异时萌发对旱麦草属4种牧草生长与品质的影响

为探究旱麦草属(Eremopyrum)4种牧草春萌株与秋萌株生长与品质的差异,采用盆栽试验,测定生长与品质指标,并运用灰色关联法进行综合评价。结果发现:4种牧草秋萌株的茎粗、分蘖与地下生物量大于春萌株,秋萌毛穗旱麦草(E.distans)株高(9.13 cm)和生物量(地上鲜重为131.93 g·m^(-2),地下鲜重为202.95 g·m^(-2))最大;秋萌光穗旱麦草(E.bonaepartis)茎粗(2.22 mm)和分蘖数(3.68)最大;除毛穗旱麦草以外,其他3种牧草秋萌株的相对饲用价值均低于春萌株;秋萌旱麦草(E.triticeum)粗蛋白含量显著低于春萌株,其他3种牧草无显著差异;秋萌光穗旱麦草粗脂肪含量显著低于春萌株,其他3种牧草无显著差异;灰色关联度排序显示除毛穗旱麦草外,其他3种牧草春萌株的综合排名均高于秋萌株,春萌光穗旱麦草加权关联度最高,但关联度总体差异不大。旱麦草属4种牧草具有较优的品质,春萌株可在春季补饲中发挥更大的作用。

旱麦草属种质资源的随机扩增多态性DNA(RAPDs)分析

利用３１个１０ｂｐ随机引物对来自我国新疆和中东地区的 １１份早麦草属种质资源材料以及两个普通小麦亲本和１个普通小麦与东方旱麦草的远缘杂种后代进行了ＭＰＤ分析。对扩增形成的３２１条谱带进行的研究发现，该属植物在新疆地区具有较丰富的遗传多样性，同时还将１个根据形态性状定名为光穗旱麦草的样品修正为东方旱麦草。研究还揭示出早麦草属与普通小麦之间有明显的遗传分化，并发现四倍体光穗旱麦草的两个基因组分别来自二倍体光德旱麦草和毛穗旱麦草。结合前人研究结果，建议将光穗旱麦草的两种细胞类型分列为两个独立的物种，将３个二倍体物种──光穗旱麦草、毛穗旱麦草和旱麦草的基因组符号分别定为Ｆ、Ｆ和Ｆ同时还提出了三者的起源演化关系。

普通小麦与东方旱麦草异附加系和异代换系的选育与原位杂交检测

旱麦草属（Ｅｒｅｍｏｐｙｒｕｍ）是用于小麦品种改良的又－潜在的植物资源。为了筛选小麦－旱麦草异附加系、异代换系，对普通小麦品种 Ｆｕｋｏｈｏ×东方旱麦草属间杂种的 ＢＣ２Ｆ３代材料的９６粒种子进行了染色体数目的检测，共检出１５粒２ｎ＝４３的种子， ８粒 ２ｎ＝ ４４的种子，进一步对以上材料进行的基因组ＤＮＡ原位杂交，共鉴定出３个单体附加系，２个二体附加系，１个双单体附加，１个小麦三体单体附加，１个附加３条东方旱麦草染色体的小麦单体，在染色体数为４２的个体中，检测出１个单体代换，１个双单体代换。根据ＢＣ２Ｆ３代自交品系来源的不同，初步认为由双单体附加自交比单体附加自交选择异附加系的效率高。

新疆短命植物东方旱麦草和独行菜C4相关结构的初步研究

短命植物的快速生长及高光效特性使它们能在早春萌发后较短时间内完成生活史并获得大量种子。为探讨高光效产生的内在原因,研究利用树脂半超薄与超薄切片技术对东方旱麦草和独行菜叶片显微及超微结构进行观察,并对维管束相关参数进行了统计分析,结果显示:(1)东方旱麦草显微结构具有类"花环"结构,维管束密度介于C3、C4对照之间,鞘细胞中的叶绿体多数离心分布且数量接近C4植物;超微结构显示其鞘细胞叶绿体的基粒与片层结构与叶肉细胞不同,但又与C4植物存在一定差异。(2)独行菜维管束有类"花环"结构,维管束密度大于C3对照并存在极显著差异,鞘细胞中叶绿体多数离心分布;超微结构显示叶绿体基粒与片层没有叶肉细胞发达。以上研究结果初步说明东方旱麦草和独行菜的解剖结构特点均介于C3、C4植物之间而接近C4植物。

