不同盐浓度下硅对高羊茅苗期生长及光合特征的影响

坪用高羊茅(Festuca arundinacea)因长期多频灌溉往往生长在土壤盐渍化或潜在盐渍化的生境中,本研究采用盆栽试验分析了不同盐浓度下硅对两个高羊茅品种(抗性强的XD和抗性弱的K31)种子发芽、苗期生物量及光合特征的影响。结果表明,盐浓度、硅、品种、盐浓度×品种以及硅×盐浓度互作均显著影响了高羊茅种子发芽及苗期光合特征(P0.05)。两个品种XD和K31的出苗率、保苗率、生物量以及光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)均随盐浓度增加呈整体下降趋势,而胞间CO_2浓度(C_i)随盐浓度增加整体呈上升趋势。硅在一定盐浓度范围内显著提高了XD和K31的出苗率、保苗率、生物量、P_n、G_s和L_s,而降低了C_i、T_r(P0.05),且同一盐浓度下K31对硅响应的敏感性大于XD,这说明添加硅对盐生境下高羊茅生长的影响与品种自身抗性密切相关。     

不同盐浓度下硅对高羊茅根系特征的影响

利用盆栽试验研究了不同盐浓度生境下硅对高羊茅(Festuca arundinacea)根系生物量和根系形态特征的影响。结果表明,在盐浓度0-300 mmol·L~(-1)的范围内,高羊茅根系生物量、根系表面积、根系体积、根系平均直径和根系总长均随盐浓度增加而呈降低趋势,高羊茅根冠比随盐浓度增加呈现先增加后降低趋势。硅对高羊茅根系生物量和根系特征的影响与盐浓度密切相关,当盐浓度≤150 mmol·L~(-1)时,硅显著提高了高羊茅根系生物量、根系表面积和根系总长(P0.05),说明硅在一定盐浓度下通过增加高羊茅根系生物量,改变根系形态特征,提高高羊茅在盐生境的生长能力。     

硅对不同抗性高羊茅耐盐性的影响

为研究不同盐生境下硅对不同抗盐品种高羊茅(抗性强的XD和抗性弱的K31)耐盐性的影响,采用盆栽试验研究了添加硅对不同盐生境下两个高羊茅品种形态指标和保护酶活性的影响。结果表明:两个高羊茅品种的株高、分蘖数、叶片数、叶长、叶宽、地上含水量和生物量均随盐浓度增加呈降低趋势,而SOD、CAT和POD活性呈先增加后降低趋势,其中盐浓度为150、100mmol·L~(-1)时XD和K31的保护酶活性分别达到峰值。添加硅显著增加了两个高羊茅品种的株高、分蘖数、叶片数、叶长、地上含水量、地上生物量、SOD、CAT和POD(P0.05),但两个品种高羊茅对硅响应存在盐浓度分异,具体表现为:盐浓度≤50mmol·L~(-1)时添加硅显著增加了XD分蘖数和叶片数(P0.05),而对K31无显著影响;盐浓度≤100mmol·L~(-1)时加硅显著增加了XD的株高、叶长、地上生物量、SOD和CAT活性,盐浓度为150、200mmol·L~(-1)时,加硅显著增加了K31的株高、叶长、地上生物量、SOD、POD和CAT活性(P0.05);硅仅在盐浓度≥200mmol·L~(-1)时显著增加了K31的地上含水量(P0.05),而对XD地上含水量在任何盐浓度下均无显著影响。说明添加硅能够增强高羊茅的耐盐性,而且增强程度因盐浓度和高羊茅品种存在分异,在较高盐渍化条件下,硅对抗盐性较弱品种耐盐性增强的幅度大于抗盐性较强品种,使得抗盐性较弱的高羊茅品种能够通过添加硅肥而适应盐浓度较高的盐渍化土壤,扩大其适应范围成为可能。     

