高羊茅对高温胁迫应答机制的研究进展

高温胁迫是影响植物生长的主要限制因子,全球气候变暖进一步加剧了高温对植物生长的危害。高羊茅(Festuca arundinacea)是一种冷季型多年生草本植物,其对高温胁迫的应答机制近几年受到国内外众多学者的共同关注。本文综述了不同品种高羊茅的耐热性及高温胁迫对高羊茅形态学、生理生化、代谢学、分子表达等方面的影响,主要阐述了高温胁迫对高羊茅的各种危害:高温胁迫使植物根部活力下降、地下生物量减少、叶绿素含量降低、抗氧化酶活性下降、渗透调节受破坏、扰乱其次生代谢,并提出了通过施加添加剂缓解高温胁迫危害的方法和未来的研究方向。     

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。     

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’。     

高温胁迫下不同激素处理对高羊茅生理生态指标及耐热性的影响

以凌志高羊茅为试验材料,研究在高温胁迫下喷施SA,6-BA和H2O2对其生理生态指标及耐热性的影响。结果表明:(1)喷施6-BA,SA及H2O2对高羊茅草坪草的生态性状有显著的影响,他们都不同程度地减轻了高温胁迫对高羊茅草坪草的伤害;(2)浓度为0.1 mmol/L的SA比浓度为0.5mmol/L和1.0 mmol/L的SA能更有效地减轻高羊茅草坪草由于高温胁迫导致的伤害;(3)浓度为0.01 mmol/L的6-BA在所有处理中效果最好,使得高羊茅草坪草的叶色、质地、盖度、均一性、生长速度、叶绿素含量和净光合速率都明显优于其他种类及浓度的喷施方式;(4)H2O2对提高高羊茅草坪草的抗热性相比另外两种物质并不明显;(5)喷施SA,6-BA和H2O2对高温胁迫下高羊茅光合速率的提高有很大作用。     

高温胁迫下不同氮肥处理对高羊茅氮代谢的影响

采用盆栽试验,研究了不同氮肥（NO3--N、NH4+-N、NH4NO3-N）处理对高羊茅品种凌志Festuca arundinacea cv. Barlexas在高温38/30 ℃（昼/夜）胁迫下叶片内硝态氮含量、铵态氮含量以及参与氮同化和代谢过程的主要酶活性的影响。结果表明：随着胁迫时间的延长,经过不同氮肥处理的植株中硝态氮含量先升后降,而铵态氮含量呈上升趋势,其中NH4NO3-N处理株的硝态氮含量最高,铵态氮含量最低,NH4+-N处理株的铵态氮含量最高;不同处理株中的硝酸还原酶（NR）活性呈下降趋势,而谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶（GOGAT）活性均呈先升后降的趋势,总体上,NH4NO3-N处理株的NR、GS和GOGAT活性最高;NH4NO3-N和NO3--N处理株的谷氨酸脱氢酶（GDH）活性均呈下降趋势,而NH4+-N处理株的GDH活性呈上升趋势。在试验条件下,经NH4NO3-N处理的高羊茅受氧化胁迫程度最小,耐热性最好,有利于高羊茅越夏和延长其绿期。     

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。     

高羊茅种质光合及叶绿素荧光参数对高温胁迫的响应

以21个高羊茅(Festuca arundinacea)种质为试材,在室内模拟35℃和45℃高温胁迫,测定了各高羊茅种质光合和叶绿素荧光参数,探讨高羊茅对高温胁迫的光合适应机制,并利用隶属函数法综合评价种质间耐热性强弱。研究结果表明,高温胁迫对光合参数和叶绿素荧光参数的影响非常显著(P< 0.05)。随着高温胁迫强度的增加,各高羊茅种质的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光量子产量(Yield)和光化学猝灭系数(qP)等参数均呈下降趋势;而叶片非光化学荧光猝灭系数(NPQ)则呈现先升高后降低的变化趋势。利用隶属函数法综合3个温度梯度下21个高羊茅种质的综合耐热D值,可以推测出各种质耐热性顺序为:Ⅲ-17> Ⅲ-3> Ⅱ-11> Ⅰ-17> Ⅰ-7> Ⅰ-4> Ⅳ-3> Ⅳ-2> 水城> Ⅱ-13> Ⅱ-10> Ⅰ-12> Ⅳ-1> Ⅳ-5> Ⅱ-3> 黔草1号> Ⅲ-8> Ⅲ-11> Ⅳ-4> Ⅰ-20> Ⅱ-15。     

