海滨雀稗~(60)Co-γ辐射诱变突变体筛选

海滨雀稗具有耐盐、对灌溉水质要求不高的特性。用它建植的草坪可以降低淡水资源的消耗和浪费,但目前我国还没有自己育成的海滨雀稗品种,只能通过国外引进。本实验以海滨雀稗4个品种Sea Isle 2000、Platinum、Supreme、Salam为材料,利用~(60)Co-γ射线以0.12Gy/min的强度在0,40,45,50,55Gy 5个剂量下分别照射种茎,从辐照群体中寻找突变材料,对突变材料从叶宽、叶长、株高、匍匐茎节间长度和直径以及密度等坪用性状进行观测分析,研究其植株形态变异的诱变效应,并从中选育性状优良的突变材料。结果表明,材料经辐射后,不同海滨雀稗品种对~(60)Co-γ辐射的敏感性不同。经过3个阶段的扩繁、筛选,Sea Isle 2000选出3个突变体,Platinum选出3个突变体,Supreme选出1个突变体,Salam选出2个突变体,初步共选育出9个突变材料。所有突变材料的植株叶宽、叶长、株高、匍匐茎节间长度和直径以及密度等指标均不同程度地优于各自对照。综合来看,突变材料"SI-50-1"、"PL-40-2"、"SLM-45-1"叶片短细、节间缩短、株高矮化、成坪密度高,辐射诱变效果最明显,为新品种选育提供了优异的育种新材料。     

龙爪茅与海滨雀稗抗寒性比较

以海南野生海滨雀稗和海滨雀稗育成品种Salam作对照,对龙爪茅的抗寒性进行了评价。在实验室模拟秋冬季温度条件下,测定了龙爪茅及海滨雀稗的相对电导率（REC）,氧化物歧化酶（SOD）活性和二醛（MDA）含量的变化,并在南京田间条件下观测了各材料越冬期间的枯黄率。结果显示,25～5℃温度处理,各材料基本不受伤害,REC,SOD活性和MDA含量变化不明显。5-0℃条件下,各材料REC基本不变,但SOD活性下降,MDA含量增加。0--16℃条件下,各材料随温度的降低,REC迅速增加,SOD活性迅速降低,而MDA含量升高。通过拟合Logistic方程分析,龙爪茅,海南野生海滨雀稗和Salam的LT5。分别为-4．2,8．0和-8．1℃。田间自然条件下各材料自10月26日开始逐渐表现出枯黄,其枯黄速度龙爪茅最快,海南野生海滨雀稗次之,Salam最慢。结果表明,龙爪茅耐寒性逊于海滨雀稗,其草坪利用需要进行耐寒性方面的驯化选育。     

海滨雀稗栽培品种的形态特征与AFLP分子标记分析

为解决海滨雀稗(Paspalum vaginatum)大面积营养扩繁过程中品种纯度问题,本研究利用AFLP分子标记技术,结合形态学特征,对海滨雀稗品种"Salam","SeaSpray","SeaDwarf","SeaIsle 2000"和一个"SeaDwarf"粗茎变异株系进行遗传差异分析,旨在探讨海滨雀稗品种的快速鉴别方法。结果表明:海滨雀稗的形态学遗传距离与AFLP分子标记相似系数的聚类结果一致,均表明Salam和SeaSpray之间的遗传差异较小,可以聚为一类,SeaD-warf和SeaIsle2000的亲缘关系较近,可以聚为另一类。另外,SeaDwarf粗茎变异株系与SeaDwarf之间的AFLP分子标记的遗传相似系数为0.5281,形态学遗传距离是4.8570,均表明二者之间遗传差异较大,无论是形态特征、还是AFLP分子标记均证实SeaDwarf粗茎株系确实已经变异。因此,AFLP分子标记的方法可用于海滨雀稗品种或者突变体的辅助鉴定。     

外源水杨酸对低温胁迫下海滨雀稗抗寒生理特征的影响

为探讨水杨酸(SA)对海滨雀稗耐寒性的影响,以海滨雀稗“白金”品种为材料,分析了外源水杨酸(1 mmol·L^-1)预处理对适温(30 ℃/25 ℃,昼/夜),冷害(8 ℃/4 ℃)和冻害(2 ℃/-2 ℃)3种温度处理下海滨雀稗生长速率和草坪质量、叶片电导率(EL)和丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性、脂肪酸含量及脂肪酸不饱和指数的影响。结果表明,在冷害和冻害下,草坪质量下降,叶片EL增大,MDA含量升高,叶片SOD、POD和CAT活性升高;而外源SA预处理显著缓解低温对海滨雀稗草坪质量的伤害,降低叶片EL和MDA含量,提高SOD、POD和CAT活性。低温下叶片不饱和脂肪酸含量升高,饱和脂肪酸含量下降,而外源SA预处理将进一步显著提高不饱和脂肪酸的含量和脂肪酸不饱和指数。因此,外源SA预处理显著提高冷害和冻害胁迫下海滨雀稗叶片的不饱和脂肪酸含量和不饱和指数,从而维持低温胁迫下细胞膜的稳定性,增强抗氧化能力,缓解低温对植株的伤害而提高耐寒能力。     

