偃麦草属植物种质资源研究进展

偃麦草属植物是我国干旱半干旱地区重要的优质乡土草资源,也是防风固沙、水土保持和改良盐碱地的理想植物。本文重点梳理和论述了偃麦草属植物种质资源细胞染色体倍性和核型及同工酶特性、非生物逆境胁迫响应及抗逆性评价、优异功能基因(抗旱耐盐基因、耐低磷营养胁迫基因、抗病基因等)挖掘及功能解析、新种质创制和新品种培育等的研究成果与进展,旨在为偃麦草属植物种质资源的深度开发利用奠定重要科学基础。

偃麦草属植物种质材料苗期耐盐性综合评价

采用温室苗期模拟NaCl盐分胁迫方法,对来自于21个国家的偃麦草属8个植物种34份种质材料苗期的叶片相对含水量、相对电导率、脯氨酸、K+/Na+、相对生长速度变化率、耐盐系数、存活率和出现盐害到死亡的时间等指标进行测定与分析,并对偃麦草属植物种质材料苗期的耐盐性进行综合评价。结果表明,上述指标均是偃麦草属植物种质材料苗期耐盐性评价的有效指标。且通过对0.9%NaCl浓度下的各项指标进行综合聚类,可将34份偃麦草属植物种质划分为3个耐盐级别,即耐盐种质有ER030、ER035、ER041、EE011、EE014、EE017、EE023、EE026、EE047、EH001、EH002和EPU02;中度耐盐种质有ER008、ER014、ER027、ER032、ER037、ER038、ER044、ER045、EE007、EE027、EJ001、EPO02、EPO03和EPO04;敏盐种质有ER028、ER033、ER036、ER039、EE022、EJ003、EL001和EI022。

偃麦草属植物苗期耐盐性指标筛选及综合评价

对10份自国外引进的野生偃麦草属种质材料在不同梯度NaCl胁迫下,测定存活率、K+/Na+、丙二醛含量、脯氨酸含量等12项指标,进行相关分析、主成分分析、隶属函数法和通径分析。结果表明,1)筛选出存活率、K+/Na+、丙二醛含量、脯氨酸含量、生长胁迫指数、相对生长速度6个可以对偃麦草属植物耐盐性进行评价的指标;2)根据耐盐综合评价值(D)得出材料耐盐性排序为ZXY04P-6>ZXY04P-210>ZXY04P-29>ZXY04P-490>ZXY04P-176>ZXY04P-103>ZXY03P-271>ZXY04P-157>ZXY03P-444>ZXY03P-289;3)10个材料的耐盐性预测值(VP)与综合评价值(D)极显著相关。

21份偃麦草属牧草苗期耐盐性评价

对21份国外引进的野生偃麦草属种质材料在不同梯度NaCl胁迫下,通过存活率、株高、根茎比、生长胁迫指数和叶片伤害率的测定,利用主成分分析法和隶属函数法,综合评价其耐盐性。结果表明:随着盐浓度增大,偃麦草属材料除伤害率外,其它指标与对照相比均有所下降。根据综合评价值可知,其耐盐性由强到弱为ZXY03P-388,ZXY03P-349,ZXY03P-433,ZXY04P-210,ZXY04P-257,ZXY04P-77,ZXY03P-463,ZXY03P-480,ZXY04P-25,ZXY03P-368,ZXY03P-491,ZXY04P-176,ZXY04P-29,ZXY04P-490,ZXY04P-6,ZXY03P-444,ZXY04P-103,ZXY03P-318,ZXY03P-271,ZXY03P-289,ZXY04P-157。

偃麦草属植物种间苗期抗旱性评价

采用温室模拟干旱胁迫-复水法,对收集自6个国家的10种偃麦草属植物的种间苗期抗旱性进行综合评价,分别于干旱胁迫开始前(CK),连续干旱胁迫7,14,21,28,35d,以及复水7d后,对其叶片相对含水量(RWC)、相对电导率(REC)、脯氨酸含量(Pro)、丙二醛含量(MDA)、可溶性糖含量(SSC)5个抗旱生理指标,以及干旱胁迫到35d时复水7d后的植株平均存活率(ASR)进行测定分析,并采用欧氏距离法进行5个生理指标的综合聚类分析,可将10个植物种划分为3个抗旱等级,即相对抗旱的包括:ET001、EPU02、EJ003和EH001;中等抗旱的包括ES001、EE013和EC002;相对旱敏感的包括:ER037、EL001和EI022。

