草地早熟禾干旱胁迫转录组差异性分析

干旱是影响草地早熟禾生产力的主要因素之一。在没有参考基因组的情况下, 为了揭示草地早熟禾在干旱处理下基因表达谱的变化, 本文采用了高通量Illumina Hiseq测序平台对草地早熟禾的对照组(CK)与干旱处理组(D)进行转录组测序, 并对测序数据进行了分析研究, 进一步探究了草地早熟禾干旱应答的分子机制。结果表明, 在干旱处理下共检测到24465个差异表达的基因, 筛选后获得4143个上调基因和4415个下调基因, 共占差异表达基因总数的34.98%。经富集分析后得, 与蛋白激酶、蛋白磷酸酶、碳代谢以及ABA等相关的基因可以作为研究草地早熟禾干旱响应机制的主要研究对象。qRT-PCR分析表明, 随机选出的8个差异性表达基因的表达趋势与高通量测序结果相一致。此外, 还候选了吲哚-3-甘油磷酸合成酶、蛋白磷酸酶、已糖激酶、钙结合蛋白、叶绿素a/b结合蛋白等基因作为与草地早熟禾干旱胁迫相关的应答候选基因, 为揭示草地早熟禾耐旱分子机制奠定了基础。     

土地利用方式对陇中黄土高原土壤磷组分的影响

对陇中黄土高原地区至少已有50年传统耕作历史的农田(耕作和休闲)和退耕24年的草地(围封和放牧)土壤磷组分进行了比较研究。结果表明,1)农田土壤中活性无机磷(H₂O-Pi、NaHCO₃-Pi)、潜在活性无机磷(NaOH-Pi)和0～10 cm土层中稳性无机磷(DHCl-Pi)以及30～60 cm土层高稳性无机磷(HHCl-Pi)的含量显著高于草地;潜在活性有机磷(NaOH-Po)含量0～10 cm土层围封草地显著高于农田,20～60 cm土层农田显著高于草地。2)土壤各磷组分之间的迁移转化主要发生在中稳性无机磷DHCl-Pi与其他磷组分之间,且农田中磷组分之间的转化主要发生在0～20 cm土层。3)土壤速效磷、全磷与H₂O-Pi、NaHCO₃-Pi、NaOH-Pi之间及土壤全氮、有机碳与NaOH-Pi、NaOH-Po、HHCl-Pi之间呈极显著正相关关系,而土壤pH与NaHCO₃-Po呈显著负相关,与H₂O-Pi、NaHCO₃-Pi、NaOH-Pi、NaOH-Po、HHCl-Pi极显著负相关。     

水分胁迫下草地早熟禾不同品种保护酶活性的变化

以2个草地早熟禾引进品种(肯塔基、蓝月)和1个黑龙江省乡土草地早熟禾品种为供试材料,研究了水分胁迫过程中草地早熟禾不同品种膜保护酶活性的动态变化规律,结果发现不同品种的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的动态变化明显不同,其中以肯塔基最高,乡土草地早熟禾次之,蓝月最低。     

水分胁迫下草地早熟禾不同品种保护酶活性的变化

以2个草地早熟禾引进品种(肯塔基、蓝月)和1个黑龙江省乡土草地早熟禾品种为供试材料,研究了水分胁迫过程中草地早熟禾不同品种膜保护酶活性的动态变化规律,结果发现不同品种的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的动态变化明显不同,其中以肯塔基最高,乡土草地早熟禾次之,蓝月最低.     

垦殖对川西北高寒草地土壤中不同磷组分含量的影响

选择川西北高寒草地垦殖3和10年后的川贝母种植地为研究对象,以邻近未开垦天然草地土壤为对照,采用修正后的Hedley磷元素分级方法,探究垦殖对川西北高寒草地土壤磷组分含量变化的影响。结果表明,垦殖导致了高寒草地土壤全磷(TP)、水溶性磷(H_2O-Pi)、活性磷(NaHCO_3-P)、潜在活性磷(NaOH-P)、中稳性磷(Dil.HCl-Pi)、高稳性磷(Conc.HCl-P)含量显著下降,残余态磷(Residual-P)显著上升。其中0～20 cm土层变化最显著,垦殖10年后,土壤TP、H_2O-Pi、NaHCO_3-P、NaOH-P、Dil.HCl-Pi和Conc.HCl-P分别下降了16.48%、78.98%、57.43%、26.06%、16.38%、10.87%,而Residual-P增加了40.08%。其中H_2O-Pi、NaHCO_3-P和NaOH-P含量变化显著高于其他组分的磷,说明磷的活性越高损失越明显。垦殖过程中,土壤H_2O-Pi、NaHCO_3-P和NaOH-P占全磷比重显著下降,而Dil.HCl-Pi、Conc.HCl-P和Residual-P呈上升趋势。垦殖前3年,土壤全磷及各形态磷组分的年下降率显著高于垦殖3～10年,说明垦殖过程中磷的损失主要发生在垦殖前期。     

