高牛鞭草(Hemarthria altissima)及其近缘种种质资源SCoT多样性分析

利用SCoT标记对来源于四大洲的46份牛鞭草（Hemarthna spp.）种质资源[包括36份高牛鞭草（Hemarthria altissima）、8份扁穗牛鞭草（Hemarthria compressa）及2份Hemarthria uncinata]的遗传多样性和亲缘关系进行了研究.从48条SCoT引物中筛选出条带清晰、多态性好和重复性好的22条,对46份牛鞭草（Hemarthria spp.）种质资源进行扩增.结果表明：共获得597条带,多态性比率（PPB）为89.1％,平均每条引物扩增多态性条带24.3条,多态信息含量（PIC）范围为0.443 ～0.877,平均0.623.46份牛鞭草种质资源平均Nei＇s基因多样性指数为0.273,平均Shannon信息指数为0.486,表明46份牛鞭草种质资源具有丰富的遗传多样性.供试材料间的遗传相似系数介于0.611～0.943之间,聚类分析和主成分分析结果高度相似,基本将供试材料按牛鞭草种类及地理来源分为4大类,表明46份牛鞭草种质资源的遗传多样性与牛鞭草种类及其地理来源具有一定的相关性.可见,SCoT能用于牛鞭草种质资源遗传多样性研究,是一种有效的分子标记.本研究将有利于牛鞭草种质资源的收集及评价利用.

克隆植物扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)有性生殖投入差异性分析

通过测定有性生殖投入持续时间、投入频度与强度、投入分配表现、投入量、投入收益等指标,对60份野生扁穗牛鞭草有性生殖投入进行了比较分析,同时对生殖投入量与茎叶生物量、海拔高度进行相关性分析,结果表明：生殖投入开始时间差异达25d,投入持续时间变异范围为32-116d;匍匐茎投入频度变异范围为0-100%,投入强度变异范围为0-6.20,直立茎投入频度变异范围为0-95.56%,投入强度变异范围为0-5.60,变异系数都在75%以上;投入表现分配差异的顺序为：花序柄长〉花序厚〉花序宽〉花序轴长〉小花数/花序;绝对投入量变异范围为0-450g,变异系数高达192.24%,相对投入量变异范围为0-20.12%,变异系数高达327.48%;绝对投入量与茎叶生物量呈一定的正相关（r=0.12）,而相对投入量与茎叶生物量则呈一定的负相关（r=-0.03）;来自高海拔地区的材料绝对投入量较低（r=-0.07）,而相对投入量较高（r=0.25）;所有材料的投入收益为零。

水体溶氧影响陆生植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和牛鞭草(Hemarthria altissima)对完全水淹的耐受力

溶氧是水环境中一个重要的环境因子,为了探讨水中的溶氧含量水平是否会对陆生植物的耐淹能力造成影响,研究了陆生植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和牛鞭草(Hemarthria altissima)在遭受不同溶氧含量水体完全淹没后的生长表现、存活情况和非结构碳水化合物的变化。实验结果表明:(1)水体中的溶氧含量显著影响了处于完全水淹环境中的喜旱莲子草和牛鞭草的存活。受高溶氧水体完全水淹的喜旱莲子草和牛鞭草主茎的完好程度和存活叶的数量均显著高于遭受低溶氧水体完全水淹的喜旱莲子草和牛鞭草,喜旱莲子草和牛鞭草在高溶氧水体完全水淹后的生物量比低溶氧水体完全水淹后要高;(2)水体中的溶氧含量显著影响了处于完全水淹环境中的喜旱莲子草和牛鞭草的生长,受高溶氧水体完全水淹的喜旱莲子草主茎伸长生长和不定根生长显著强于受低溶氧水体完全水淹的喜旱莲子草,在不定根的生长上牛鞭草也具有同样的表现。(3)高溶氧水环境有利于减小被完全淹没的喜旱莲子草和牛鞭草的碳水化合物消耗,两种植物在受高溶氧完全水淹后体内具有的非结构性碳水化合物含量均比受低溶氧完全水淹后高。(4)喜旱莲子草比牛鞭草能更好地耐受完全水淹,当处于低溶氧完全水淹时表现得更为明显,本研究表明入侵物种喜旱莲子草比本地物种牛鞭草具有更强的环境适应能力和水淹耐受能力。