偃麦草属种质资源在普通小麦育种中的应用现状简介

小麦作为我国最主要的粮食作物之一,其品质和产量的稳步提高对国家粮食安全起着极其重要的作用。偃麦草属作为小麦属的近缘属,具有很多普通小麦本身所不具备的遗传特性。控制这些特性的基因对改良普通小麦的抗性和品质等方面具有重要作用。本研究就偃麦草属种质资源在普通小麦远缘杂交育种中的应用现状进行了总结,涉及利用偃麦草属创制育种材料的研究和偃麦草属在改良小麦特性育种方面的应用。在后者中,分别从偃麦草属中的一些物种在小麦抗病、提高小麦抗逆境性能和改良小麦谷蛋白品质育种等方面进行了简介。结果表明,引入偃麦草属中的一些种的新的抗病基因,如抗条锈病的基因,抗黄矮病的基因以及抗赤霉病的基因等,发现其后代出现有优良的抗相关病的突变体,而且通过偃麦草与普通小麦的杂交及回交转育工作,获得了抗旱和耐胁迫的品质比较优良的小麦品种,偃麦草属在改良小麦谷蛋白品质方面有一初步介绍。

偃麦草属植物叶片表皮形态与结构研究

于2008年6月初对偃麦草属12个植物种15份种质材料抽穗期的叶片表皮形态与结构进行了扫描电镜观察,旨在通过形态解剖结构特点的分析,为该属植物的分类鉴定提供科学依据。结果表明:所有材料上表皮都具有长细胞和气孔器细胞;除EE009、EE022、EI021、EI029、EPY002、EC002、EH001、ES001外,都含有乳突,呈斑泡状、圆头状或倾斜状;刺毛存在于除EC002、EE009、EE022、EJ001、EPO004、EPY002外的其他所有种;短细胞马蹄形或椭圆形,仅存在于EB001、EC002和EL001中;大毛仅在EJ001和ES001中发现;从横切面看,脉间普遍存在泡状细胞,且EB001、EH001、EPY002泡状细胞下陷形成"绞合细胞",其余均不下陷;维管束鞘2层,纤维分布在维管束的上下方,与维管束连接。然后,利用15份种质材料的10个叶片表皮的形态指标进行欧氏距离聚类分析,将其分为6类,较好地反映出各种质材料亲缘关系的远近。

偃麦草属植物种质材料不同耐盐群体生理指标分析

采用温室苗期模拟NaCl盐分胁迫方法,对来自于21个国家的偃麦草属8个植物种34份种质材料苗期的叶片相对含水量(RWC)、相对电导率(REC)、脯氨酸(Pro)、K+/Na+、相对生长速度变化率、耐盐系数、存活率和出现盐害到死亡时间等指标进行测定,且将0.9%NaCl浓度下的各项生理指标变化率和生长指标测定值,利用欧氏最大距离聚类分析,将34份偃麦草属植物种质划分为3个耐盐群体(级别):即耐盐种质、中度耐盐种质、敏盐种质。在此基础上,对NaCl胁迫下的RWC、REC、Pro和K+/Na+等生理指标进行比较分析,结果显示:随着NaCl胁迫浓度的增加,不同耐盐群体的偃麦草属植物种质材料叶片的各项生理指标表现出不同的变化趋势,其中REC、Pro、Na+均呈逐渐增加趋势,而K+、K+/Na+和RWC则呈逐渐下降趋势,但当NaCl浓度上升至1.2%时,与对照(CK)相比,耐盐种质的REC、Pro和Na+分别增加了121.83%、29.25倍和145.45%,K+、K+/Na+和RWC分别下降了26.89%、74.26%和16.40%;而敏盐种质的REC、Pro和Na+分别增加了199.20%、75.45倍和617.86%,K+、K+/Na+和RWC分别下降了43.16%、93.55%和27.69%,中度耐盐种质的增加和下降幅度居于二者之间。

偃麦草属遗传资源的应用研究

偃麦草属(Elytrigia)是小麦的野生近缘属,具有许多优良基因,是小麦的三级基因库和小麦性状改良的优异供体之一。综述了偃麦草属基因组的研究和其在小麦遗传育种中的应用。

