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。     

野生草地早熟禾对干旱胁迫的生理响应

采用盆栽试验,以草地早熟禾品种午夜2号为对照,对甘肃省内5份野生草地早熟禾材料进行抗旱胁迫下的生理响应研究。结果表明,水分胁迫期间,各种草地早熟禾的相对含水量、叶绿素含量显著下降,MDA和可溶性蛋白含量显著上升,POD和SOD的活性在轻度干旱时上升,而在重度干旱时下降。运用模糊数学隶属函数综合分析得出,草地早熟禾材料抗旱能力大小顺序为:陇西安定午夜2号西和秦州清水。     

钾素改善干旱胁迫下早熟禾的形态及相关生长指标

本研究采用不同浓度钾素营养处理的方法,在干旱条件下,研究草地早熟禾(Poa pratensis)形态及生长相关指标与抗旱性间的关系,为草坪草早熟禾在生产中的利用及提高其抗旱能力提供理论依据和指导。结果表明,适当的供给钾素可以改善干旱胁迫引起的叶片形态改变,从而提高草地早熟禾的抗旱能力。在干旱胁迫下,草地早熟禾叶片形态、色泽及生物量在钾素浓度为0.15~0.30 g·kg~(-1)时有所改善和提高,其中0.30 g·kg~(-1)钾素浓度的处理效果最好,可明显提高早熟禾植株的抗旱性。     

干旱胁迫对草地早熟禾抗旱生理的影响

随着人们对精神文明追求意识不断增强,我国草坪事业赢得了前所未有的发展。通过构建高质量的草坪,不仅具有净化空气,美化环境,保持水土,降低噪音等多种功效。但是在干旱和半干旱地区,以及水资源时空分布不均衡地区,水资源缺乏对草坪事业健康发展产生了严重影响。因此,为了进一步研究干旱胁迫对草地抗旱性能的影响,选择了6个草地早熟禾品种,在受干旱胁迫条件下,对草地早熟禾抗旱生理的影响进行分析。     

暖季型与冷季型草坪草差异响应干旱及旱后复水的生理生态机制

暖季型草坪草与冷季型草坪草抗旱及旱后复水恢复能力不同,解析这种差异的生理生态机制有助于抗旱草坪草育种。本试验以暖季型草坪草海滨雀稗和冷季型草坪草草地早熟禾为试验材料,探讨了干旱和旱后复水处理对两种草坪草叶片相对含水量(RWC)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、比叶面积(SLA)、渗透调节能力(OA)、水分利用效率(WUE)以及根系总长度等生理生态指标的影响。结果表明,海滨雀稗比草地早熟禾具有较强的抗旱能力,表现为具有较高的RWC、P_n、T_r、G_s和WUE,最高时分别比草地早熟禾高出11%,33%,52%,119%,27%;另外,干旱条件下草地早熟禾0~20 cm土层中的根系总长度出现显著下降也是其抗旱性低于海滨雀稗的一个重要因素;复水后,较高的RWC (9%)、T_r (43%)、G_s (154%)、WUE (34%)和较低的SLA (8%)是海滨雀稗旱后恢复能力优于草地早熟禾的原因。     

冷地型草坪草抗旱性及蒸散需水研究综述

高羊茅Festuca elata,多年生黑麦草Lolium perenne,草地早熟禾Poa pratensis的线性梯度灌溉研究表明,不同草坪草的需水量不同,抗旱机制不尽相同,抗旱能力也有差异.就国内外关于草坪草需水(蒸散量、作物系数)和对干旱胁迫反应的研究进行了综述,并对草坪草抗旱需水的研究重点作了小结.     