不同盐生境下硅对高羊茅生物量及生理生化特征的影响

利用水培实验研究了不同盐生境下硅对高羊茅幼苗生物量及生理生化特征的影响。研究结果表明,高羊茅幼苗生物量随着盐浓度增加而逐渐降低,200 mmol/L的盐浓度为高羊茅幼苗的临界盐浓度,盐浓度小于该临界值时,添加硅显著增加了高羊茅幼苗生物量;盐浓度大于该临界值时,硅对高羊茅幼苗生物量没有明显影响,说明硅调节盐生境下高羊茅的生长能力与环境内的盐浓度密切相关。在盐浓度临界值之内,水培条件下硅通过增加盐胁迫下高羊茅幼苗体内SOD、CAT、POD活性,降低盐胁迫条件下高羊茅幼苗体内的丙二醛、脯氨酸、可溶性糖含量和相对电导率,其中盐浓度为100 mmol/L时,丙二醛含量降幅最大,为18.05%,当盐浓度为50 mmol/L时,脯氨酸含量降幅最大,为23.63%。这不仅说明了硅可增强高羊茅幼苗适应盐生境的能力,而且证明了硅直接参与了盐胁迫条件下高羊茅的生理生化过程。     

不同盐分条件下硅对两个高羊茅品种生物量分配和营养元素氮、磷、钾吸收利用的影响

频繁的灌溉,使人工草地的高羊茅生长在盐渍化或潜在盐渍化环境中。硅可以抑制植物对Na⁺的吸收,增加对N、P和K⁺的吸收,从而提高植物的耐盐性,且这种影响因植物种类和品种的不同而不同。本研究采用盆栽试验,研究了不同程度盐生境下施硅对两个高羊茅品种（抗性弱的K31和抗性强的XD）生物量和植株N、P、K⁺、Na⁺含量的影响。结果表明,随着盐浓度的增加,两个高羊茅品种地上和地下生物量、N、P、K⁺含量降低,Na⁺含量增加。施硅对地上和地下生物量、N、P、K⁺、Na⁺含量的影响与盐浓度有关,在中低盐浓度下,施硅增加了高羊茅的地上、地下生物量、根冠比、N、P、K⁺ 含量、K⁺/ Na⁺ 值,降低了Na⁺含量。高盐浓度时,施硅对高羊茅的生物量和N、P、K⁺、Na⁺含量没有影响。施硅对两个高羊茅品种地上和地下生物量、Na⁺、P含量的影响相似,对K⁺、N含量的影响不同,硅对耐盐性较强的XD地上部K⁺及N含量的有利影响优于耐盐性较弱的K31。结果表明,在低中盐浓度条件下,施硅可以促进高羊茅的生长,并且对耐盐性较强的高羊茅品种XD更为有利。     

模拟鸟巢式体育场对高羊茅草坪夏季生长的影响

通过模拟鸟巢式体育场环形结构来研究其对场内草坪草生长的影响,于2006年和2007年夏季分别测定了模拟鸟巢式体育场内外的温度差异及其对高羊茅Festuca arundinacea草坪的形态指标和生理指标的影响。结果表明：模拟鸟巢式体育场内的温度明显高于场外,夏季最高日气温场内比场外分别高出4.5和5.2 ℃,冠层温度分别高出6.2和5.8 ℃,10 cm处地温分别高出2.7和2.6 ℃。场内温度的增高严重影响了高羊茅的生长,场内草坪草的生长量和目测质量分别从7月20/21日和7月23/24日起均显著低于场外对照,目测质量在8月8/9日下降到可接受草坪质量(6.0)以下;场内草坪草叶片的叶绿素含量从7月28/29日起显著低于场外对照,但叶片的相对电导率则从8月6日起显著高于场外对照,叶片内的丙二醛含量则有一半左右的时间显著高于场外对照。表明由鸟巢式体育场环形结构所造成的逆境严重抑制了场内草坪草的生长。     

高羊茅转基因植株的耐盐性鉴定

以转SOS基因高羊茅和野生型高羊茅为受体材料,分别测定了转基因植株株系6-2、6-3和野生型植株的叶绿素含量、生理生化指标和种植土壤的pH、全盐及碱化度,结果表明:盐碱胁迫下转基因植株的叶绿素、POD、MDA、Pro、SOD均高于野生型植株,CAT低于野生型植株;转基因高羊茅在降低土壤pH、全盐和碱化度方面优于野生型植株;综合表明,与野生型植株相比,转基因植株具有较高的耐盐性.     