偃麦草属(Elytrigia Desv.)3种牧草营养器官解剖结构与抗旱性的研究

本文对偃麦草属 3种牧草进行了营养器官解剖结构的研究 ,结果表明营养器官的抗旱结构特性非常明显 ,表现在 :维管束数目多 ;靠近内皮层的 2 -3层皮层薄壁组织细胞 ,从内向外 ,由小到大呈辐射状排列 ;根茎的皮层薄壁组织环较宽 ,茎无色薄壁贮藏组织面积增大 ;泡状细胞的列数增多 ;叶肉细胞呈栅栏状 ,大型维管束两端形成较宽的维管束鞘延伸区 ,均为C3 植物。 3种牧草中 ,中间偃麦草的旱生特性较其他两种明显 ;巴顿硬叶偃麦草较茹沙娜硬叶偃麦草抗旱。

偃麦草属3种植物的持水力和蒸腾速率

采用盆栽育苗法 ,对偃麦草属 3种植物的持水力和蒸腾速率进行了测定。提出了判定植物持水力的新概念 -拐点持水力。依此方法 ,毛偃麦草的持水力远大于偃麦草和中间偃麦草。

簇毛麦属与偃麦草属物种染色体组遗传关系探讨

根据簇毛麦长末端重复序列Sabrina设计引物,进行PCR筛选,获得了偃麦草属（Thinopyrum）物种的特异分子标记OPV1079,比对结果显示标记OPV1079与簇毛麦（Dasypyrum）基因组高度重复序列有95%的同源性,说明簇毛麦属与偃麦草属物种在重复序列的组成和分布上有较大的相似性。为了深入探讨该两属染色体组的关系,以二倍体簇毛麦（V染色体组）总DNA为探针,对八倍体小偃麦进行原位杂交,发现有5条染色体在除端部和着丝粒处外具有强烈的弥散状杂交信号;以四倍体簇毛麦（VbVb染色体组）总DNA为探针,对中间偃麦草（JJSSt染色体组）进行杂交,发现有14条染色体在端部有杂交信号。结果表明染色体组V形成Vb过程中发生了较大重组,并且V较Vb与St有更近的遗传关系,说明基因组重复序列在小麦族物种的遗传分化中发挥了巨大作用,同时对物种遗传关系研究也为外源物种优异基因向小麦中转移提供了理论指导。

偃麦草属5种植物种子发育过程中生理生化的研究

对偃麦草属5种植物种子发育特性研究表明,其种子在成熟过程中水分含量呈下降的趋势,达50%含水量后下降非常迅速;干物质重量随种子的成熟逐渐增加,进入生理成熟期趋于稳定;偃麦草属植物种子成熟后含水量、干鲜重和千粒重存在种间显著差异,其中长根茎的巴顿硬叶偃麦草种子含水量、干鲜重和千粒重最低,种子较小。发芽实验结果表明,偃麦草属5种植物种子发育存在明显种间差异,种子发芽率与根茎的发育程度呈负相关,根茎越长,其休眠程度越严重。采用电导率值能够较好地反映种子间活力差异。偃麦草属植物种子发育过程中种子活力逐渐提高,直至种子进入生理成熟期(水分含量40%～50%)达到最高。

偃麦草属三个种的染色体组研究

本文综合应用体细胞染色体分带、杂交一代 PMc MI 染色体构型统计和同工酶分析,研究了偃麦草属三个种的染色体组构成。结果表明:中间偃麦草不含与小麦同源的 B 组,有两个组部分同源,其染色体组可用 xE_1E_2表示。长穗偃麦草(10x)也不含 B 组,有四个组两两部分同源,是部分同源异源十倍体,染色体组公式为 xE_1E_1F_1F_2。四倍体偃麦草的两个染色体组间缺少同源性。

偃麦草属三种植物幼苗干旱、盐渍交叉适应生理基础比较

采用人工气候箱砂培的方法研究了不同抗性的三种偃麦草属植物幼苗在干旱、盐渍交叉逆境下生理特性的变化与交叉适应的关系。结果表明,三种偃麦草属植物幼苗经适度干旱、盐渍单一逆境处理后,RC、MDA含量、Pro含量、SP含量及POD活性等指标较对照均有显著升高,苗高显著降低;经交叉逆境处理后,上述各指标较单一逆境处理存在明显差异,其中RC及MDA含量明显降低,Pro含量、SP含量及POD活性等指标明显增强,苗高差异不显著。偃麦草属植物幼苗对干旱、盐渍相互交叉处理存在明显的交叉适应现象,经一种逆境处理后可提高对另一逆境的抗性。线性相关分析显示,在干旱、盐渍及其交叉逆境下,三种材料相比各项生理指标线性相关性总体趋势基本一致,但也存在部分差异。