青海野生草地早熟禾响应干旱胁迫的代谢通路及转录调控分析

为探究青海野生草地早熟禾（Poa pratensis）响应干旱胁迫的分子机制,本研究以青海野生草地早熟禾抗旱材料‘10-202’和敏感材料‘09-61’为研究对象,采用高通量Illumina Hiseq测序技术对15% PEG-6000模拟的干旱胁迫和正常处理下的2份材料的叶片进行差异基因表达分析。结果表明：‘10-202’处理间存在3 166个差异表达基因（Different expression genes,DEGs）,上调和下调表达基因数目分别为1 979和1 187个;‘09-61’处理间共有314个DEGs,上调表达的有64个,下调表达的有250个。京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）富集分析发现,2份材料的差异基因均显著富集在淀粉和蔗糖代谢通路。运用MapMan软件对‘10-202’干旱胁迫下与转录调控相关的差异基因进行了功能注释,发现bHLH,AP2/EREPB及C2H2锌指家族转录因子在响应干旱胁迫中发挥着重要作用。本研究为后续挖掘草地早熟禾耐旱相关候选基因的克隆和功能验证奠定了理论基础。     

甘肃野生草地早熟禾萌发期抗旱性鉴定与评价

采用-0.1,-0.3,-0.5和-0.7 MPa的聚乙二醇6000（PEG-6000）模拟不同程度的干旱胁迫,在萌发期分别处理8份野生草地早熟禾（Poa pratensis）种质和2个商用品种21 d,并测定发芽率、发芽势和活力指数等7个鉴定指标,并以其相对值作为评价指标,利用隶属函数法和聚类分析对供试的10份种质材料进行了综合评价和分类,同时,对各鉴定指标在草地早熟禾萌发期抗旱性评价中的作用进行了比较分析。结果表明,用于草地早熟禾萌发期抗旱性研究的适宜PEG-6000浓度为-0.1～-0.3 MPa,种子活力指数和发芽率受干旱胁迫的影响较大,且与抗旱性的关系最为密切,可作为草地早熟禾种质萌发期抗旱性鉴定的重要指标。10份种质材料抗旱性由强到弱依次为：秦州 > 西和 > 陇西 > 安定 > 渭源 > 天祝 > 榆中 > MidnightⅡ > 清水 > Baron;聚类分析可把供试材料按抗旱性强弱分为三类,其中清水和Baron属于干旱敏感种质;安定、渭源和MidnightⅡ等属于中等抗旱种质;秦州、西和和陇西属于抗旱种质,可作为抗旱育种材料。     

干旱胁迫下甘肃野生草地早熟禾内源激素水平的动态变化

为了研究草地早熟禾在干旱胁迫下的响应机制,以甘肃安定野生草地早熟禾和西和野生草地早熟禾为试验材料,采用HPLC法测定了干旱胁迫下草地早熟禾叶片中的ZT,ABA和IAA含量的变化。结果表明:干旱胁迫下,ZT含量下降,ABA含量和IAA含量均先上升后下降,但与对照相比前者显著上升,后者显著下降,此外,ZT/ABA,ZT/IAA和(ZT+IAA)/ABA均下降。在2份种质材料中,安定野生草地早熟禾(ZT+IAA)/ABA下降幅度最大。激素水平上评价材料的抗旱性大小为安定野生草地早熟禾西和野生草地早熟禾。     

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.     

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.     

模拟干旱胁迫下45份早熟禾种质资源种子萌发特性比较

干旱胁迫是限制早熟禾种子萌发的主要环境因素。以青藏高原地区的45份早熟禾(Poa L.)种质资源为试验材料,设置4个聚乙二醇(PEG-6000)浓度模拟干旱胁迫,测定发芽率和发芽势等6个指标,运用隶属函数法和系统聚类法对供试材料进行抗旱性评价。结果表明：随着干旱胁迫的增强,各试验材料6个指标均呈下降趋势,其中相对发芽势和相对活力指数受干旱胁迫影响较大,可以作为早熟禾种质资源抗旱性鉴定的关键指标;聚类分析将材料分为3大类：09-066草地早熟禾等10份材料为抗旱材料,09-237冷地早熟禾等20份材料为中等抗旱材料,09-016冷地早熟禾等15份材料为干旱敏感材料。     