垦殖对川西北高寒草地土壤中不同磷组分含量的影响

选择川西北高寒草地垦殖3和10年后的川贝母种植地为研究对象,以邻近未开垦天然草地土壤为对照,采用修正后的Hedley磷元素分级方法,探究垦殖对川西北高寒草地土壤磷组分含量变化的影响。结果表明,垦殖导致了高寒草地土壤全磷(TP)、水溶性磷(H_2O-Pi)、活性磷(NaHCO_3-P)、潜在活性磷(NaOH-P)、中稳性磷(Dil.HCl-Pi)、高稳性磷(Conc.HCl-P)含量显著下降,残余态磷(Residual-P)显著上升。其中0～20 cm土层变化最显著,垦殖10年后,土壤TP、H_2O-Pi、NaHCO_3-P、NaOH-P、Dil.HCl-Pi和Conc.HCl-P分别下降了16.48%、78.98%、57.43%、26.06%、16.38%、10.87%,而Residual-P增加了40.08%。其中H_2O-Pi、NaHCO_3-P和NaOH-P含量变化显著高于其他组分的磷,说明磷的活性越高损失越明显。垦殖过程中,土壤H_2O-Pi、NaHCO_3-P和NaOH-P占全磷比重显著下降,而Dil.HCl-Pi、Conc.HCl-P和Residual-P呈上升趋势。垦殖前3年,土壤全磷及各形态磷组分的年下降率显著高于垦殖3～10年,说明垦殖过程中磷的损失主要发生在垦殖前期。     

草地早熟禾蛋白激酶CIPK24基因克隆及非生物胁迫响应分析

CIPK蛋白家族是Ca²⁺介导的植物信号通路中关键蛋白家族，当植物受到逆境胁迫时，CBL-CIPK网络可调节离子运输进而适应逆境环境，其中CIPK24作用显著。为探究禾本科草坪草CIPK家族基因的作用，本研究以草地早熟禾(Poa pratensis L.)为试验材料，采用RT-PCR技术对草地早熟禾CIPK24基因进行克隆，并应用生物信息学及qRT-PCR技术，对非生物胁迫条件下该基因的表达方式及组织特异性进行研究。研究结果显示，草地早熟禾CIPK24包含典型的结构域CIPK＿C,其属于AMPKA＿Clike superfamily,与黑麦草(Lolium perenne L.),大麦(Hordeum vulgare L.),二粒小麦(Triticum turgidum L.)CIPK24同源性高达94.20%,90.62%,88.62%。草地早熟禾CIPK24基因的表达水平存在组织特异性，叶>茎>根。CIPK24基因积极响应干旱、氮素、磷素、盐胁迫，其中，无氮、低氮、无磷、高盐环境显著促进其表达。本研究为丰富草地早熟禾CIPK家族在非生物胁迫下的调节...     

草地早熟禾NAC基因鉴定及非生物胁迫下表达模式分析

草地早熟禾(Poa pratensis)是世界上广泛应用的草坪草种,其抗逆基因的挖掘对抗逆新品种的选育具有重要意义.NAC基因家族是植物特有的转录因子之一,在植物逆境响应中起到重要作用.以二穗短柄草(Brach ypodium distach yon)的NAC蛋白序列为请求序列,从草地早熟禾转录组数据库序列比对分析得到15个草地早熟禾PpNACs基因的cDNA全长序列,具有完整的开放阅读框.运用生物信息学方法预测早熟禾NAC家族成员的理化性质和保守结构域,发现15个PpNACs转录因子都是酸性蛋白,除PpNAC16外都属于不稳定蛋白,疏水性蛋白,具有相似的结构,通过聚类分析可将15个PpNACs成员分为3类.荧光定量PCR结果显示,在重金属胁迫下显著上调表达的基因有Pp-NAC10、PpNAC18、PpNAC19和PpNAC24,在盐胁迫过程下显著上调表达的基因有PpNAC10和PpNAC24,在干旱胁迫下显著上调表达的基因有PpNAC1、PpNAC6、PpNAC10和PpNAC13,在低温胁迫下显著上调表达的基因有PpNAC1、PpNAC10和PpNAC18,在高温胁迫下显著上调表达的基因有PpNAC20.其中,PpNAC10在重金属、盐、干旱和低温胁迫下均被显著诱导上调表达,Pp-NAC18在重金属、干旱和低温胁迫下均被显著诱导上调表达,PpNAC10和PpNAC18可作为草地早熟禾逆境胁迫响应的候选基因.     

