高温胁迫对高羊茅航天诱变新品系生理特性研究及综合评价

本研究以高羊茅航天诱变新品系和贵州主推的育成品种水城高羊茅和黔草1号高羊茅共11份材料为研究对象,采用盆栽试验,在42 ℃/32 ℃(12 h/12 h)人工气候室进行高温胁迫试验,每4 d测定可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)生理生化指标,并应用隶属函数法和灰色关联度法对其生理指标及11份高羊茅材料耐热性进行综合评价。结果表明,可溶性蛋白质随着高温胁迫时间的延长总体呈下降趋势,SOD、POD、CAT含量随着高温时间的延长总体呈上升趋势。4个生理指标在11份材料间均存在显著性差异。利用隶属函数法对11份高羊茅材料进行综合耐热适应性评价,得出耐热性顺序为:SP5-85>SP5-60>SP5-71>SP5-42>SP5-94>SP5-7>SP5-88>水城高羊茅>SP5-5>SP5-89=黔草1号高羊茅。利用灰色关联性分析法得出各耐热指标与耐热性的关联序为:SOD>CAT>POD>可溶性蛋白质。     

模拟干旱胁迫下镁对高羊茅种子萌发的影响

采用PEG-6000(100,200,300g/L)模拟水分胁迫,研究不同浓度的硫酸镁溶液(0.2,0.4,0.6,0.8g/L)浸种对高羊茅(Festuca arundinacea)种子萌发的影响。结果表明:随着干旱胁迫程度的增加,高羊茅的发芽率,发芽指数,苗长,根长,幼苗鲜重及根鲜重等指标均呈下降趋势。在种子萌发阶段,轻度干旱胁迫(PEG=100g/L)下,硫酸镁浸种对高羊茅种子的萌发促进作用不明显,其发芽率、发芽势、发芽指数与对照差异不显著;中度干旱胁迫(PEG=200g/L)下,0.6g/L的镁使得高羊茅种子的萌发相对最佳,其发芽等指标与对照差异显著(P0.05);重度干旱胁迫下(PEG=300g/L),0.4g/L镁处理明显的促进了高羊茅种子的萌发,其发芽指标与对照差异显著(P0.05),而当镁浓度是0.8g/L时,则抑制了高羊茅种子的萌发。在幼苗的生长前期,轻度干旱和中度干旱胁迫下,0.6g/L镁处理对高羊茅的苗长、根长、幼苗鲜重及根鲜重等生长指标有显著的促进作用;重度干旱胁迫下,0.4g/L和0.6g/L的镁处理使其生长指标高于对照且差异显著(P0.05)。     

高温胁迫下高羊茅生理生化特性研究

高温是制约冷地型草坪草生长发育最重要的生态因子之一。对草坪草高羊茅品种凌志Festucaarundinaceacv.Barlexas进行了高温胁迫下的生理生化研究。结果表明:在42/32℃(昼/夜)的高温胁迫下,植株的生长受到了明显的抑制,随着高温胁迫时间的延长,叶片的相对含水量明显下降;叶绿素含量呈先升高后下降的趋势;可溶性糖含量持续增加,其中胁迫至第5~7天增幅最大;脯氨酸和丙二醛(MDA)含量也逐渐增加,这些生理生化指标的变化可为寻求草坪草抗热种源提供科学的理论依据。     

干旱胁迫对西南野生马蹄金生理特性的影响

以采集于四川和贵州的5份野生马蹄金（Dichondra repens）和1份美国引进的马蹄金为材料,采用盆栽控水试验研究土壤干旱胁迫下马蹄金生理指标的变化。结果表明,虽然不同材料间的变化存在差异,但随干旱胁迫时间的延长,各供试马蹄金材料的保水能力和叶绿素含量呈下降趋势,丙二醛和游离脯氨酸含量呈上升趋势。抗旱性强的材料表现出较高的叶片保水力、叶绿素含量以及较低的丙二醛、游离脯氨酸含量,且指标的升降幅度较小。     