不同早熟禾品种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价

为鉴定评价早熟禾幼苗抗旱性,将14个早熟禾品种的种子经消毒后播种在塑料花盆中,出苗后间苗,2~3个真叶定株,每盆留生长一致、分布均匀的幼苗15株,定期浇水,以保证幼苗的正常生长。待生长到3~4个真叶时进行干旱处理,依据Michel公式计算不同水势所需的PEG-6000的量,然后加入PEG-6000溶液进行干旱处理,处理的水势梯度为0 MPa(即为对照),-0.3,-0.6,-0.9和-1.2 MPa。处理后每2 d进行称重补水以维持溶液浓度。设干旱处理与对照(正常浇水)两组,对14个早熟禾品种幼苗进行模拟干旱胁迫,4次重复。测定叶绿素(CHL)含量、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、过氧化物酶(POD)以及超氧化物歧化酶(SOD)活性等生理生化指标。结果表明,随着干旱胁迫的加剧,早熟禾幼苗叶片CHL含量呈下降趋势;Pro含量、MDA含量、SOD活性总体呈上升趋势;POD活性总体呈先降再升后降的趋势;利用隶属函数分析得出14个早熟禾品种的抗旱性强弱顺序依次为:3号恩托佩草地早熟禾>10号细叶早熟禾>1号优异草地早熟禾>2号斗士草地早熟禾=9号蓝钻草地早熟禾>7号草地早熟禾>11号草地早熟禾>4号草地早熟禾>5号瓦巴斯草地早熟禾>8号早熟禾=13号肯塔基草地早熟禾>14号草地早熟禾>6号莫诺波利草地早熟禾=12号菲尔津草地早熟禾。     

生物污泥对草地早熟禾耐旱及细胞抗氧化能力的影响

为明确污泥对草地早熟禾(Poa pratensis)抗氧化酶和耐旱性的影响,本试验采用裂区设计,主处理为充分浇水、干旱2种水分条件,副处理包括对照(硝酸铵提供75mg·kg~(-1)的氮素)、半污泥(硝酸铵和污泥各提供1/2的草地早熟禾所需的75mg·kg~(-1)的氮素)和全污泥(污泥提供75mg·kg~(-1)的氮素)。结果表明,与对照相比,充分浇水条件下,全污泥和半污泥均能显著提高草地早熟禾的坪观质量、根重及可溶性糖含量,降低叶片萎蔫度;干旱胁迫下,全污泥和半污泥均能显著提高草地早熟禾的坪观质量、相对含水量并降低其叶片萎蔫度,这表明施用污泥可以促进草地早熟禾在干旱胁迫下的生长状态。充分浇水时,全污泥和半污泥处理的草地早熟禾试验后期叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性与对照相比显著提高了39.5%和50%(P0.05),且半污泥处理叶片过氧化物酶(POD)活性也比对照显著增加了14.2%;极度干旱(土壤含水量为25%)时,施用全污泥和半污泥的草地早熟禾叶片SOD、过氧化氢酶(CAT)活性均显著升高,且半污泥处理的草地早熟禾叶片POD活性显著提高,为对照的1.3倍。研究结果表明,生物污泥可以增强草地早熟禾耐旱性,提高其细胞抗氧化能力。     

外源NO缓解草地早熟禾镉胁迫的转录组分析

为揭示外源一氧化氮对草地早熟禾（Poa pratensis）镉（Cadmium,Cd）胁迫缓解机制,本试验采用高通量Illumina Hiseq测序技术研究了草地早熟禾根施1 000 μmol·L^-1氯化镉和叶面喷施50 μmol·L^-1 NO供体硝普钠24 h后转录组基因的差异表达。对测序数据进行分析结果显示,4个处理组共有22 730个差异表达基因,包括15 332个上调基因和7 398个下调基因。通过富集分析发现外源NO主要通过调控与信号转导、碳水化合物转运与代谢、氨基酸生物合成及苯丙烷生物合成等途径相关的基因缓解镉胁迫。此外,本研究对Cd处理与Cd+NO处理组的差异表达基因和代谢通路进行分析,筛选出了一系列由NO信号介导的草地早熟禾响应镉胁迫关键基因,并将其列为NO缓解草地早熟禾镉胁迫相关的候选基因。本研究为挖掘草地早熟禾耐镉相关调控基因和功能基因提供基础。     

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...     