草地早熟禾SnRK2.2基因克隆及非生物胁迫响应分析

逆境胁迫期间蔗糖非发酵相关的蛋白激酶2(SnRK2)通过磷酸化在植物胁迫信号转导途径中起关键作用,参与代谢和应激信号之间的相互作用。为发掘并利用草地早熟禾(Poa pratensis L.)SnRK2家族基因,本研究利用RT-PCR技术得到SnRK2.2基因,借助生物信息学及实时荧光定量PCR技术分别对其进行分子特征、组织部位以及非生物胁迫下该基因表达模式的研究。研究结果：草地早熟禾SnRK2.2包含典型STKc＿SnRK2结构域、蛋白激酶ATP结合信号区、N-肉豆蔻酰化位点等功能域,其与燕麦、小麦同源性最高;实时荧光定量PCR结果表明,草地早熟禾SnRK2.2基因在组织部位中相对表达量为穗>叶>茎>根,该基因可积极响应干旱、盐、低氮、低磷、ABA、BR诱导处理。研究结果为丰富草坪草SnRK2抗逆机制提供理论基础。     

放牧与围封对黄土高原典型草原植物生物量及其碳氮磷贮量的影响

将黄土高原典型草原植物亚生态系分为地上活体、立枯物、凋落物和地下根系4个部分,进行放牧与围封草地植物生物量及其碳、氮、磷贮量的研究。结果表明,放牧与围封草地各组分碳、氮、磷贮量的季节动态模式与其对应生物量变化规律一致;碳、氮、磷贮量均与生物量呈极显著正相关(P<0.01),其相关系数分别为0.990,0.899和0.936(FG),0.990,0.891和0.936(GG);封育和放牧草地植物间各部分碳、氮、磷贮量差异均由各自生物量差异引起。围封草地植物总生物量和地上、地下生物量、立枯物、凋落物的量,以及碳、氮、磷贮量一般高于放牧样地(P<0.05)。地上活体氮、磷贮量在其生物量最大时最高(7月),此时围封草地地上活体氮、磷贮量(1.2918,0.0837g/m²)显著低于放牧草地(1.5297,0.1002g/m²)(P<0.05)。放牧草地主要通过地上幼嫩器官生物量和氮、磷含量的增加来获得较大氮磷贮量,并以此提高草地利用率。     

草地早熟禾蛋白激酶OSK4基因的克隆及对非生物胁迫响应分析

本研究以草地早熟禾(Poa pratensis L)为试材,对蔗糖非发酵1相关蛋白激酶SnRK1b亚家族OSK4基因进行克隆、生物信息学分析,并分析不同组织部位以及干旱、氮素、磷素胁迫下该基因表达情况.研究结果:草地早熟禾OSK4基因包含典型的 STKc_AMPK_alpha,UBA_SnRK1_plant,AMPKA...     

草地早熟禾荧光定量PCR分析中内参基因的筛选

为筛选出草地早熟禾实时荧光定量中的最适内参基因,利用实时荧光定量PCR技术,分析检测6个传统内参基因ACT、GAPDH、UBQ、EF-1α、18s rRNA和β-tublin在草地早熟禾不同组织器官、叶片不同发育期、非生物胁迫和不同激素诱导下mRNA的表达差异情况。利用geNorm、NormFinder和BestKeeper软件综合评价6个候选内参基因的表达稳定性。结果表明,在不同组织、叶片不同发育期、激素诱导和非生物胁迫下,候选内参基因的表达稳定性存在差异。GAPDH在草地早熟禾不同组织器官中表达最为稳定;EF-1α在非生物胁迫下表达最为稳定;不同激素下首选β-tublin;在叶片不同发育期ACT表达最为稳定。综上所述,通过筛选出不同条件下适宜的内参基因不仅有助于提高草地早熟禾基因表达分析的准确性,也为早熟禾属植物其他内参基因的开发提供了理论参考。     