湿地植物假俭草和牛鞭草的解剖结构和组织化学特性研究

假俭草和牛鞭草是2种分布于江汉平原地区并能在旱生和水湿环境中生长的湿地植物,适应江汉平原地区的季节性洪水,在长江流域各种退化湿地和消落带的植被修复中耐水淹植物的筛选发挥重要作用。为探索假俭草和牛鞭草环境适应性结构(通气组织和质外体屏障结构)和解剖结构差异所体现的耐水淹能力倾向,研究了两个物种根、茎解剖结构与组织化学特性。运用植物解剖切片法、组织化学染色定位法,在显微镜下观察拍照,结果表明:1)假俭草和牛鞭草具有适应湿地环境的解剖结构特征,是典型的湿地植物。这些结构特征包括通气组织(茎部气腔和根部裂-溶生性通气组织)和质外体屏障(内皮层、外皮层、栓质化组织和角质层)等。假俭草和牛鞭草的不定根都具有内皮层和外皮层,其细胞壁上都有木栓质和木质素沉积。2)牛鞭草的茎具有栓质化和木质化周缘厚壁机械组织层和维管束鞘细胞以及髓腔;而假俭草的茎仅有木质化周缘厚壁机械组织层、厚壁机械组织环和维管束鞘细胞,以及髓腔和皮层气腔。牛鞭草匍匐茎和根状茎均具连续的栓质化周缘厚壁机械组织层和维管束鞘,而假俭草匍匐茎的周缘厚壁机械组织层仅木质化且是不连续的,从而推测牛鞭草比假俭草适应更高强度的淹没环境。

牛鞭草属种质资源及育种研究

牛鞭草属植物分布较广,种类较多,全世界有近20个种,我国有4个种,即:扁穗牛鞭草(Hemarthriacompres-sa)、牛鞭草(H.altissima)、长花牛鞭草(H.longiflora)、小牛鞭草(H.protensa)。牛鞭草属资源大多数是优良牧草,在许多国家都开展了资源收集和新品种培育工作,中国育成了"广益"、"重高"2个品种,美国育成了著名的Redal-ta,Greenalta,Bigalta,Floralta等4个品种,这些品种在亚热带湿润区草地畜牧业中发挥着重要作用。笔者结合多年的研究工作,对国内外牛鞭草种质资源的分类、分布、杂交育种、遗传多样性研究进展情况和新品种培育工作进行了总结和探讨,以便为牛鞭草资源的进一步研究利用提供参考依据。

长期完全水淹对4种三峡库区岸生植物存活及恢复生长的影响

地瓜藤(Ficus tikoua)、荻(Triarrhena sacchariflora)、牛鞭草(Hemarthria altissima)和狗牙根(Cynodon dactylon)是三峡库区常见的岸生植物,自然分布于河岸带不同垂直高程的地段。为了明确它们在成库后"三峡库区消落区"长期完全水淹条件下的存活和生长情况,实验设置对照(不进行水淹,常规供水管理)和完全水淹两个处理,30、60、90、120、150和180d6个水淹时间水平,研究了4种植物在完全水淹条件下的存活、生物量变化和恢复生长。结果发现:1)4种植物在完全水淹条件下的存活率与其在河岸带上的垂直分布高程密切相关。分布于距江面高程较高的河岸段的地瓜藤植株,在全淹30d后就全部死亡;分布在中高程河岸段的荻在全淹150和180d后全部死亡;可以分布于低高程河岸段的牛鞭草和狗牙根,淹没180d后存活率分别为90%和100%。2)全淹抑制了荻、牛鞭草和狗牙根的生长,总生物量增量显著低于对照植株。与水淹0d相比,全淹处理植株的地上部分生物量显著降低,荻在全淹60和120d后,地下部分生物量显著降低,但牛鞭草和狗牙根的地下部分生物量与水淹0d水平相比无显著差异。3)水淹处理结束后,存活的荻、牛鞭草和狗牙根植株都能很好地恢复生长。在恢复生长过程中,全淹30、60和90d后,荻、牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率与对照植株无显著差异,全淹120、150和180d后,牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率显著高于对照植株。全淹处理的荻、牛鞭草和狗牙根植株的总叶片数相对生长速率始终显著高于对照植株。遭受长期完全水淹后,植株在有限的营养储备条件下,快速产生叶片以迅速积聚光合产物可能是植物更为优化的恢复生长方式。