低温驯化对海滨雀稗抗寒生理的影响

海滨雀稗Supreme(SP)品种为供试材料,通过测定叶片叶绿素含量、相对含水量、电导率、丙二醛、过氧化氢、超氧阴离子等指标,探明了低温驯化对海滨雀稗抗寒性相关生理指标的影响。结果表明,海滨雀稗在低温胁迫下电导率、丙二醛、过氧化氢、超氧阴离子含量明显升高,相对含水量和叶绿素含量明显下降。经过低温驯化后,能够有效减少电导率、丙二醛、过氧化氢、超氧阴离子含量的升高,缓解叶绿素含量和相对含水量的下降,从而提高海滨雀稗对低温胁迫的耐受程度。     

海滨雀稗自交结实突变体及野生型幼穗组织的转录组分析

二倍体海滨雀稗Adalayd作为自交不亲和的暖季型草坪草,在环境保护及修复上发挥着重要的作用,但由于自身自交不亲和性减缓了其大面积推广。至今海滨雀稗自交不亲和的机制尚且未知并且基因数据库资源十分匮乏。为了研究海滨雀稗自交不亲和的机制,以二倍体海滨雀稗自交亲和体细胞突变体SP2008-3和自交不亲和野生型Adalayd为材料,采用Illumina Hiseq 2000高通量测序技术进行转录组测序。获得2个材料幼穗组织的表达谱,共获得68175654个Raw reads片段,测序结果de novo拼接获得117619个单基因簇(Unigene),其中50%的Unigene被注释。比较两个基因表达谱,发现1303个差异表达基因并对这些差异基因进行了基因本体论(gene ontology, GO)和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)分类,筛选出了22个与植物自交不亲和反应相关的基因,其中14个钙离子信号通路(钙调素、钙依赖蛋白激酶、类钙调素互作蛋白激酶)、3个F-box和5个硫氧还蛋白(thioredoxin)基因在体细胞突变体SP2008-3和野生型Adalayd之间存在差异表达,测序结果获得了很多与海滨雀稗自交不亲和相关的遗传资源信息。本研究首次将转录组学研究应用于海滨雀稗自交不亲和研究,为海滨雀稗自交不亲和进一步研究提供了宝贵且有价值的基因信息基础。     

海滨雀稗自交结实突变体及野生型幼穗组织的转录组分析

二倍体海滨雀稗Adalayd作为自交不亲和的暖季型草坪草,在环境保护及修复上发挥着重要的作用,但由于自身自交不亲和性减缓了其大面积推广。至今海滨雀稗自交不亲和的机制尚且未知并且基因数据库资源十分匮乏。为了研究海滨雀稗自交不亲和的机制,以二倍体海滨雀稗自交亲和体细胞突变体SP2008-3和自交不亲和野生型Adalayd为材料,采用Illumina Hiseq 2000高通量测序技术进行转录组测序。获得2个材料幼穗组织的表达谱,共获得68175654个Raw reads片段,测序结果de novo拼接获得117619个单基因簇(Unigene),其中50%的Unigene被注释。比较两个基因表达谱,发现1303个差异表达基因并对这些差异基因进行了基因本体论(gene ontology, GO)和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)分类,筛选出了22个与植物自交不亲和反应相关的基因,其中14个钙离子信号通路(钙调素、钙依赖蛋白激酶、类钙调素互作蛋白激酶)、3个F-box和5个硫氧还蛋白(thioredoxin)基因在体细胞突变体SP2008-3和野生型Adalayd之间存在差异表达,测序结果获得了很多与海滨雀稗自交不亲和相关的遗传资源信息。本研究首次将转录组学研究应用于海滨雀稗自交不亲和研究,为海滨雀稗自交不亲和进一步研究提供了宝贵且有价值的基因信息基础。     