高温胁迫下水肥耦合对高羊茅生态性状的影响

采用盆栽方式,在控水、控肥条件下,设计了低、中、高3个水分水平和3个养分水平,研究了在高温(38/30 ℃,昼/夜)胁迫条件下,不同水肥耦合方式对高羊茅品种凌志Festuca arundinecea cv. Barlexas生态性状的影响。结果表明：水分和养分及其耦合效应对高羊茅草坪草的生态性状有显著的影响,水肥耦合的施肥灌溉方式明显好于单纯的水分灌溉;最佳的水肥耦合方式是中水中肥（f2w2）,能最大限度地改善高羊茅草坪草的生态性状,延长高羊茅草坪草在高温胁迫下的绿期,而水分不足或淹灌以及养分不足或过多都不利于高羊茅的生长;在高温胁迫下,水分比肥料对高羊茅的作用更大。     

不同盐胁迫对高羊茅种子萌发的影响

用不同浓度的NaCl,Na2CO3,Na2SO4 ,NaCl和Na2CO3 的混合液以及NaCl、Na2CO3和Na2SO4的混合液分别处理高羊茅（Festuca arundinacea）种子,研究不同盐分胁迫对高羊茅种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及幼苗根长和苗高的影响。结果表明,低浓度盐处理对高羊茅种子的萌发影响不大,高浓度盐处理显著抑制了种子的萌发。随着盐浓度的升高,高羊茅种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈下降趋势,且对幼苗生长和幼根生长的抑制作用加强。高羊茅种子对不同类型盐的耐受性各异,不同盐分对种子萌发的抑制程度为Na2SO4<混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)相似文献   

高温胁迫下不同氮肥处理对凌志高羊茅耐热性的调控效果

通过盆栽试验,研究不同氮肥处理（NO3^-—N、NH4^＋-N、NH4NO3—N）对凌志高羊茅（Festuca arundinacea cv．Barlexas）在高温38℃／30℃（昼／夜）胁迫下部分生理生化指标的调控效果。结果表明：（1）NH4^＋-N和NO3^- —N处理根冠比、叶片相对含水量、叶绿素含量都持续下降,NH4^＋-N处理下降幅度大于NO3^- —N处理;NH4NO3-N处理先升后降。同等胁迫水平下,NH4NO3-N处理高于NO^3-—N和NH4^＋-N处理;（2）3种氮肥处理使叶片可溶性蛋白含量下降,可溶性糖和脯氨酸含量上升。且同等胁迫水平下,NH4NO3^-N处理可溶性蛋白,可溶性糖和脯氨酸含量均最高;（3）NH4^＋ -N和NO3^-N处理叶片过氧化氢和超氧阴离子含量上升,NO3^-—N处理的上升幅度小于NH4^＋-N处理;NH4NO^3-N处理先下降后上升,且同等胁迫水平下低于NH^＋-N和NO3^-—N处理;（4）NH4^＋-N和NO3^-—N处理叶片丙二醛（MDA）含量增加;NH4NO3^-N处理在胁迫前两天略微下降随后上升,且同等胁迫水平下,MDA含量最低。试验分析显示,3种氮肥处理相比较NH4NO3-N处理对提高凌志高羊茅耐热性的调控效果最好。     

高温胁迫下高羊茅草坪草生理特性研究

从美国引进的39个高羊茅草坪草种分成了5个生态类型,在1999—2000年从每类中找出一个具有典型性状的草种,测定其周年草坪坪质表现、根系活力、叶片可溶性糖含量变化,同时测定各类草种在高温胁迫下保护酶活性与质膜透性的变化。结果表明,根系活力及可溶性糖含量在一定程度上影响着草坪坪质的周年变化。同时,草坪草叶片MDA含量的增长率和草坪草叶片的质膜透性增长率具有显著的正相关效应。在40℃高温胁迫下,草坪草叶片SOD与POD相对活性和MDA含量的增长率及PMP增长率具有显著的负相关效应,5个草种对高温的抗性能力大小顺序是:Gooden>Regi ment>Tomahawk>SR-8210>Brandy。在此基础上,最后对草坪草抗性的准确快速检测方法进行了讨论。     

干热胁迫下两种苇状羊茅对不同水肥处理的响应机理

苇状羊茅是我国过渡区常用的四季常绿草坪草种,但在夏季苇状羊茅受到高温和干旱的双重胁迫.通过研究干热胁迫下不同灌溉与施肥管理措施对2种苇状羊茅品种火凤凰和科纳多的内部生理生化指标、外部形态学指标及草坪质量外观指标的影响,目的在于,1)分析灌溉和施肥管理对2个苇状羊毛品种对干热胁迫抗性的调控,2)通过该项实验筛选出适合在干...     

