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。

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。

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。

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。

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 。

^(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。

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。

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。

扁穗牛鞭草组织浸出液对潜在混生种萌发及幼苗的影响

采用生物检测的方法研究了扁穗牛鞭草根、茎、叶水浸液对潜在混生种的化感作用。结果表明,扁穗牛鞭草根、茎、叶水浸液对牧草种子萌发的化感作用大体包括延迟和抑制萌发2种方式;不同浓度的化感物质对幼根和幼苗伸长的影响表现为促进、抑制或多种作用并存,0.100%和0.200%浓度的茎、叶水浸液使白三叶幼根扭曲畸变,0.200%浓度根水浸液使紫花苜蓿叶片变小皱缩。经初步试验表明,扁穗牛鞭草较理想的混生种是红三叶。

扁穗牛鞭草人工种群构件及生物量动态变化

测定扁穗牛鞭草(Hemarthriacompressa)人工割草地不同生长时期种群构件数量与分布、生物量结构变化,结果表明:在生育期内种群分蘖数呈现双“S”形变化,在再生初期与开花期二级分蘖数量大于一级分蘖,决定产量的一级分蘖在株高50cm时,数量达最大值3640蘖/cm,到孕穗期(株高约80cm)降为2840蘖/cm;单蘖与叶片数均呈双“S”形变化;单蘖叶面积呈“厂”形变化,而叶面积呈现出典型的双“S”形变化;单蘖和叶片生物量分别呈“n”和双“S”形变化;茎的数量与分蘖数变化一致,单蘖和茎生物量并非同步呈双“S”形变化;地上生物量在生育期内呈“S”形变化;牧草质量呈“直线”形下降。

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。

扁穗牛鞭草与紫花苜蓿混播草地生物量和种间竞争的动态研究

研究了单播和混播扁穗牛鞭草与紫花苜蓿草地生物量、分蘖变化及种间竞争的动态。结果表明,单播扁穗牛鞭草的生物量在后3次测定时显著地高于其它处理(P<0.05);B混播组合的扁穗牛鞭草与紫花苜蓿之间既存在共生关系又存在拮抗关系,而在C和D混播组合中,扁穗牛鞭草与紫花苜蓿之间均存在较明显的拮抗关系;B混播组合的扁穗牛鞭草竞争率均大于紫花苜蓿竞争率,说明扁穗牛鞭草的竞争力强于紫花苜蓿,而D混播组合中两种牧草的竞争情况正好与之相反;总之,以扁穗牛鞭草75%+紫花苜蓿25%的混播组合表现最好。

扁穗牛鞭草新品种选育及栽培技术

1997～1999年在四川雅安青衣江江滩采集野生扁穗牛鞭草,通过无性系选择选出新品系H2003-5;2003～2006年,在雅安市四川农业大学草学系基地进行品比试验;2006～2008年,在四川雅安、洪雅、南充和重庆荣昌参加区域试验和生产试验;2009年经全国草品种审定委员会审定通过,作为野生栽培驯化品种登记,命名为"雅安"扁穗牛鞭草。新品种产草量高,适应性强,是优良的多年生暖季型牧草,适合在长江中下游地区种植。

光皮桦木-扁穗牛鞭草复合模式细根草根生物量及空间分布

通过研究四川洪雅县光皮桦木与扁穗牛鞭草复合模式细根、草根生物量,探讨该模式地下部分空间分布格局。结果表明,水平分布上各径级的细根与草根差异较小,0～1mm活细根生物量与草根水平分布增长曲线有一定重合,表现为:100cm>150cm>50cm;直径1～2mm活细根在水平分布上呈"V"型分布规律,水平分布变化为:50cm>100cm>150cm。在垂直分布上则差异显著,0～1mm活细根在上层(0～10cm)生物量占总根量的63.73%左右,细根生物量在整个上层(0～10cm)占比例达40.02%,中、下层占59.98%;扁穗牛鞭草草根有81.27%分布于上层,即草根上层对草根总生物量贡献最大。0～1和1～2mm细根、草根的年动态增长曲线变化规律一致,显示为同步增长和同步减少;从空间分布变化显示,光皮桦木与穗牛鞭草在0～10cm的土层存在一定生长竞争,在中、下层则竞争较小。因此,光皮桦木与扁穗牛鞭草复合模式地下部分空间分布及养分种间利用表现物种间的互利现象,存在明显的共生关系。