旱麦草属4种短命植物的结实特性及生殖包装

旱麦草属(Eremopyrum)是禾本科小麦族中的一个一年生属.全世界共有8种,我国有4种,分别为:东方旱麦草(E. oriental)、毛穗旱麦草(E. distans)、光穗旱麦草(E. bonaepartis)和旱麦草(E. triticeum),它们仅分布于新疆北部,是准噶尔荒漠中常见的短命植物,具有重要的生态和饲用价值.本文采用野外、田间与室内观测相结合的方法,首次对这4种短命植物秋萌株的生殖分配、结实特性、生殖包装等方面进行了研究,并对其在准噶尔荒漠中的生殖适应对策进行了探讨.主要结果如下:1)生殖分配高达55%～60%,远高于大多数一年生和多年生植物;2) 结实率在60%至80%;单株结实量约为100至500粒;3) 生殖包装单位由内外稃与包裹于其中的颖果共同组成.颖果与稃粘生,稃的重量占整个包装单位重量的15%至60%,这种对生殖包装较高比例的资源投入,提高了其果实在荒漠环境中的适合度;4) 多以小穗为扩散单位,这种独特的扩散方式,增加了种子(颖果)及幼苗在荒漠环境中萌发及生存的可能性.

旱麦草LEA3基因的克隆与序列分析

为了克隆旱麦草LEA3基因,根据小麦的LEA3基因(GenBank登录号为AY148492)cDNA序列设计引物,以干旱胁迫处理的旱麦草幼苗的cDNA为模板,采用RT-PCR克隆了旱麦草LEA3基因,命名为EtLEA3(GenBank登录号为KJ123698),并对基因及其蛋白进行了生物信息学分析。结果表明:EtLEA3基因的ORF全长为600 bp,编码199个氨基酸,推测的蛋白相对分子量为20.38 ku,理论等电点为9.08。其氨基酸序列与小麦、大麦和山羊草LEA3蛋白的相似性分别为83%、82%和81%。信息学分析表明EtLEA3蛋白具有较高的亲水性,没有跨膜结构。蛋白质二级结构和三级结构预测表明α-螺旋结构占主导,与目前已知的多种植物的LEA3蛋白具有相似的结构功能域。该蛋白含有5个完整的11个氨基酸组成的串联重复单元。这些特征均与第3组LEA蛋白的特征相符合。该研究结果为深入了解该基因的功能和旱麦草抗旱的分子机理提供了基础数据。

小麦的野生近缘植物——旱麦草属

旱麦草属最早提出于1851年。经本世纪30年代的形态分类研究和50～60年代的细胞学研究,基本确立了该属的分类地位和属下物种划分,但仍有一些分类问题未能解决。该属植物与小麦族内6个属的8个物种进行了成功的杂交,证明旱麦草属与这些属种的遗传关系较远。东方旱麦草与普通小麦已杂交成功,转移其外源种质的工作正在进行中。

旱麦草属物种高分子量麦谷蛋白亚基的检测与鉴定

利用SDS PAGE方法对旱麦草属 4个种 10份材料的高分子量谷蛋白进行了检测和鉴定。结果显示 ,旱麦草物种具有的高分子量谷蛋白亚基与普通小麦中发现的不一样 ,其迁移率存在较大差异 ,多数为 1条高分子量谷蛋白亚基 ,迁移率比Ax1基迁移率小 ;有的材料中没有检测到高分子量谷蛋白 ,在 10份材料中检测到 6种亚基变异。

短命植物东方旱麦草Rubisco大亚基基因(rbcL)的克隆及表达分析

利用PCR、DNA重组、原核与真核生物表达等技术从新疆短命植物东方旱麦草(Eremopyrum orientale)基因组中扩增出Rubisco大亚基基因rbcL(GenBank登录号为FJ346562),并构建了原核与真核表达载体pGEX4T-1-rbcL和pcDNA3-rbcL,随后分别在原核宿主BL21(DE3)和小鼠中进行了表达,并利用真核表达载体和纯化蛋白制备的抗体,对表达产物的特异性进行了Western印迹检测。结果表明:东方旱麦草的rbcL基因可读区包含1431 bp,与旱麦草rbcL基因的同源性达99.86%,推测编码476个氨基酸,分子量56 kD。该基因在BL21中以融合蛋白GST-RBCL形式表达并存在于包含体中,融合蛋白大小约为82 kD。RT-PCR检测到该基因在小鼠肝脏中的表达。利用真核表达载体与纯化融合蛋白进行联合免疫制备的RBCL抗体可与RBCL特异性地结合,这为短命植物东方旱麦草基因后续的免疫定位检测奠定了基础。