干旱胁迫下内生真菌对高羊茅保护酶活性的影响

研究对内生真菌 (AcremoniumcoenophialumMorgan Jones&Gams)侵染 (E+)和未侵染 (E- )的交战Ⅱ (CrossfireⅡ )高羊茅 ,在温室持续干旱胁迫下膜系统保护酶活性变化连续测定 ,发现 :在干旱胁迫过程中E+植株的茎、叶中过氧化氢酶 (CAT)的活性均显著高于E- 植株CAT的活性 (P <0 .0 5) ,在茎中的变化差异极显著 (P <0 .0 1)。但E+植株与E- 植株中的过氧化物酶 (POD)的活性表现与CAT活性相反 ,也就是在干旱胁迫过程中E+植株POD酶活性显著低于E- 植株POD活性 (P <0 .0 5)。干旱胁迫下 ,E+植株在抗旱形态特征表现均优于E+植株 ,其根量、卷叶率均高于不带菌植株 ;干旱后的恢复率带菌植株达到 70 %以上 ,而不带菌植株不到 2 %。     

水杨酸浸种对高羊茅在干旱胁迫下萌发的影响

用不同浓度水杨酸溶液浸泡处理冷季型草坪草高羊茅（Festuca arundinacea）的种子,在PEG 2000模拟干旱胁迫条件下,采用纸上发芽法（TP）研究了水杨酸浸种对盆景2000、猎狗5号、红宝石3个高羊茅品种萌发的影响。结果表明,在干旱条件下,适宜低浓度水杨酸溶液0.12~1.00 mmol/L浸种可以提高高羊茅种子的发芽势、发芽率,促进种子胚芽和胚根的生长,提高高羊茅种子萌发期的抗旱性;而高浓度水杨酸浸种抑制了种子的萌发和生长,3.00 mmol/L达到显著抑制水平（P＜0.05）。其中,能显著增强高羊茅种子萌发阶段抗旱性的水杨酸最适浓度为0.50 mmol/L。     

H2S对弱光胁迫下高羊茅幼苗生理特性和内源激素的影响

为了探讨外源硫化氢（H₂S）在弱光胁迫下对高羊茅（Festuca arundinacea）生理特性和内源激素的调节作用,本文以高羊茅品种Arid 3号为试验材料,在弱光胁迫下分别喷施外源H₂S供体（NaHS）、H₂S清除剂次牛磺酸（HT）、H₂S合成酶抑制剂羧甲基胺半盐酸盐（AOA）和蒸馏水,测定其对高羊茅萌发特性、细胞膜稳定性、根活力和内源激素的影响。结果表明：弱光下施加H₂S显著提高了发芽率、发芽势、活力指数、内源H₂S和脱落酸（ABA）含量,同时降低了丙二醛（MDA）、细胞膜透性和超氧阴离子（O₂^·-）,且较单独遮荫处理分别降低了17.5%,23.0%和11.0%;而施加HT和AOA会抑制内源H₂S的效果。综上,H₂S能够提高弱光胁迫下高羊茅的ABA水平,增强萌发特性,维持细胞膜的稳定性和完整性,从而减轻弱光胁迫引起的细胞膜氧化损伤,提高高羊茅对弱光胁迫的适应能力。     

高温胁迫对6个高羊茅株系生理指标的影响

在人工气候箱中,对高羊茅品种‘佛浪’（Festuca arundinacea cv. Fine Lawn）原始株系及其辐射诱变后代中筛选的5个优良株系进行高温胁迫,然后通过研究各株系的生理生化指标变化特征,一方面比较6个株系的耐热性,另一方面试图为高温高湿地区鉴定和选育耐热的冷地型草坪草提供一定的理论基础。结果表明,随着高温胁迫时间的延长,各株系的伤害率、丙二醛和脯氨酸含量变化均呈升高趋势;叶绿素含量、可溶性蛋白质含量和超氧化物歧化酶活性整体变化趋势为先升高后降低;可溶性糖含量呈降低的变化趋势。通过隶属函数法对6个高羊茅株系的耐热性进行综合评价,强弱顺序为‘HN001’>‘HN005’>‘HN002’>‘HN006’>‘HN003’>‘HN004’。     