不同土壤水分条件下硅对坪用高羊茅种子出苗及生物学特性的影响

水肥耦合不仅可以维持草坪草的正常生长,而且可以减少一定的灌溉量。采用盆栽试验研究了不同土壤条件下硅对坪用高羊茅种子出苗及生长的影响。结果表明,不添加硅时,高羊茅种子适宜出苗时的土壤含水量应为饱和含水量的４５％～６０％,植株生长适宜的土壤含水量应为饱和含水量的７５％以上;当土壤含水量大于或等于饱和含水量的６０％时,添加硅不仅能够提前坪用高羊茅种子的初始出苗时间,缩短集中出苗时期,提高出苗率,而且能够显著促进高羊茅的株高和叶长生长,增加地上和地下生物量（P＜０．０５）,而当土壤含水量小于或者等于饱和含水量的４５％时,添加硅对高羊茅种子出苗和生长发育没有明显影响,说明添加硅对坪用高羊茅生长的有益作用受土壤含水量的约束;土壤含水量为饱和含水量的６０％时,添加硅处理中植株的分蘖数、株高、叶长和生物量与对照处理中土壤含水量为饱和含水量的７５％时植株的分蘖数、株高、叶长和生物量差异不显著,说明添加硅能降低高羊茅植株正常生长所需的土壤含水量,有利于节约灌溉量。     

外源一氧化氮及不同修剪高度对高羊茅根形态特征的影响

修剪是草坪管理中的重要措施之一,他可以提高草坪的外观质量。本试验以草坪草高羊茅‘Arid3’(Festuca arundinacea Schreb.)为试验材料,通过外施一氧化氮(NO)的方法,利用根系扫描仪测量了不同修剪高度(7,5,3,1和0cm)下高羊茅根系形态指标。结果表明:不同修剪高度下高羊茅总根长、根表面积、根体积、根平均直径、根尖数、根分枝数和根交叉数与未修剪的根系指标的差异达到显著水平(P0.05),随着修剪高度的降低,总根长,根表面积、根体积和根平均直径呈现先增加后减少趋势,而根的交叉数、根分枝数和根尖数呈现下降趋势。然而,外施NO对不同修剪高度下的高羊茅根系生长有显著促进作用,修剪高度越高,效果越好,反之越差。综上所述,外源NO对不同修剪处理下高羊茅的根系生长具有一定调节作用,这种作用随修剪高度降低而减弱。     

115份高羊茅种质资源农艺性状特征分析

对不同地理来源的115份高羊茅种质资源的株高、穗长、叶枕距、每穗小穗数、主穗分枝数、单株穗数、穗重等7个农艺性状进行了主成分和聚类分析。结果表明:前3个主成分代表了115份高羊茅种质7个农艺性状的82.82%的信息,且对3个主成分作用较大的性状主要有穗长、单株穗数、主穗分枝数。应用系统聚类分析,将115份高羊茅种质分为5个类群,其中,第Ⅱ类群又可分为3个亚类群,其中Ⅰ-Ⅱ亚类群和Ⅳ类群的每穗小穗数和穗重较大,综合表现较好。同时,地理距离和农艺性状间未存在严格的一致性。     