外源赤霉素GA_(3)对偃麦草属植物种子萌发特性的影响

促进偃麦草属植物种子萌发是偃麦草属植物栽培草地成功建植的关键。通过不同浓度外源赤霉素GA_(3)溶液(0、500、1 000、1 500和2 000 mg/L)对长穗偃麦草、中间偃麦草和偃麦草种子进行浸种处理,分析外源GA_(3)对3种偃麦草属植物种子萌发及生理特性的影响。结果表明:随外源GA_(3)处理浓度的增加,3种偃麦草属植物种子发芽率和发芽势均显著提高,1 500 mg/L是最适合打破种子休眠而萌发的浓度;GA_(3)浸种处理促进了3种偃麦草属植物种子胚根和胚芽的生长,提高了内源生长促进物质IAA和GA_(3)含量,降低生长抑制物质ABA含量,且提高了胚芽的POD活性,降低了MDA含量。1 500 mg/L外源GA_(3)浸种处理可较好地调控种子内源激素含量继而促进种子萌发,为偃麦草属植物种子高效生产和草地建植提供了理论依据。

普通小麦与偃麦草属间杂种体细胞无性系的建立

本试验以小麦与堰麦草属间杂种的幼嫩叶片、茎节、叶鞘和幼穗为外植体进行了离体培养。结果表明，不同基因型和不同外植体之间的愈伤组织诱导率及分化率都存在明显差异，愈伤组织的诱导率及分化率均以幼穗外植体为最高，余者较低。最终，建立了各种供试基因型的体细胞无性系。

偃麦草属植物对小麦的遗传改良研究进展

小麦近缘植物偃麦草属中有许多小麦缺乏的优良基因,如抗病、抗旱、耐盐、耐寒、耐高温及优质、高产等基因,通过远缘杂交将其优良基因导入小麦基因组中,对小麦遗传改良具有重要意义。国内外已将偃麦草的抗病、抗逆等多种基因导入小麦中,并获得了一定的研究成果,但对偃麦草属的其他农艺性状如优质、高产等报道较少。围绕偃麦草生物学分类、农艺特性、染色体组成及其在小麦遗传改良中的应用研究进展进行阐述,以期对小麦遗传育种实践中高效利用偃麦草种质资源有所启发。

偃麦草属3种植物种子形态解剖结构研究

采用体视显微镜和常规石蜡切片的方法,对偃麦草属3种植物(偃麦草、中间偃麦草和长穗偃麦草)的种子形态特征和解剖结构进行测定分析。结果表明:偃麦草属3种植物的种子形态均呈舟形,顶端均具毛;颜色略有不同,主要以黄色、土黄色及深褐色为主;种子长,宽和厚度差异显著(P<0.05),种子长的顺序为:长穗偃麦草>中间偃麦草>偃麦草,种子宽和厚度均为中间偃麦草>长穗偃麦草>偃麦草;长穗偃麦草种子千粒质量较大,平均为0.564 g,而偃麦草种子千粒质量仅为0.269 g。偃麦草属3种植物的种子胚位于种子基部,呈侧生型,胚乳占绝大部分比例;中间偃麦草种子的种皮厚度最大,长穗偃麦草种子的最小;偃麦草种子的种胚长度、胚根长、胚芽长和盾片均小于长穗偃麦草。通过对偃麦草属3种植物种子长度、宽度、厚度、千粒质量和种皮厚度等的比较分析,可为其分类保存和遗传特性的系统研究提供科学依据。

偃麦草属植物种子和幼苗的耐盐性

采用培养皿法研究了偃麦草属 3种植物种子萌发时期的耐盐性 ,采用盆栽育苗法研究了长穗偃麦草出苗和生长时期的耐盐性。结果表明 ,毛偃麦草和长穗偃麦草种子的耐盐性基本一致 ,并且 2者明显强于偃麦草。长穗偃麦草幼苗能够在