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。     

高浓度CO2对热胁迫条件下高羊茅生长和抗氧化系统的影响

大气CO₂浓度及温度逐年上升是当前全球范围内主要的两大气候特征,但不断升高的大气CO₂浓度可以缓解高温对植物生长发育带来的负面影响。为了探究高浓度CO₂在多年生禾草生长和抗氧化系统方面对热胁迫的响应,本试验以高羊茅(Festuca arundinacea cv. ‘Barlexas’)为材料,进行CO₂[当前浓度(400 μmol/mol)和高浓度(800 μmol/mol)]和温度[(最适生长温度(25/20 ℃)和热胁迫温度(35/30 ℃)]处理。结果表明,高温导致高羊茅的生长速率(G_r)、净光合速率(P_n)、光化学效率(F_v/F_m)、绿叶数、活性氧清除物质[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性等显著下降,叶片黄绿比、电解质渗漏率(EL)、丙二醛(MDA)、活性氧[过氧化氢(H₂O₂)、超氧阴离子(O₂^-·)]显著上升;热胁迫处理28 d时,高浓度CO₂较正常CO₂浓度使细胞膜稳定性增强(EL、MDA分别降低72%和39%),光合能力提高(P_n、F_v/F_m、绿叶数分别升高174%、17%和165%),活性氧积累减少(H₂O₂、O₂^-·含量分别下降46%和31%)。以上结果说明:高浓度CO₂通过提高高羊茅在热胁迫下的光合能力,维持细胞膜的稳定以及减少体内活性氧的积累减弱了热胁迫对植株的伤害,从而提高了高羊茅的抗热性。     

高羊茅抗逆基因工程研究进展

高羊茅(Festuca arundinacea)系禾本科羊茅属多年生冷季型草,具有耐热性强、耐践踏能力强、成坪后常绿、适应土壤范围广等诸多优点,近年来在我国广泛种植。本文就近30年来高羊茅遗传转化、基因工程及逆境生理等方面的研究进行了全面总结和综述,分析了目前高羊茅抗逆基因工程研究中存在的问题,并对其研究的发展趋势进行了展望。     

盐胁迫对高羊茅生长及抗氧化系统的影响

研究了不同浓度NaCl(0,50,100,200,300 mmol/L)胁迫对高羊茅生长及抗氧化系统的影响。结果表明,中、低浓度(50,100 mmol/L)盐胁迫下,高羊茅生物量和MDA含量与对照组相比没有显著变化;高浓度(200,300 mmol/L)盐胁迫后,生物量明显降低,MDA含量显著升高。抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性随着盐胁迫时间的延长先上升后下降,盐浓度越高3种酶活性下降幅度越大。盐胁迫初期,除类胡萝卜素含量略有上升外,GSH和还原型AsA均有不同程度的下降,随着胁迫时间的延长,3种抗氧化物质含量逐渐降低,200,300 mmol/L盐处理下降明显。     

高羊茅单株耐热性相关分子标记的筛选及其与越夏性的关系研究

筛选与高羊茅单株耐热性和越夏性相关的分子标记有利于建立高效育种体系。以来自于耐热性不同的12个高羊茅种质资源的216个单株为耐热性分子标记筛选的基础群体,在人工高温(40℃/35℃,昼/夜各12 h)和夏季田间自然条件下分别进行了耐热性和越夏性鉴定。运用简单重复序列区间(inter-simple sequence repeat,ISSR)和随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphism DNA,RAPD)分子标记技术,采用改良的集团分离分析法(modified bulked segregant analysis,BSA),从800个RAPD和100个ISSR分子标记中筛选与耐热性相关分子标记,并研究其与单株越夏性的关系。结果表明,单株的耐热性与越夏性的相关程度较低(决定系数为3.4%);引物351扩增的750 bp条带(351-T750)与耐热性显著相关,而引物138扩增的950 bp条带(138-T950)则与耐热性和越夏性均显著相关。可以推论,耐热性强和/或越夏性强单株材料需要分别在人工高温和夏季田间自然条件下加以鉴定筛选;351-T750可应用于耐热性强单株的辅助选择,而138-T950则可以用于耐热性强与越夏性强单株的辅助选择。     

矮壮素对高羊茅生长特性影响的研究

试验采用0.8,1.0,1.2 mg/g 3种浓度的矮壮素(CCC)对草坪草高羊茅Festuca arundinacea进行处理,结果表明:3种浓度的矮壮素对高羊茅生长均产生不同程度的影响,其中 0.8 mg/g矮壮素处理使高羊茅株高、修剪量明显降低.综合考虑药效及成本,建议在实际生产中应用0.8 mg/g的矮壮素浓度.