中国小麦族旱麦草属的研究

本文对国产仅有的４种旱麦草属植物：旱麦草Ｅｒｅｍｏｐｙｒｕｍｔｒｉｔｉｃｅｕｍ（Ｇａｅｒｔｎ．）Ｎｅｖｓｋｉ（２ｎ＝２ｘ＝１４）、毛穗旱麦草Ｅ．ｄｉｓｔａｎｓ（Ｃ．Ｋｏｃｈ）Ｎｅｖｓｋｉ（２ｎ＝２ｘ＝１４）、东方旱麦草Ｅ．ｏｒｉｅｎｔａｌｅ（Ｌ．）Ｊａｕｂ．ｅｔＳｐａｃｈ（２ｎ＝４ｘ＝２８）和光穗旱麦草Ｅ．ｂｏｎａｅｐａｒｔｉｓ（Ｓｐｒｅｎｇ．）Ｎｅｖｓｋｉ（２ｎ＝４ｘ＝２８）的系统分类、分布、染色体组构成和生物系统学关系进行了研究。它们分布于新疆天山山脉，Ｅ．ｏｒｉｅｎｔａｌｅ是由Ｅ．ｄｉｓｔａｎｓ与Ｅ．ｔｒｉｔｉｃｅｕｍ天然杂交，染色体加倍的双二倍体衍生而来。Ｅ．ｂｏｎａｅｐａｒｔｉｓ是由分布在伊朗、伊拉克、土耳其的二倍体Ｅ．ｂｏｎａｅｐａｒｔｉｓ和Ｅ．ｄｉｓ－ｔａｎｓ杂交形成的双二倍体衍生而来。旱麦草属与小麦族中的其他属之间的亲缘关系很远，染色体组的同源性很小。旱麦草属是在第四纪地中海气候形成后才逐渐分化形成的，起源于地中海—中亚区域。它的核型极端不对称，说明它在小麦族中处于更为进化的位置。

小麦族旱麦草属植物的RAPD研究初报

以来自我国新疆和中东地区的11份旱麦草属种质资源为材料，进行了随机扩增多态性DNA（RAPDs）分析。结果表明，旱麦草属植物在选定条件下每个反应可扩增形成4．9条带，每个引物在11份材料及2个普通小麦对照品种中可扩增出10．4条不同的谱带。该属植物与普通小麦的比较研究发现，二者之间的遗传进化关系较远，RAPD揭示的遗传相似系数仅为0．325～0．461。对11份旱表本属材料的多样性分析发现，表现多态性的条带占总扩增条带的85．7％，说明这些材料之间存在较丰富的遗传多样性。利用RAPD资料还确定了2份来自新疆的四倍体材料的物种分类。

东方旱麦草胚状体诱导和无性繁殖体系的建立

通过对东方旱麦草无菌种子脱分化培养、继代培养、再分化培养的研究,建立了东方旱麦草无性快速繁殖体系。结果表明:(1)2,4-D 2.0mg／1+KT0.2mg／1+肌醇100mg／1的MS培养基能促进东方旱麦草幼芽脱分化;(2)2,4-D 1.0 mg／1+KT0.3 mg／1+肌醇100 mg／1+天冬东150 mg／1并以麦芽糖代替蔗糖的MS培养基能促进东方旱麦草胚性愈伤组织、胚状体的产生;(3)胚状体在NAA0.1mg／1+大量元素110％的MS培养基上萌发生根.此体系为东方旱麦草快速繁殖提供了一条新途径.

普通小麦与东方旱麦草属间杂种的形态和细胞遗传学研究

本文对普通小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．ｅｖ．Ｆｕｋｕｈｏ，２ｎ＝６ｘ＝４２，ＡＡＢＢＤＤ）与东方旱麦草（Ｅｒｅｍｏｐｙｒｕｍｏｒｉｅｎｔａｌｅ（Ｌ．）Ｊａｕｂ．ｅｔＳｐａｃｈ，２ｎ＝４ｘ＝２８，Ｂ′Ｂ′Ｃ′Ｃ′）属间杂种Ｆ_１进行了形态和细胞遗传学方面的探讨。首先，在形态方面的研究表明：（１）杂种Ｆ_１植株生长旺盛，分蘖力强；（２）绝大部分性状如株高、穗长、芒长等介于双亲之间而呈中间型，少数性状如颖脊、颖壳茸毛可作为鉴别杂种的形态标记；（３）花粉粒空秕、无可染性，花粉高度不育，自交完全不结实。其次，从杂种Ｆ_１的细胞遗传学研究表明：（１）染色体平均构型为：２６．０９Ⅰ＋４．３６Ⅱ＋０．０９Ⅲ，二价体数目从０－７个均有分布，但大多数为棒状二价体；（２）每细胞平均交叉数为４．７８；（３）染色体臂平均配对频率（Ｃ值）为０．１７。由上可知，在普通小麦ＡＢＤ基因组与东方旱麦草Ｂ′Ｃ′基因组之间存在微弱的部分同源关系，或在东方旱麦草基因组中可能存在一种抑制普通小麦Ｐｈ基因作用的抑制因子（ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ）。

