时间优化。选取2周的黄化苗为实验材料, 甘露醇浓度为0.6 mol/L, 酶解时间分别为6, 7, 8, 9和10 h。通过对比分析发现,苗龄为2周的柳枝稷黄化苗叶片在甘露醇为0.6 mol/L的酶解液中, 黑暗, 28 ℃并裂解8 h后分离的原生质体最为理想。接下来构建了能够在植物细胞内表达GFP-MYB103融合蛋白(GFP为绿色荧光蛋白)的重组质粒LN-OsMYB103, 利用PEG介导法将质粒LN-OsMYB103转化进入柳枝稷原生质体, 并且在激光共聚焦显微镜下观察到了强烈的绿色荧光蛋白信号。该结果表明, 分离的原生质体可以行使正常生物学功能。综上所述, 利用柳枝稷叶片建立了一套完整的柳枝稷叶肉细胞原生质体瞬时表达体系。这将为深入开展柳枝稷的功能基因组学研究奠定了基础。     

施氮量对柳枝稷叶片叶绿素荧光特性及干物质积累的影响

研究施氮量对柳枝稷叶绿素荧光特性及干物质积累的影响,对提高盐碱地柳枝稷光能利用效率及生物质产量具有重要意义。在宁夏银北地区采用大田试验,以Cave-in-Rock品种柳枝稷为供试材料,在无氮添加(0 kg·hm^-2,N₀)、施低氮(60 kg·hm^-2,N₆₀)、中氮(120 kg·hm^-2,N₁₂₀)和高氮(240 kg·hm^-2,N₂₄₀)共4个施肥水平下,比较了开花期和成熟期柳枝稷叶片叶绿素荧光参数和干物质积累动态变化,采用灰色关联度分析法对柳枝稷叶片叶绿素荧光参数与干物质积累量进行研究。结果表明:与N₀相比,在N₆₀、N₁₂₀和N₂₄₀处理下柳枝稷开花期和成熟期叶片PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)、潜在活性(F_v/F_o)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(NPQ)和干物质积累量均显著性提高,在N₂₄₀处理下达到峰值,而热耗散量子比率(F_o/F_m)显著性降低。在柳枝稷开花期,随着施氮量的增加,柳枝稷叶片PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)显现出先上升后逐渐下降的总趋势。在N₁₂₀处理下柳枝稷叶片PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)最大,为3.13,较N₀处理显著提高了16.26%。柳枝稷干物质积累量随着生育时期的推进和施氮量的增加,均有不同程度的提高,其中在开花期至成熟期,干物质积累缓慢,在灌浆期达到最大,成熟后期略有降低。柳枝稷成熟期干物质积累量在N₂₄₀处理下最高,每穴干物质积累达378.13 g,较N₀、N₆₀和N₁₂₀处理显著提高了24.33%、20.09%和7.24%。灰色关联度分析结果表明,在本试验条件范围内,N₂₄₀处理下加权关联度与理想施肥水平的关联度最大,有利于促进PSⅡ的光化学活性,从而提高柳枝稷干物质积累量。     

柳枝稷和坚尼草的耐镉性初步研究

为了探究镉污染条件下开发能源植物的可行性,以高生物量黍属能源植物柳枝稷和坚尼草为材料,温室中苗期水培试验,分别对柳枝稷外源施加浓度为0,0.5,5,10,20,50,100μmol/L镉(Cd),对坚尼草施加浓度为0,2,5,7.5,10μmol/L Cd,从形态、生长生理等角度,分析两种能源草对镉的响应。结果表明:随Cd浓度的增加,柳枝稷和坚尼草生物量和根伸长量均下降,Cd浓度为50μmol/L时,柳枝稷根鲜重减少达显著水平(P0.05)。而坚尼草则在Cd浓度为2μmol/L时,根和地上部分总鲜重减少达显著水平。相比于对照,Cd浓度为2μmol/L时,坚尼草的根伸长量已下降96.3%,而柳枝稷在5μmol/L Cd时根伸长量才降低55.0%,柳枝稷的耐镉性高于坚尼草。经20μmol/L镉处理,柳枝稷的地上部镉浓度达40mg/kg,生物量下降了45%。不同浓度的镉处理下,镉在柳枝稷体内的迁移指数为5.9%~14.2%,柳枝稷可以在Cd污染条件下被开发为能源和修复植物种植。此外,实验还发现,在根平均直径为0~1mm范围内,柳枝稷的总根长、根表面积和根体积与镉积累呈显著负相关,与迁移指数呈显著正相关(P0.05),该结果说明,细根在植物的镉吸收积累和转运中可能起着非常重要的作用。     

柳枝稷幼穗分化过程及其分期

为探索柳枝稷（Panicum virgatum）幼穗分化过程与规律,以柳枝稷低地型品种"Alamo"为材料,对其幼穗分化过程进行显微观察并记录对应大田植株形态。结果发现：柳枝稷幼穗分化是一个慢-快-慢的过程,可分为9个连续的时期：苞原基分化期、枝梗原基分化期、小穗分化期、小花原基分化期、雌雄蕊原基分化期、药隔形成期、花药四分期、花药伸长期、羽状柱头形成期,每个时期均具有与之对应的植株外观形态以供判别分化进程。柳枝稷幼穗分化起始至分化完全历时约3个月,植株历经拔节、孕穗、抽穗而开花,花序从上到下依次开花,花期可达3~4周。