多效唑对高羊茅扩展性和根系特性的调控效应

在盆栽条件下,研究了喷施多效唑对高羊茅Festuca arundinacea单株扩展性和根系生态特性的影响,结果表明：在1001 900 mg/L质量浓度范围内,多效唑能有效抑制高羊茅植株的生长速度、地上枝叶的水平扩展、地上植物量的积累和根系生长,提高根系的表面积、体积和根冠比,促进分蘖和地下植物量的积累,质量浓度越高,调控效应越明显。质量浓度大于1 000 mg/L时,对分蘖的影响趋缓;大于1 300 mg/L时,对地上最大扩展距离、覆盖面积和地上植物量的影响趋缓。质量浓度为1 300 mg/L时,地下植物量、根系体积最大,根冠比最高。     

两个高羊茅无性系的营养器官组织培养及再生体系的建立

以2个高羊茅无性系上农矮生高羊茅(SACD)和98-19的幼穗、叶尖、幼茎和幼节等营养器官作为外植体,在MS培养基上分别添加不同浓度的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),探索其对愈伤组织的诱导、继代和分化的最佳浓度,以建立高羊茅无性系的高效再生体系。结果表明,幼穗是诱导愈伤组织的最好的营养器官外植体,出愈率最高达94%,而幼叶尖、幼茎、幼节则未能诱导出愈伤组织;不同浓度2,4-D诱导愈伤组织的出愈率存在显著差异,最佳诱导浓度范围为7～9 mg/L,出愈率可以达83%～94%;2个无性系愈伤诱导率间有显著差异,但与2,4-D浓度之间的互作不显著;继代培养基以MS加入2,4-D 4 mg/L的处理方案最好,胚性愈伤组织出愈率和绿色芽点诱导率最高,分别达到98%和78%,所得的胚性愈伤组织在MS+2,4-D 2 mg/L+6-苄氨基嘌呤(6-BA )1 mg/L分化培养基中的绿苗分化率较高,为57%;生根培养基采用1/2 MS+α-萘乙酸(NAA) 0.5 mg/L,生根率达100%。     

过量表达Fa14-3-3C促进拟南芥对低氮胁迫耐受性的研究

氮元素是植物生长发育过程必不可少的营养元素之一,对禾本科作物生长的影响更加明显。本研究采用RACE技术从高羊茅叶片中克隆获得Fa14-3-3C基因全长,并对其亚细胞定位与分子功能进行系统研究。在烟草表皮细胞中观察发现Fa14-3-3C-GFP主要定位在细胞质中与细胞膜上。将Fa14-3-3C基因在拟南芥中过量表达获得3个单拷贝转基因株系(抗性分离比为3∶1)。在低氮胁迫反应中,Fa14-3-3C过量表达株系OE-1与OE-3的根鲜重显著比野生型高,而OE-2与野生型差异不显著,通过荧光定量PCR分析发现OE-1与OE-3过量表达明显而OE-2没有过量表达,说明Fa14-3-3C对植物耐低氮胁迫调节具有剂量效应。定量观察植物根系生长发现在低氮处理早期OE-1转基因株系就显著优于野生型,主要是通过补偿根系生长的方式缓解低氮胁迫对植物的伤害。因此本研究不仅获得了耐低氮胁迫候选基因,而且验证了其在模式植物中的分子功能,为进一步通过基因工程等手段培育耐低氮胁迫种质资源奠定基础,具有重要理论研究价值与生产应用前景。     

钙对高羊茅草坪草耐热性的影响

用0-40 mmol/L CaCl2溶液喷施高羊茅草坪草叶面后,进行高温胁迫处理。结果表明,不同浓度Ca2+均能显著提高高温胁迫下高羊茅草坪草叶片的叶绿素含量,促进脯氨酸积累,降低高温下叶片的MDA含量和细胞膜透性,且随Ca2+浓度的增加,叶片叶绿素含量呈升高趋势,MDA和细胞膜透性呈下降趋势。因此适当喷施CaCl2溶液,能提高高羊茅草坪草的耐热性。