不同种类早熟禾苗期抗旱性综合评价

在干旱半干旱地区,水分是牧草生长的主要限制因素之一,探究牧草苗期阶段的抗旱性特征对干旱地区牧草引种筛选具有重要意义。本研究选取了青海省海北地区的8份早熟禾属(Poa L.)种质材料,于苗期分别对其进行干旱胁迫处理,并测定干旱胁迫后第5d和第10d各草种叶片的细胞膜透性及丙二醛(MDA)、脯氨酸和叶绿素的含量,运用Fuzzy数学中隶属函数法对8种早熟禾进行抗旱性综合评判。结果表明:随着胁迫时间的延长,8份早熟禾属种质材料的叶绿素含量均显著下降(P0.05),细胞膜透性、脯氨酸和MDA含量则显著增加(P0.05)。综合评价结果表明:不同种质材料间苗期抗旱性差异较大,由强到弱依次为:草地早熟禾高原早熟禾山地早熟禾光稃早熟禾波伐早熟禾早熟禾莫若波利草地早熟禾冷地早熟禾,草地早熟禾和高原早熟禾抗旱性较强,更适合在干旱地区种植。     

草地早熟禾NADH-GOGAT基因的克隆及表达分析

氮素是制约草坪草生长发育的重要因素之一,GS/GOGAT循环是植物氮同化的主要途径,谷氨酸合酶（glutamine：2-oxoglutarate amidotransferase,glutamate synthase,GOGAT）在植物氮素转化过程中发挥着重要的催化作用。本研究以草地早熟禾（Poa pratensis）为试材,基于二代测序RNA-seq相关数据,克隆得到草地早熟禾NADH-GOGAT基因,并进行生物信息学分析。结果表明：草地早熟禾NADH-GOGAT基因序列为3 236 bp,完整的开放阅读框（Open Reading Frame Finder,ORF）为1 338 bp,编码445个氨基酸残基组成的蛋白;预测NADH-GOGAT蛋白的分子量为49.89KD,等电点（isoelectric point,pI）为6.11,无信号肽,含有1个Glu_syn_central结构域,属于Glu_syn_central超级家族;二级结构以无规则卷曲、α-螺旋、延伸链和β-转角为主;同源进化分析结果表明草地早熟禾NADH-GOGAT与硬粒黑小麦氨基酸序列相似度为97%。草地早熟禾NADH-GOGAT基因在叶部的相对表达量高于根与茎,低氮浓度更有利于该基因的表达。NADH-GOGAT在干旱胁迫和水氮互作中表达差异显著（P<0.05）。草地早熟禾NADH-GOGAT基因的克隆,及相关序列分析和基因表达,对进一步研究该基因的功能和草地早熟禾GS/GOGAT循环的调控过程具有一定意义。     

硅对干旱胁迫下草地早熟禾形态及生理特性的影响

摘要：通过测定人工模拟干旱缺水条件下,不同浓度硅处理后草地早熟禾(Poa pratensis)品种蓝宝石(Sapphire)总蒸散量、叶片相对含水量、叶片相对电导率、草坪质量、根干质量、根活性指标变化,研究了硅对干旱胁迫条件下草地早熟禾形态及生理特性的影响。结果表明,干旱胁迫下草地早熟禾的总蒸散量、叶片相对含水量、草坪质量、根干质量、根活性较对照（充分灌水）明显下降,而叶片相对电导率明显上升。在对照处理下,各浓度硅对总蒸散量、叶片相对含水量、草坪质量、根干质量、根活性、叶片相对电导率均没有显著影响;而在干旱胁迫下,硅能明显促进草地早熟禾总蒸散量、叶片相对含水量、草坪质量、根干质量、根活性升高,促进叶片相对电导率明显下降,且以浓度为2.14 mmol/L时效果最佳。