马鹿夏季放牧对祁连山草原群落多样性的影响

祁连山草原是我国重要的生态安全屏障,素有“高原冰原水库”和“生命之源”之称,同时也是我国西北地区“江河源”、河西走廊水资源安全的战略基地。祁连山北坡高寒灌丛作为这个安全屏障的重要组成部分,对区域内畜牧业发展的贡献不可忽视。马鹿是祁连山草原重要的特色放牧家畜,目前关于马鹿放牧对高寒灌丛群落学过程的影响研究缺乏。本研究在祁连山中段北麓以甘肃马鹿-高寒灌丛放牧系统为研究对象,探讨了夏季马鹿的放牧强度和地形对高寒灌丛β和γ多样性的影响。结果表明:1) 阴坡和谷地放牧强度之间β多样性差异显著,谷地β多样性嵌套现象显著;2) 中度放牧促进γ多样性,地形间差异不显著。总体来讲,马鹿适度放牧显著提高了高寒灌丛草地的γ多样性。研究结果以期为祁连山草原的可持续放牧管理提供科学理论依据。     

内蒙古兴安盟地区34个紫花苜蓿品种营养价值比较研究

[目的] 筛选内蒙古兴安盟地区营养价值较好的紫花苜蓿品种。[方法] 以国外引进的34个紫花苜蓿品种为试验材料,在内蒙古兴安盟地区开展种植试验,测定各参试品种紫花苜蓿的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量,计算相对饲用价值,运用隶属函数法对营养价值进行综合评价。[结果] 参试的34个紫花苜蓿品种中,粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量最高的分别是“SK3010”“阿尔冈金”“康赛”和“挑战者”。相对饲用价值最高的品种是“巨能2”。隶属函数法综合评价较好的3个参试品种是“巨能2”“SK3010”“阿尔冈金”。[结论] 参试的34个紫花苜蓿品种中“巨能2”“SK3010”“阿尔冈金”3个品种在内蒙古兴安盟干旱冷凉区具有较高的推广利用价值。     

不同诱变处理对苜蓿叶片细胞显微和超微结构的影响

研究⁶⁰Co-γ射线、紫外线、零磁空间和EMS诱变处理下苜蓿SP1代叶片细胞显微、超微结构的变化,筛选最优诱变处理,选育适合高寒地区种植的苜蓿新品系或品种。以公农1号、Wega7F、WL319HQ、敖汉4个苜蓿品种试验材料,设置⁶⁰Co-γ射线150、300、450 Gy射线强度,紫外线30、60、90 min照射时间,甲基磺酸乙酯(EMS) 0.1%、0.2%、0.4% (v/v) 溶液浓度,零磁空间处理180 d;测定苜蓿叶片细胞显微和超微结构。不同诱变处理后4个苜蓿品种叶片厚度均不同程度增加,其中公农1号EMS 0.4% (v/v)浓度下,叶片厚度最大,为446.16 μm,增厚幅度达到25.86%,同时诱变降低了叶脉突起程度;公农1号⁶⁰CO-γ辐射和紫外线处理细胞结构疏松度均高于对照,诱变后Wega7F细胞结构紧密度升高;EMS处理下海绵组织厚度均降低;低剂量诱变处理下[150 Gy ⁶⁰Co-γ,30 min紫外线,0.1% (v/v) EMS],细胞叶绿体出现变形、基粒片层松散、类囊体解体、脂质球增多等现象,高剂量处理[450 Gy ⁶⁰Co-γ,90 min紫外线,0.4% (v/v) EMS]和零磁空间处理下,叶绿体膜会有部分模糊或解体,基粒片层膨胀或模糊、基粒垛叠程度变化随诱变处理种类增加或降低。4种苜蓿品种的叶片厚度诱变后叶片厚度均增加。在一定梯度范围内,⁶⁰CO-γ射线和EMS诱变效率较高,突变体材料丰富,操作简单,适宜诱变育种的实际操作;150 Gy, ⁶⁰Co-γ射线、60 min紫外线、0.4%浓度EMS处理为苜蓿正向变异处理,有利于筛选有益诱变突变体。     

象草不同辐射剂量诱变系表型及遗传变异研究

以象草种茎为材料,利用10、20和30 Gy剂量的⁶⁰Co-γ射线照射种茎,筛选适宜诱变剂量并研究其表型性状变异和分子水平上的遗传变异,为象草辐射诱变育种提供理论和技术基础。结果表明,辐射处理后的植株有矮化的趋势,其中分蘖数、茎节数和叶长对辐射最敏感,容易发生变异;在所有诱变系材料中,F30-39和F30-41聚为一类,与对照材料差异最大,是显著矮小化的植株。30 Gy诱变系与未辐射的材料间的遗传相似系数在0.3793~0.9655,平均为0.8276,而差异位点数在4~66个,平均为19.3个,两项指标均大于10和20 Gy诱变系群体。综合考虑辐射后植株存活率与遗传变异结果,选定30 Gy为最适宜的象草种茎辐射诱变剂量。     