普通小麦×东方旱麦草属间杂种的产生及无性系的建立

本研究以普通小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．；２ｎ＝６ｘ＝４２，ＡＡＢＢＤＤ）为母本，以东方旱麦草（Ｅｒｅｍｏｐｙｒｕｍｏｒｉｅｎｔａｌｅ（Ｌ．）Ｊａｕｂ．ｅｔＳｐａｃｈ；２ｎ＝４ｘ＝２８）为父本，首次成功地获得了属间远缘杂种Ｆ１，其平均结实率为０．０８％。利用植物细胞工程技术，对杂种幼胚愈伤组织的诱导、胚性无性系的建立、植株再生、壮苗培养等，最终获得了生长正常的杂种Ｆ１植株。同时，通过对杂种幼胚愈伤组织、根尖细胞的细胞学观察，结果表明该杂种为真杂种，即２ｎ＝５ｘ＝３５（预期染色体数）的杂种细胞占主体；另外，因组培过程中发生了染色体数目的变异，故也有少量２ｎ＝２８－３４染色体数的细胞。以上杂种的获得为将旱麦草优异基因向小麦的转移奠定了基础。

种植密度对东方旱麦草生长与品质的影响

为探究不同种植密度对新疆北部春季野生牧草东方旱麦草(Eremopyrum orientale)生长与品质的影响,采用盆栽试验,设置了每盆3、6、10株的3个种植密度,分别约为100、200、335株·m^(-2),测定各种植密度下东方旱麦草的株高、叶长、叶宽、茎粗、分蘖数、生物量、粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维等指标,并进行差异分析。结果表明:东方旱麦草的株高、叶长、叶宽和群体生物量随着种植密度增加而增加;种植密度对茎粗、分蘖数、单株生物量和根冠比无显著影响(P> 0.05);东方旱麦草的粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量随着种植密度的增加而增加。综合考虑群体产量和牧草品质,10株·盆^(-1)(335株·m^(-2))种植密度下东方旱麦草在春季补饲中能够发挥更大的作用。

新疆禾本科短命植物旱麦草的营养器官解剖学研究

本文报导了禾本科短命植物的旱麦草[Eremopyrum triticrurm(cmerth)Nevshi]具有特殊的解剖结构,茎在抽穗时,仍具有实心的薄壁组织,此特点在禾本科中生植物中罕见.在根、茎、叶中皆有大型薄壁细胞.茎、叶的表皮细胞及根中柱鞘内的薄壁细胞,它们的细胞壁均增厚,起着机械支持作用.叶的栅栏组织发达,由 2～3层栅栏细胞组成,等面叶,属于C_4植物型,根、茎仅有初生结构,其内部结构简单.

旱麦草EtAP2基因的克隆及其对干旱胁迫的响应表达

以旱麦草(Eremopyrum triticeum)为实验材料,利用RT-PCR技术从旱麦草叶片中克隆了1个AP2/ERF家族基因,命名为EtAP2(GenBank登录号KX622583)。EtAP2基因含有1 128bp开放阅读框,编码375个氨基酸,相对分子质量40.87kD,等电点为5.36。多序列比对和进化树分析表明,该基因编码蛋白具有2个AP2保守结构域,与小麦AP2/ERF家族蛋白具有较近的亲缘关系。实时荧光定量PCR分析表明,15%PEG 6000模拟干旱胁迫可诱导EtAP2基因在根和叶中表达,且在根中对干旱胁迫的响应大于叶片。研究表明,EtAP2可能参与旱麦草对干旱逆境胁迫应答的调节。

新疆两种短命植物的染色体核型分析

本研究用常规根尖压片方法,研究了2种短命植物染色体数目、形态和核型。毛穗旱麦草(Eremopyrum distans)的染色体核型公式2n=4x=28=6m 22sm(2SAF)。第13对染色体短臂上有随体,长度0.80μm,核型为3A,属对称性核型。东方旱麦草(Eremopyrum orientale)的染色体核型公式:2n=4x=28=14sm(2SAT)14st(2SAT)。第1和第3对染色体的臂上有随体,长度均为1.00μm。核型为4A,属对称性核型。两种旱麦草均属4倍体植物。

野生植物资源旱麦草属研究及其重要特征

对旱麦草属[Eremopyrum(Ledeb)Jaub et Spach]植物的起源、分类、分布、属内各物种间的系统学关系、核型特点及其与小麦族中一些属的遗传关系进行了概述,旱麦草属的起源及核型特征说明旱麦草属植物是小麦族(Triticeae)中比较进化的物种。总结了旱麦草属的特征和优点,进一步说明旱麦草属植物可作为优异野生种质资源加以利用。