草地早熟禾对镉胁迫的反应及积累特性

采用盆栽的方法研究草地早熟禾对镉(Cd)胁迫的反应及积累特性。结果表明,Cd浓度小于1mg/kg时对草地早熟禾生长影响不大,大于5mg/kg时抑制草地早熟禾生长,Cd浓度小于5mg/kg时草地早熟禾的绿期延长。随着Cd浓度增大,草地早熟禾根系活力、叶绿素含量和含水量逐渐降低,游离脯氨酸和可溶性糖含量先升高后降低,细胞膜透性逐渐升高。Cd在草地早熟禾体内的分布为根系>地上部分,随着Cd浓度增大,草地早熟禾根系和地上部分Cd含量逐渐升高,富集系数和转运系数逐渐降低;Cd浓度为20mg/kg时草地早熟禾中Cd积累量最大,为3.98mg/m2。综合分析草地早熟禾的生长、生态、生理变化及富集能力表明,草地早熟禾适用于浓度小于1mg/kg的Cd污染土壤的修复。     

温度胁迫对草地早熟禾苗期生理生化特性的影响

对草地早熟禾2个品种生长在4种不同温度下苗期的根、茎、叶中可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白质含量及硝酸还原酶(NR)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性的变化进行研究。结果表明,与适温25℃相比,草地早熟禾各组织中可溶性糖和脯氨酸含量均增加,而可溶性蛋白质含量在叶片中则随温度的降低而升高,在根和茎中则具有波动性;同时发现2个品种对温度胁迫的反应存在差异,且品种间各器官中酶活性的变化不同,说明2个品种间和同一品种的不同器官间的抗寒、耐热能力不同,但在-7℃和40℃时3种酶的活性均较高。     

草地早熟禾对干旱及旱后复水的生理响应研究

为了进一步明确冷季型草坪草形态、水分生理和碳分配模式对干旱及复水处理的反应,本试验以草地早熟禾草的3个栽培种:新歌来德、午夜和奖金为材料,进行人工模拟干旱处理21d,然后再恢复浇水21d。期间测定了草坪质量、叶片相对含水量(RWC)、总的非结构性碳水化合物(TNC)含量及¹⁴C同化物在根、茎、叶的分配率。试验结果表明,干旱胁迫造成3个品种的草坪质量和RWC明显下降,变化幅度因品种和处理时间不同而存在差异;复水后,草坪质量和RWC不同程度地得到恢复,其中奖金表现出较强的恢复能力。干旱胁迫初期,3个品种根部¹⁴C分配率明显增加,干旱14d时,3个品种¹⁴C分配模式为:根＞茎＞叶。随着干旱胁迫的进行,¹⁴C由根部向茎和叶片转移,其茎和叶片中¹⁴C分配率明显升高。复水21d后,3个品种中¹⁴C分配率模式为:茎＞叶＞根;干旱胁迫期间,3个品种的叶片、茎和根之间TNC积累量一直发生变化,干旱胁迫21d时,3个品种TNC含量在根、茎、叶中的积累模式为:叶＞茎＞根。复水后,3个品种根、茎、叶中TNC积累量较干旱胁迫21d时各自对应器官中TNC积累量有不同程度下降,但TNC在根、茎、叶中的积累模式与干旱胁迫期间保持一样。试验结果表明,在干旱和复水处理中碳同化物在植物体内不同器官不同分配率及碳水化合物在植物体内不同器官中积累是草坪草对干旱胁迫及复水处理的一种生理调节反应,将为今后研究草坪草在其他逆境胁迫下的抗性提供了一定的科学参考。     

脱落酸与早熟禾的耐寒性

以26种(品种)早熟禾为材料,在田间试验的基础上,筛选出各方面表现良好的8个种(品种),在室外低温协迫下用高效液相色谱法测试其叶片脱落酸含量的变化,分析其耐塞性的强弱。结果表明:1早熟禾耐寒性的强弱依次为:大穗早熟禾、草地早熟禾(天祝华藏寺)、扁杆早熟禾、草地早熟禾(天祝金强河)、思托佩草地早熟禾、硬质早熟禾、冷地早熟禾、瓦巴斯草地早熟禾。2ABA的提取方法可行。     

