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。     

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。     

PEG-6000对高羊茅萌发胁迫效应的研究

[目的]探讨干旱对高羊茅萌发的胁迫效应。[方法]采用PEG-6000对14个高羊茅品种种子进行模拟干旱胁迫,研究干旱胁迫对高羊茅萌发的胁迫效应。[结果]高羊茅14个品种的相对发芽率均随干旱胁迫的加剧而降低,且在水势为-0.6 MPa时有明显的转折点;高羊茅种子萌发相对发芽率与干旱胁迫呈线性关系：Y=70.412X＋103.11,r=0.988 8,耐旱适宜的水势范围为≥-0.40 MPa,半致死水势为-0.76MPa,致死水势为-1.33MPa。爱瑞3、交战Ⅱ和翠碧A是抗旱性较强的品种;贝克、强劲和爆发力是抗旱性较弱的品种。[结论]为干旱地区牧草栽培和抗旱育种提供了理论依据。     

30个草坪型高羊茅品种在华北地区的适应性评价

华北地区夏季高温高湿影响高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)草坪质量。近10年来,国际上育成了较多综合性状好的抗病性草坪型高羊茅品种,虽然这些品种已在中国市场流通,但对其在华北地区的适应性及品种差异了解的不多,仅限于商品宣传。因此,为比较不同阶段育成品种的差异,方便草坪用户选择品种,在北京对30个草坪型高羊茅品种进行了5年的综合评测。结果表明:新育成品种在草坪综合质量、遗传颜色、叶片质地和抗病性方面总体优于早期育成品种。品种适应性评价的聚类分析结果将参试品种依据草坪质量划分为高中低3个类群,高草坪质量类群的典型品种主要有Banshee,Rocket,Fat Cat,Terrier,Essential,Houndog 6和Cannavaro等。     

高羊茅和优良菌群联合作用降解陕北黄绵土中的石油烃

以长庆油田石油开采区的烃污染土壤作为供试土壤,以高羊茅为供试植物.从陕北石油污染土壤和污染泥浆中分别获得菌群 TJQ 和菌群 JQ1;用原油污染城市花园土,经过 90 天驯化获得菌群 JQ2,3 菌群中主要以细菌和真菌为主,放线菌较少.降解结果表明,与对照组相比,接种菌群 JQ1、JQ2 、TJQ 及其混合体使土壤中石油降解速率加快,30 天内石油烃去除率提高了13.8% ～ 25.4%,微生物 FDA 活性增长 2 ～ 3倍,其中 JQ1+JQ2 组合对石油降解幅度最大,30 天降解率可高达 35.36%.尽管供试土壤中 N、P 和有机质含量少,pH 偏碱性,土壤贫瘠,不利于植物生长,但高羊茅与各菌群及其混合体联合作用,在其出苗、生长的同时,能明显提高土壤中石油降解效率.与未种植高羊茅相比,30 天内,石油降解率最大可提高 14.4%,其中 JQ1+JQ2+高羊茅组合对土壤中石油烃降解幅度最大,30 天降解率最高达 49.81%.且根际微生物的数量也相应高出 1 ～ 2 个数量级, 微生物 FDA 活性高出 0.53 ～ 1.26 倍.     

高羊茅春化基因FaVRN1的克隆与分析

以高羊茅茎基部组织的mRNA为模板,引用基于多年生黑麦草VRN1基因序列设计的引物,进行RT-PCR分析,同时结合3’RACE和5’RACE方法从高羊茅中扩增出VRN1基因的全长cDNA序列,命名为FaVRN1。该序列cDNA全长1222bp,具有完整的开放阅读框（ORF,152~889bp）,编码蛋白为245个氨基酸,具有典型的MADS-盒和K-盒结构域,有许多磷酸化位点。与其他禾本科植物的春化基因蛋白产物比较,具有高度的保守性,氨基酸序列的同源性都在90%以上。     

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%。     

高羊茅在低氮胁迫下的蛋白组学分析

为了研究高羊茅在低氮胁迫条件下的蛋白水平变化,我们采用iTRAP技术分析了氮胁迫30 d的高羊茅叶片中蛋白组学的变化.一共检测到595个差异蛋白(295个上调,300个下调),分别参与了多个不同的代谢途径.在高严谨筛选标准下,氮代谢,氧化还原反应以及胁迫相关代谢等多个途径的基因被明显上调表达.通过生理生化测定发现,叶绿素,可溶性蛋白以及游离氨基酸的含量显著下降,而过氧化物酶(POD),超氧化物歧化酶(SOD)以及谷胱甘肽合成酶(GS)等活性氧清除酶活性显著升高.采用荧光定量PCR的方法验证蛋白组学数据发现所有挑选的基因都具有相同的变化趋势.分析显著富集的14-3-3基因家族的表达,发现其都能被低氮胁迫诱导,因此胁迫相关的基因可能是调节高羊茅抵抗多种不同逆境的关键基因.本文首次在高羊茅中采用蛋白组学的方法分析低氮胁迫条件下基因的表达变化,获得重要候选基因,并对其应用进行了讨论.     

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。     

果树行间生草对苹果园土壤肥力的影响

为了解长期生草对果园土壤肥力的影响,以苹果树（Malus pumila Mill.）行间种植白三叶（Trifolium repens L.）、高羊茅（Festuca arundinacea Schreb.）和自然生草的土壤为处理,以“清耕”的果树行间土壤为对照,研究生草6年后苹果园土壤肥力变化。结果表明：在0~20 cm土壤中,生草和“清耕”的土壤全氮、全磷、硝态氮、铵态氮含量均随土层加深呈下降的趋势。相比于对照,白三叶能显著（P<0.05）提高土壤全氮、速效氮、硝态氮、铵态氮和有机质的含量,而高羊茅对全磷、全钾和速效钾的含量有显著提高（P<0.05）,自然生草对提高速效磷含量的效果最好。说明生草可以提高果园土壤肥力,但不同草种对土壤氮、磷、钾的影响不一,应该合理配置草种,保证氮、磷、钾的均衡供应。