野生扁穗牛鞭草无性系构件组成及生物量结构变异性

对60份野生扁穗牛鞭草的无性系种群构件数量、质量性状及生物量结构进行比较分析,结果说明:不同种群构件性状与数量呈现出变异性,叶长、叶宽、单蘖叶片数、无性系叶片数的变异系数分别为24.95%、20.00%、14.12%、43.56%;茎直径、节直径、节间长、单蘖节数、直立茎长度、匍匐茎长度、直立茎数、匍匐茎数的变异系数分别为21.11%、22.42%、20.10%、12.14%、46.73%、20.14%、72.76%、37.97%;根系深度、根系分布范围、分蘖面积的变异系数分别为19.81%、37.65%、33.68%;花序长、花序宽、花序厚、单蘖花序数、直立茎生殖蘖比例、匍匐茎生殖蘖比例的变异系数分别为13.33%、13.42%、14.80%、36.10%、118.96%、81.44%。不同种群构件生物量结构变异性丰富,叶生物量、茎生物量、根生物量、花序生物量变异系数分别为78.51%、91.66%、45.64%、192.24%;构件的数量差异高于性状差异,无性系种群差异主要体现在分蘖能力与空间拓展能力上。野生资源生态型变异性和对环境的适应性,为优异性状选择、品种选育、资源开发利用提供了丰富的物质基础。

秋季补播多花黑麦草对扁穗牛鞭草草地产量、质量和植物组成的影响

本试验研究秋季补播多花黑麦草对扁穗牛鞭草草地产量、质量和植物组成的影响,为川西南丘陵山区及类似地区冬春季增加青绿饲料的供应提供最佳方案。结果表明,补播能显著增加产草量(P<0.05),补播时间显著影响牧草产量(P<0.05),早期补播(10月10日)牧草总产量达13254.6kg/hm2DM,利用时间比其他补播时间提前2周。多花黑麦草补播量为22kg/hm2时,牧草产量最高(13080.7kg/hm2DM),粗蛋白产量比不补播处理增加750.9kg/hm2DM。补播改变了'广益'扁穗牛鞭草草地中的优势植物种类,在冬春季以多花黑麦草为主(占56%),并能有效抑制杂草。由此建议,在生产中采用22kg/hm2的补播量,于10月10日前后播种,可提高'广益'扁穗牛鞭草草地全年牧草产量。

扁穗牛鞭草种质遗传多样性的ISSR分析

用ISSR标记对来自中国西南地区（四川、重庆、贵州）的28份扁穗牛鞭草材料的遗传多样性进行了检测.从96个ISSR引物中共筛选出13个多态性明显、反应稳定的引物.28份材料的DNA共扩增出129条谱带,平均每个引物扩增出9.9条带,多态性条带比率达84.2%.材料间遗传相似系数为0.466～0.980,表现出丰富的遗传多样性.通过聚类分析和主成分分析,将28份扁穗牛鞭草分为两大类,同一地区的扁穗牛鞭草品种（系）基本聚在同一类,呈现出一定的地域性分布规律.

水分胁迫下扁穗牛鞭草根系保护酶活性变化

在水分胁迫下,以国审扁穗牛鞭草品种广益和重高为材料,研究2种牧草根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量变化情况。结果表明,在水分胁迫期间,广益和重高扁穗牛鞭草根系MDA含量和SOD、POD、CAT活性迅速升高,在14d时达到最大值,之后MDA含量和3种保护酶活性均出现大幅度下降。研究还表明,初期MDA含量上升主要是由水分胁迫引起的,而3种保护酶活性的上升则主要是MDA含量上升所致。14d后MDA含量和3种保护酶活性的下降可能是由于2种扁穗牛鞭草在渡过干旱阈值期后,表现出一定耐受性和适应性。在研究期间,重高扁穗牛鞭草根系MDA含量始终高于广益,综合2种扁穗牛鞭草萎蔫和枯萎状况,表明广益扁穗牛鞭草抗旱能力大于重高扁穗牛鞭草。

牛鞭草品种EST-SSR指纹图谱构建及遗传多样性分析

为探讨牛鞭草（Hemarthria spp.）品种间的遗传多样性,从86 对EST-SSR 引物中筛选出8 对引物对牛鞭草属6 个品种进行指纹图谱的构建及遗传多样性分析.结果表明,8 对EST-SSR 引物对牛鞭草属6 个品种共扩增出193 条清晰条带,多态性条带161 条,多态性比例为83.4%.每条引物的多态信息含量（PIC）为0.480 ~ 0.695,平均为0.602.UPGMA 聚类分析表明,牛鞭草属6 个品种在相似系数为0.652 处可分为两大类群.8 对EST-SSR 引物均能将6 个品种完全区分开,以3 对EST-SSR 引物扩增的电泳图谱为基础,建立了牛鞭草属6 个品种的指纹图谱标准模式图,每个品种都有唯-的指纹图谱.牛鞭草属6 个品种的平均Nei’s 基因多样性指数为0.333,平均Shannon 信息指数为0.496,品种间的相似系数介于0.399 ~ 0.782 之间.可见,牛鞭草属植物品种的遗传多样性较丰富,种间差异明显.