干旱对扁穗牛鞭草生长、营养及生理指标的影响

西南地区干旱频繁,当地的主栽牧草—扁穗牛鞭草经常遭受干旱危害。试验设置正常供水,轻度、中度和重度干旱4种处理,盆栽试验研究了干旱对牛鞭草生长、营养和生理指标的影响。结果表明:中度和重度干旱显著抑制地上部生长,生物量减少20%～34%,但对地下部无显著影响,致使根冠比提高,有益于增强抗旱性。干旱条件下,氮、磷、钾吸收量显著减少,可能与根系活力降低有关。干旱降低了地上部的养分积累量,但对地下部养分积累量无显著影响,说明干旱改变了植株体内的养分分布。值得注意的是,干旱显著提高了根系含钾量,最高增加了36%,这有益于提高根细胞渗透压,增强水分吸收能力。此外,干旱不同程度地降低了叶片相对含水量、叶绿素含量和根系活力,可能是造成光合速率降低、养分吸收减少、生物量降低的原因之一。在其他生长和生理指标未发生显著变化的情况下,脯氨酸含量增加了约1.7倍。可以认为脯氨酸的积累可视为植物对干旱,尤其是轻度干旱产生的一种保护性生化反应。

干旱胁迫与复水对牛鞭草生长发育的补偿效应研究

试验设置正常浇水、轻度、中度和重度干旱4种处理,盆栽研究了牛鞭草干旱胁迫与复水的补偿效应,为其水分管理提供科学依据。结果表明,轻度干旱对牛鞭草生长无显著影响;恢复供水后第12天,牧草产量轻度干旱〉正常供水≈中度干旱〉重度干旱,轻度干旱的牧草产量比正常供水增加11.47%。在轻度和中度干旱条件下,牛鞭草含氮量显著高于正常供水,复水后第12天与正常供水相似。说明适度干旱后复水不影响甚至提高牛鞭草产量和蛋白质含量。在干旱条件下,牛鞭草根冠比增加,含钾量提高,脯氨酸积累;但硝酸还原酶和根系活力下降,磷、钾吸收量减少,中~重度干旱吸氮量降低。干旱后恢复供水,叶片相对含水量、脯氨酸含量和硝酸还原酶活性迅速恢复正常,叶绿素含量逐渐提高,根系活力在复水12d时高于正常供水。复水产生的这些生理补偿效应有益于氮素同化,养分吸收和光合作用,使植株恢复正常的新陈代谢和生长发育。在人工栽培牛鞭草的过程中,充分利用这种补偿效应可节约用水,减轻旱害,提高产量品质。

扁穗牛鞭草水浸液化感作用及化学成分分析

研究了扁穗牛鞭草根、茎、叶水浸液对白三叶、红三叶种子萌发及幼苗生长的化感作用,并用GC-MS鉴定了根、茎、叶水浸液中所含有的有机化合物。结果表明:扁穗牛鞭草根、茎、叶水浸液对2种种子的萌芽都有延迟和抑制作用。茎、叶水浸液抑制了2种豆科植物幼根的生长,而促进了幼苗的生长。从2种豆科植物的整体生长形态上,扁穗牛鞭草水浸液对白三叶的影响作用更强。在根、茎、叶水浸液中分别鉴定到20、18、26个化合物,主要是苯甲醛、苯甲酸、棕榈酸、2,4-二叔丁基苯酚、亚油酸、肉豆蔻酸等。

中国西南区扁穗牛鞭草种质遗传多样性的SRAP分析

本研究采用SRAP标记对主要来自中国西南地区(四川,重庆,贵州和云南)的43份扁穗牛鞭草种质资源的遗传多样性进行了分析。试验筛选出了11对引物组合对43份供试材料进行扩增,共获得153条带,其中多态性条带140条,多态性条带比率为91.50%,平均每对引物扩增出条带13.91,多态性条带12.73。实验数据结果表明,43份扁穗牛鞭草材料间的遗传相似系数(GS)为0.565～0.992,平均值为0.723,表现出了丰富的遗传多样性。聚类分析结果表明,各供试材料间的聚类与其地理来源以及形态特征类型具有一定的相关性。同时,主成分分析结果能够直观的反映了各种质间的遗传关系。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总遗传变异的85.99%存在于类群内,仅有14.01%的变异存在于类群之间,类群间的分化系数ΦST=0.140。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。