干旱胁迫下高羊茅基因组甲基化分析

DNA甲基化是真核细胞基因组重要的一种表观遗传调控。DNA甲基化影响基因表达,在植物逆境胁迫适应中起着重要作用。高羊茅是禾本科单子叶羊茅属植物,具有良好的耐寒、耐热性,大量用作运动场草坪和防护草坪,也可用做牧草。干旱是限制高羊茅分布和产量的主要因素之一。本研究利用甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP),比较了高羊茅在干旱胁迫15 d后基因组胞嘧啶甲基化的变化。在干旱胁迫下,植株生长受到严重抑制。MSAP分析显示,10对选择性扩增引物,共扩增出475个CCGG位点,其中131个位点发生了甲基化或去甲基化变化,占27.58%。对照组和干旱处理组,总甲基化水平分别是43.16%和42.11%,显示干旱胁迫诱导高羊茅总的甲基化率下降了1.05%。对差异条带进行归类分析,并克隆、测序,获得13条不同变化类型的序列。序列同源分析显示,大多数序列是参与胁迫应答的基因片段。其中2个片段,Fa6和Fa7为干旱诱导下发生甲基化的位点,分别与小麦和大麦的一个逆转录转座子具有较高的同源性,在干旱胁迫下它们的甲基化程度增加,表明干旱诱导二者进一步甲基化。甲基化的转座子在维持基因组稳定性具有重要作用。综上,干旱胁迫诱导的甲基化的变化,可能参与高羊茅对环境的适应性调节。     

烯效唑浸种对高羊茅幼苗生长及生理特性的影响

研究了不同浓度的烯效唑浸种处理对高羊茅RTF和Barlexas两个品种的出苗率、幼苗生长及其生理生化性状的影响.结果表明:烯效唑浸种处理对两个高羊茅品种最终的出苗率没有影响,但具有降低草层高度、抑制倒二叶的伸长和促进叶片增宽的作用,且随着烯效唑浓度的增大作用增强;另外,RTF对烯效唑的抑制作用较Barlexas敏感.生理指标的测定结果显示,20mg/L的烯效唑处理提高了Barlexas的叶绿素和蛋白质含量,非逆境下叶片相对电导率和丙二醛含量降低,POD和CAT活性也高于对照,说明烯效唑在适宜的浓度下增强了植株的抗逆能力.     

镉对苗期高羊茅的形态和生理影响

以20份高羊茅(Festuca arundinacea）品种为试验材料,通过测量其形态指标,运用标准差系数赋予权重法,对其进行综合评价。结果筛选出耐镉性较强的高羊茅材料M15和M8,分别采自美国的猎狗5和荷兰的巴弗斯;耐镉性较差的高羊茅材料M5和M11,分别采自荷兰的米斯特拉尔和来自日本的法恩。在此基础上,采用分光光度法,测定了这4份材料的生理指标,过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、叶绿素和脯氨酸（Pro）含量的变化,进一步研究了他们的生理反应。结果表明,随着镉浓度的升高,耐镉性较强的高羊茅材料猎狗5与和巴弗斯POD和CAT含量一直呈上升趋势,而耐镉性较差的材料米斯特拉尔和法恩POD和CAT含量则呈现先升后降的趋势。随着镉浓度的升高,不同材料的叶绿素含量呈下降趋势,不同材料的脯氨酸含量则呈不断上升趋势。     