三种水库消落带草本植物对完全水淹的适应机制研究

为了解虉草(Phalaris arundinacea)、牛鞭草(Hemarthria altissima)和狗牙根(Cynodon dactylon)3种水库消落带草本植物在完全水淹条件下的生理生态适应机制,对这3种植物的生态指标(枝条、叶和生物量)和生理指标(可溶性糖、淀粉和根系活力)的动态变化特征进行了研究。结果表明:在完全水淹条件下,虉草、牛鞭草和狗牙根都不产生新的枝条,它们通过减少总叶数、总叶长和生物量的方式来适应水淹环境。虉草和狗牙根通过减缓枝条生长速率来适应水淹环境,而牛鞭草则是通过先加快生长后抑制生长来保存活力。虉草、牛鞭草和狗牙根均以少量的碳水化合物(可溶性糖和淀粉)消耗,降低根系活力等方式来适应长期的水淹环境。3种草本植物的水淹耐受能力由大到小依次为狗牙根、虉草、牛鞭草。

无性繁殖扁穗牛鞭草基株分蘖形成及生长特点

通过对 3份扁穗牛鞭草材料的无性繁殖基株在不同生长发育阶段的分蘖形成及其生长特点进行研究 ,结果表明 :无性繁殖牛鞭草苗期分蘖的产生表现出明显的节律性 ,种植后 5～ 7d、2 3～ 2 6d、4 1～ 4 5d分批形成分蘖 ,长到 15～ 2 0cm时 ,都转向横向生长。再生分蘖开始表现为纵向生长 ,随着株高的增加 ,逐渐匍匐转为横向生长 ,基株横向扩展高于纵向扩展的速度 ,致使基株的形态发生变化 ,增加了基株的移动性、使其能获取更多的空间和资源。在水分、温度、光照不适宜的条件下 。

扁穗牛鞭草生产及利用的发展现状和潜力

三峡库区具有丰富的草地资源和旅游资源,但人多耕地少,土地贫瘠,自然地理条件和农业生产条件差,是我国贫困区、县分布最集中的地区之一。为了振兴库区草地畜牧业发展,大力推广种植扁穗牛鞭草具有十分重要的意义。

^(60)Co-γ辐射扁穗牛鞭草剂量筛选及表型变异研究

以牧草型‘雅安'扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa‘Ya'an')和草坪型‘H055'扁穗牛鞭草(H.compressa‘H055')为材料,用^()60Co-γ射线分别照射种茎,研究其形态变异及变异的适宜射线剂量.旨在为扁穗牛鞭草辐射诱变育种提供基本信息。结果表明:诱变材料的存活率随辐照剂量增加而降低,‘雅安'扁穗牛鞭草种茎适宜诱变剂量为80~1 00 Gy,‘H055'扁穗牛鞭草种茎适宜诱变剂量为70~90 Gy;辐射当代材料在植株形态性状上发生了较明最变异,其变异频率分别为47.5%和37.5%。并获得75%叶片变小、株高变矮、茎变细的草坪型‘H055'扁穗牛鞭草优异种质和10%植株变高的牧草型‘雅安'扁穗牛鞭草突变体,表明辐射育种方法更适合于草坪型扁穗牛鞭草的选育。