高温季节草地早熟禾草坪质量与叶片抗氧化酶活性的变化

为探讨高温伏旱胁迫下草地早熟禾草坪质量的下降与其植物体生理活性的关系,本试验在南京夏季田间调查了6个草地早熟禾品种的草坪盖度、密度、综合质量、叶片叶绿素含量及叶片组织含水量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的变化。结果表明,随着夏季高温伏旱强度的增加和持续时间的延长,各品种的草坪盖度、密度、综合质量、叶片叶绿素含量和组织含水量均持续显著下降,8月中旬的草坪综合质量和叶片组织含水量分别比6月中旬降低了12.1%~27.6%和14.2%~27.6%;8月中旬叶片组织的SOD和POD活性分别比6月中旬下降了36.5%~55.0%和46.9%~65.7%,而MDA含量则增加了19.8%~88.7%。田间高温伏旱胁迫下草坪综合质量和叶片叶绿素含量、组织含水量、SOD与POD活性的降低幅度,以及叶片组织MDA含量的增加幅度均存在显著的品种间差异。较耐高温的“南农选系”和Midnight(W)在胁迫下的变化幅度明显小于不耐热的品种Bluechip、Sobra,以及耐热中等的品种America和Midnight(B),夏季草坪综合质量显著高于其它品种。相关分析结果表明,田间高温伏旱胁迫下草坪综合质量与叶片组织POD活性的下降幅度呈显著负相关。田间高温伏旱期间叶片组织保持较高的含水量和POD活性可能是草地早熟禾品种抗高温伏旱的重要标志之一。     

草地早熟禾种子萌发和幼苗生长对铅胁迫的适应性

为研究草地早熟禾（Poa pratensis）对铅（Pb）的适应性,本研究采用盆栽试验分析了铅胁迫（Pb²⁺浓度为0,100,200,300,400,500,600 mg·L^-1）下草地早熟禾种子的萌发情况和幼苗生理生化的变化,结果显示：萌发期,随着Pb²⁺浓度的增加,发芽率和芽苗的芽长先升高后降低;发芽势、发芽指数、活力指数、芽苗的根长和苗重均随着Pb²⁺浓度的增加而逐渐降低;幼苗期,叶绿素含量在Pb²⁺浓度小于200 mg·L^-1时无明显变化,在Pb²⁺浓度大于400 mg·L^-1时显著低于对照;细胞膜相对透性、丙二醛（Malondialdehyde,MDA）和脯氨酸（Proline,Pro）含量均随着Pb²⁺浓度的增加而升高,保护酶活性和活性氧自由基均随着Pb²⁺浓度增加先升高后降低。试验结果表明浓度小于200 mg·L^-1的铅胁迫可促进草地早熟禾种子的发芽,大于300 mg·L^-1则显著抑制;苗期在Pb²⁺浓度小于400 mg·L^-1时草地早熟禾可通过激活自身的抗氧化酶系统和增加Pro含量抑制细胞膜相对透性、MDA和活性氧自由基的增加以适应Pb²⁺胁迫,大于400 mg·L^-1时则影响其正常生长,可见土壤中铅浓度小于300 mg·L^-1的铅污染地区可种植草地早熟禾绿化环境。     

昆明草坪草混播配方优化组合模式探讨

在昆明独特的气候条件下,通过对运动场草坪、观赏草坪和护坡草坪三类草坪混播配方的调查研究,探讨出了适应云南地区种植的9种优化组合。运动场草坪:草地早熟禾(Poa pratensis L.)+高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)+多年生黑麦草(Lolium perenne L.),草地早熟禾+高羊茅,草地早熟禾+狗牙根(Cynodon dactylon(L.)Pers.)+多年生黑麦草;观赏草坪:草地早熟禾+匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera L.),草地早熟禾+紫羊茅(Festuca rubra L.),草地早熟禾(优异)+草地早熟禾(蓝月)+草地早熟禾(新哥来得)+草地早熟禾(肯塔基);护坡草坪:高羊茅+多年生黑麦草+狗牙根,高羊茅+多年生黑麦草+狗牙根+白三叶(Trifolium repens L.),高羊茅+多年生黑麦草+狗牙根+白三叶+紫花苜蓿(Medicago sativa L.)。