不同光照强度对高羊茅形态和生理指标的影响

在南京地区自然光照(日最大光强1900μmol/m2.s左右)、轻度遮荫(日最大光强1100μmol/m2.s左右)和中度遮荫(日最大光强550μmol/m2.s左右)3种光照强度下对15个高羊茅品种的坪用特征和生理特性指标进行研究。结果表明,在轻度和中度遮荫条件下,各品种分蘖数显著低于自然光照下;在中度遮荫条件下,各供试品种的叶片宽度和比叶重比自然光照处理显著降低。南选4号高羊茅在中度遮荫条件下的分蘖数和可溶性蛋白含量显著高于其他供试品种,且在轻度遮荫和中度遮荫条件下,叶绿素含量和草坪质量均保持较高的水平,表现出较强的耐荫性。高羊茅草坪质量与叶片可溶性蛋白含量极显著正相关。     

水分胁迫及复水对虉草生理生化特性的影响

通过温室盆栽控水试验,研究了虉草在自然干旱与复水过程中生理生化指标的变化规律,旨在探讨虉草对于水分变化的响应特性及耐旱能力。结果显示,1)干旱胁迫期间,尽管土壤含水量下降迅速,但是叶片相对含水量在水分胁迫前8 d仍维持在正常水平,直到第12天时才显著下降。2)在持续干旱过程中,可溶性蛋白与丙二醛含量不断增加。3)叶绿素、叶绿素a、类胡萝卜素含量及Chla/Chlb与Car/Chl的比值整体上均随干旱胁迫时间的延长而呈上升趋势。4)干旱胁迫后期,叶绿素荧光参数Fo、NPQ增加,Fm、Fv/Fm、Fv/Fo与qP均有所下降。5)复水后,各指标均能迅速得到不同程度恢复。研究结果初步表明,虉草具备较强的保护与损伤修复能力,使其能够适应较大程度的干旱逆境。     

高羊茅的生理生态及其生化特性研究进展

在研究和大量借鉴国内外最新研究成果的基础上,系统论述和报道了高羊茅在水分、温度、酸碱盐以及重金属等逆境胁迫下的生理变化,也包括内生真菌和植物生长调节剂对高羊茅的影响.同时,对高羊茅的生化特性的研究进展作了报道,主要包括高羊茅品种的生化鉴定以及以转基因技术应用为主的基因工程等方面的研究.展望了高羊茅在生理生态以及生化特性方面的研究趋势,特别是高羊茅的抗性机理以及有关分子生物学方面的研究将成为未来研究的重点和热点,为今后深入开展高羊茅的研究和利用提供科学依据.     

高羊茅越冬期叶片不同部位生理生化特性研究

以高羊茅品种凌志(Fesuca elata cv.Barlexas)为材料,研究了叶片不同部位在整个越冬期间生理生化特性的变化。结果显示:叶片不同部位生理指标差异显著,叶片上部叶绿素含量、可溶性蛋白、抗坏血酸、全氮和全钾含量以及抗氧化系统保护酶显著低于中部和下部,而谷胱甘肽和丙二醛含量显著高于其他2个部位。高羊茅在越冬过程中,叶片各部位可溶性蛋白、全氮、全钾变化较平缓,而叶绿素和全磷先下降后期又有所回升,超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性以及丙二醛含量则呈先上升再下降趋势。     

费斯塔和高羊茅在重庆地区夏季干热条件下的适应性研究

以观赏草品种费斯塔Festuca festina和草坪草品种高羊茅F.arundinacea为材料,参照重庆市夏季的气候条件,对两者进行为期8 d的高温、干旱双重胁迫的模拟越夏试验,并分析费斯塔和高羊茅在高温、干旱双胁迫条件下的形态变化、生理指标变化,结果表明：在干热胁迫条件下,高羊茅表观伤害症状反应比较迅速和明显,随着胁迫的进行,高羊茅的叶绿素含量下降更快,丙二醛含量更高,可溶性糖积累相对缓慢,从而说明费斯塔耐干热胁迫的能力优于高羊茅,比高羊茅具有更好的越夏适应性。