利用EST-SSR标记分析西南扁穗牛鞭草种质的遗传多样性

利用禾谷作物EST-SSR标记对采自我国西南地区的40份野生扁穗牛鞭草和3份扁穗牛鞭草国审品种的遗传变异和亲缘关系进行了研究。试验筛选出23对引物对43份供试材料进行扩增,共获得323条带,其中多态性条带261条,多态性条带比率(PPB)达80.4%,多态信息含量(PIC)为0.354～0.500,平均值为0.474,遗传相似系数(GS)为0.690～0.913,表现出丰富的遗传多样性。聚类分析结果表明,各供试材料间的聚类与其地理来源及形态特征具有一定的相关性。5个扁穗牛鞭草地理类群间的分子方差分析(AMOVA)揭示了供试的扁穗牛鞭草类群内的遗传变异占总变异的95.32%,类群间变异占总变异的4.68%。表明禾谷作物的EST-SSR能用于扁穗牛鞭草遗传多样性研究,是一种有效的分子标记。本研究结果为扁穗牛鞭草种质的收集、利用及育种提供了理论依据。

‘广益’扁穗牛鞭草花粉特性及结实性研究

对‘广益’扁穗牛鞭草不同部位小花花粉活力、形态、自花授粉花粉管在柱头上的萌发及自然结实率进行了观察。结果表明,‘广益’扁穗牛鞭草花粉粒形状大多为球形,少数为长球形,极面观和赤道面观大多为近圆形、圆形。花序不同部位小花花粉活力不同,顶部最高,中下部位低。已萌发的花粉管尖端分叉、盘绕在柱头表面、尖端膨大等异常现象对‘广益’扁穗牛鞭草自交亲和性有很大影响。其自然结实率仅为1.17%,该研究结果可为扁穗牛鞭草人工授粉和实行杂交育种等研究提供参考依据。

西南地区扁穗牛鞭草种质资源抗锈病能力初步研究

利用7级的分级标准，调查分析了西南地区60份野生扁穗牛鞭草种质资源抗锈病能力及其感病级与材料来源及植株性状的相关性。结果表明，种质资源抗锈病能力存在着多样性，发病率、严重度、病斑数的变异范围分别为1％～100％，0．01％～86．67％和0．33％～86．67％，变异系数分别为57．97％，101．39％和89．20％；感病1～7级分别占供试材料的22．41％，12．06％．8．62％．17．24％，13．79％，20．68％和5．17％；高抗（HR）、抗病（R）、中抗（MR）、中感（MS）、感病（S）、高感（HS）型分别占22．41％，12．06％，8．62％，17．24％，13．79％和25．85％；抗锈病能力与材料来源地的海拔呈显著负相关；与植株叶长呈极显著负相关，与叶宽呈显著正相关；与植株生殖枝比例呈显著正相关。因此，应当加强病原菌及致病机理、侵染循环、病害流行发生规律、防治方法的研究。西南地区为扁穗牛鞭草抗病性状、抗病基因的选取和抗病品种选育提供了丰富的遗传资源基础。

华西雨屏区几种牧草的水土保持能力研究

通过坡面人工径流小区的定位观测,对几种牧草地与农耕地和裸地的产流产沙特征以及各种牧草的全年生物量进行测定、分析与比较,结果表明:(1)牧草的覆盖度对水土流失有至关重要的影响。覆盖度较好的小区的径流深及产沙量较低,在降雨集中的季节保持较高的牧草覆盖度是减少水土流失的重要途径之一。(2)扁穗牛鞭草小区在全年和次降雨中的产流产沙量均为最少,小区全年径流深237.6 mm,为裸地的66.4%,为农耕地的58.1%;全年侵蚀模数为121.44 t/(km2.a),仅为裸地的15.7%,为农耕地的31.8%。在对7月24日次降雨的观测表明扁穗牛鞭草小区径流量为1 992 L,为裸地的57.5%,为农耕地的77.7%;产沙量为1.04 kg,为裸地的16.6%,为农耕地的50.1%。(3)在7月25日次降雨中扁穗牛鞭草小区的径流量、泥沙量及地表径流中的N,P,K含量较低,且受降雨强度的影响最小。(4)扁穗牛鞭草全年生物量为71 760 kg/hm2,明显高于其它各草种。

草坪型扁穗牛鞭草种质资源的坪用价值初步评价

采用景观-性能-应用适合度的综合评价体系,以暖季型狗牙根和冷季型高羊茅为对照,分春季、夏季、秋冬季对西南地区扁穗牛鞭草坪用性状和使用性能进行评价,结果表明:春季草坪景观质量H050、H049的坪用性状好于对照;夏季H036、H049、H011坪用性状好于对照;秋冬季H036、H049表现好于对照;综合一年的表现进行指标权重分析,H036、H049得分分别为17.60和18.08,可作为过渡性气候区建植观赏草坪、游憩草坪、运动草坪、保土草坪的优质材料进行开发利用。