S3307和DTA-6对芸豆生殖生长阶段光合特性和产量的影响

为研究调节剂对芸豆光合作用及产量的调控机制,选用英国红芸豆为试验材料,采用大田完全随机试验方法,以初花期叶面喷施调节剂为处理,以喷施清水为对照,研究了50 mg·L^-1烯效唑(S₃₃₀₇)和50 mg·L^-1胺鲜酯(DTA-6)对芸豆开花期、结荚期和鼓粒期光合相关指标和产量的调控效应。结果表明:1)除DTA-6在结荚期的净光合速率略小外,S₃₃₀₇和DTA-6均不同程度地提高了开花期至鼓粒期的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶面积指数。2)S₃₃₀₇可提高结荚期至鼓粒期的叶绿素含量,DTA-6可降低开花期至鼓粒期叶绿素的分解速率。3)S₃₃₀₇和DTA-6可提高芸豆各时期的地上部单株干物质积累量,尤其是鼓粒期作用效果更显著,S₃₃₀₇和DTA-6较CK分别增加了14.55%和36.05%。4)与CK相比,S₃₃₀₇和DTA-6降低了开花期至鼓粒期的茎叶分配率,显著提高了鼓粒期的荚分配率,促进了植物同化物质由“源(叶)”向“库(籽粒)”的转移。5)S₃₃₀₇极显著提高了芸豆单株荚数,DTA-6极显著提高了单株荚数,显著提高了单株粒重,且S₃₃₀₇和DTA-6均显著提高了产量,分别较CK增产4.30%和10.16%。综合分析可知,S₃₃₀₇和DTA-6可有效提高芸豆生殖生长阶段的光合作用能力,促进植物的干物质积累以及荚的分配,提高芸豆产量,且DTA-6的增产率更高。     

玉米“正红6号”的密植效应

为发掘玉米密植增产潜力,探明耐密植玉米品种“正红6号”常规施肥下的密植效应,在川中丘陵区中江县布置田间试验,设置5.25(CK,实际生产密度)、6.00、6.75、7.50、8.25万株·hm^-2 5个种植密度,研究“正红6号”不同种植密度下生长、倒伏及产量等的响应。结果表明,随种植密度增加,株高、穗位高和叶面积指数都随之增大,而茎粗随之减小;平均每增加0.75万株·hm^-2,株高、穗位高分别平均增大6.47 cm、2.13 cm,最大叶面积指数平均增大0.46,茎粗平均减小0.46 mm。密植后,单株地上部干物质量下降,群体地上部干物质量增加;叶和茎鞘干物质转运量增加,茎鞘干物质转运率先增加后降低,而叶干物质转运率降低;成熟期各部位干物质分配比重为:籽粒>茎>叶>穗轴>叶鞘>苞叶,各部位对密植的响应不同。随着密度增加,倒伏率与倒折率显著增大,空秆率、穗下垂率增大,双穗率减小;穗数显著增加,穗长、穗粗、穗粒数、千粒质量和收获指数呈下降趋势,秃尖长呈上升趋势。籽粒产量随密度增加先增加后降低,7.50万株·hm^-2时籽粒产量最大,相比对照显著增产38.02%。由此可知,玉米密植增大了茎秆倒伏倒折风险,在一定范围内,可以通过提高群体干物质生产力来弥补单株生产力的下降,从而获得高产。经模拟,川中丘陵区“正红6号”作为春玉米的适宜密植密度为7.94万株·hm^-2。     

不同高寒草甸土壤碳氮稳定同位素和密度的差异

为了解不同类型高寒草甸土壤碳氮稳定同位素和密度的差异,采用稳定同位素质谱仪Isoprime100对采自黄河源区不同高寒草甸覆被条件下0~30 cm土壤进行了碳氮稳定同位素组成特征和密度分析。结果表明,高寒草甸土壤δ¹³C值介于-25.42‰~-24.20‰之间,δ¹⁵N值介于3.37‰~4.69‰之间,显著高于大气δ¹⁵N值。δ¹³C值和δ¹⁵N值均随土壤深度加深而增大。人工草地土壤δ¹³C值显著低于轻度和重度退化草甸(P<0.05),而δ¹⁵N值显著高于轻度和重度退化草甸(P<0.05)。土壤碳氮比最小值为7.89,最大值为9.97,平均碳氮比为8.71。土壤有机碳含量和全氮含量呈正相关(P<0.01),二者的回归方程为y=0.0963x+0.0336(R²=0.9619)。轻度退化草甸、严重退化草甸和人工草地0~30 cm土壤碳密度依次为7.14、6.67和6.46 kg/m²;全氮密度依次为0.83、0.77和0.75 kg/m²。植物吸收、生长有利于¹²C和¹⁴N的输出,而将较重的¹³C和¹⁵N留在了土壤中。人工草地植物生长势强,形成的地上生物量多,吸收了较多的土壤氮素¹⁴N,导致土壤¹⁵N升高。植被退化或种植人工草地均可导致土壤碳氮密度的显著降低,这种变化主要发生在0~20 cm土层。     

干旱胁迫对鸭茅根、叶保护酶活性、渗透物质含量及膜质过氧化作用的影响

以2种不同耐旱性的鸭茅基因型(敏感型“01998”和耐旱型“宝兴”) 为研究对象,研究干旱胁迫下鸭茅根、叶膜质过氧化作用,渗透调节和保护酶活性的生理变化,探讨鸭茅耐旱机制。结果表明, 随着干旱胁迫时间的延长,2种基因型鸭茅根系及叶片电导率,丙二醛含量逐渐增加,渗透调节物质可溶性糖和游离脯氨酸不断积累,而可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性呈先上升后下降趋势。其中,叶片脂膜过氧化产物MDA累积和膜透性增幅较大,说明在持续的干旱胁迫下叶片所受伤害重于根系。而渗透物质积累方面,叶片中可溶性糖和可溶性蛋白的含量高于根系,而根系中的游离氨基酸的相对增加量则大于叶片,这可能与叶片是糖的主要产生部位,而根系则可以合成氨基酸有关。研究还表明,干旱胁迫第24天,耐旱型品种“宝兴”根系及叶片APX、POD活性显著高于“01998” 表明重度干旱胁迫并没有降低APX和POD酶清除H₂O₂和单态氧的能力,说明“宝兴”鸭茅在干旱条件下抗氧化清除系统响应更积极、更持久。     

60Co-γ射线辐照对粉黛乱子草种子萌发及幼苗生长的影响

为阐明⁶⁰Co-γ射线辐射对粉黛乱子草种子萌发及幼苗生长的影响,本研究采用⁶⁰Co-γ射线不同辐照剂量(100,200,300,400,500Gy)对粉黛乱子草种子进行辐射处理(以无辐照处理为对照),分析粉黛乱子草种子萌发及幼苗生长相关指标对不同辐射处理的响应。结果表明,随着辐射剂量的提高,发芽率、发芽势和发芽指数都呈现先上升后下降的趋势;低剂量辐射提高了胚芽长度,而胚根长度则随着辐射剂量的提高呈逐渐降低的趋势。经辐射处理的幼苗株高、根长、叶宽、叶片数及绿叶数均低于对照。随着辐射剂量升高,根系的总长和表面积呈现先增加后降低的趋势,而根系总体积呈逐渐降低趋势,根系平均直径受辐射剂量影响较小。线性回归分析结果表明,粉黛乱子草干种子⁶⁰Co-γ射线的半致死剂量约为274Gy。本研究可为粉黛乱子草辐射诱变育种研究提供参考。     

遮阴对大豆幼苗光合和荧光特性的影响

为了探寻不同遮阴条件下大豆幼苗叶片的光合响应机理及寻求适度的遮阴比例,本试验模拟田间玉/豆套作,以强耐阴“南豆12号”和弱耐阴“桂夏3号”2个大豆品种为材料,在不遮阴、半侧遮阴(30%,50%,70%)和全遮阴(50%)5个不同遮阴方式下,测定了不同生育期遮阴和复光后大豆幼苗叶片色素含量、光合速率和叶绿素荧光参数的变化。结果表明,随着遮阴程度增加,大豆幼苗叶片的色素含量和初始荧光强度(F₀)增加,叶绿素a/b值变小;光合速率(P_n)、最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学淬灭系数(qP)呈先升后降趋势,非光化学淬灭系数(NPQ)则呈先降后升的趋势。遮阴胁迫对2个大豆品种幼苗第四复叶期的影响最为显著。2个品种间比较,“南豆12号”和“桂夏3号”在弱遮阴下都能通过改变色素组分比例、促进光合电子传递等途径提高光能潜力的利用来适应弱光环境。在强遮阴胁迫下,“南豆12号”的PSⅡ反应中心抗胁迫能力更强,“桂夏3号”则不能及时耗散过剩光能,导致光合机构受到破坏。     

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。