基于MaxEnt模型的不同气候情景下假俭草中国适生区预测

【目的】本研究通过生态位模型分析评价假俭草在中国的分布情况及制约其当代分布的主要因子,为草坪建植管理和引种栽培提供理论依据。【方法】基于262个假俭草的地理分布记录和19个生物气候因子,利用最大熵(MaxEnt)模型和地理信息系统,对该物种当代和未来的适生分布区和面积进行预测,并通过受试者工作特征曲线对模型精度进行验证。【结果】影响假俭草适生区分布的主要因子是最干季度降水量(bio17),次要因子是平均日较差(bio2)、温度季节性变化标准差(bio4)和年降水量(bio12);在当代气候条件下,假俭草总适生区面积约为183.55×10^(4) km^(2),主要集中在我国东南部亚热带地区;在未来气候情景下,假俭草的总适生区面积相较于当代有不同程度的增加,但低、高适生区相较于当代总体而言呈现下降的趋势;通过空间格局变化得出,假俭草适生区保留率为90.14%~94.21%,另外,假俭草质心均位于湖南省湘潭市,推测该地区可能是假俭草的多样性分布中心。【结论】本研究得出降水是影响假俭草分布的主要因素,在今后引种栽培以及草坪建植管理时应予以重视。

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。

假俭草WRKY家族基因鉴定及其响应干旱胁迫表达分析

WRKY家族是高等植物特有且最大的一类转录因子。本研究利用生物信息学技术,在假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro.))全基因组中鉴定92个WRKY家族基因,命名为EoWRKY1~EoWRKY92,分布在9条染色体上。对其序列特性、基因结构、顺式作用元件等进行分析,并基于假俭草相关转录组数据,分析了EoWRKYs在干旱胁迫下的表达模式,最后基于qRT-PCR解析其在干旱胁迫下的瞬时表达特征。结果表明:根据系统发育特征可将EoWRKYs分为三组,GroupⅠ含有完整的WRKY结构域和锌指基序,Group II~III存在结构域和锌指基序丢失和变异现象。EoWRKYs在干旱胁迫下的转录组分析结果表明:在假俭草叶片和根干旱胁迫不同时期,各基因表达量存在差异。qRT-PCR结果表明:干旱处理不同时间后,EoWRKY77,EoWRKY28,EoWRKY30和EoWRKY2在胁迫下表达量显著升高,具有正向调控作用;EoWRKY33,EoWRKY62,EoWRKY9和EoWRKY60表达量下降,这8个基因在干旱胁迫下表达量显著变化,与转录组数据一致。本研究为假俭草WRKY转录因子的进一步功能研究奠定了基础。

“武陵” 假俭草简介

“武陵”假俭草(Eremochloa ophiuroides"Wuling")是禾本科蜈蚣草属的一种多年生草本植物,植株低矮,高10~20cm,具有贴地生长的匍甸茎,秆自基部直立,叶片常基生,线形,先端略钝,长2~8cm,宽1.5~4mm,秋冬抽穗开花,总状花序,花穗绿色,微带棕紫色,直立或弯曲,扁平而纤细,具有长柄,穗长4~6cm,单生于枝顶,小穗具短柄,紧贴于穗轴,呈覆瓦状排列,长4~6cm,花穗较其他草多,花期一片紫红,种子入冬前成熟。其适应性强,对土壤要求不严,各种类型的土壤基本都能适应,尤其喜酸性土壤。耐薄,多生长于土壤薄的山脚路边、沙滩等地。

假俭草R2R3-MYB基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下的表达模式分析

R2R3-MYB家族是植物中最大的转录因子家族之一,广泛参与各种生理响应和分子调控。本研究利用假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro.))基因组数据和生物信息学手段鉴定了R2R3-MYB转录因子,并对系统进化、结构、顺式作用元件等进行分析;同时对R2R3-MYB转录因子响应干旱胁迫的表达模式进行分析。结果显示,假俭草中有113个R2R3-MYB成员;蛋白二级结构和三级结构都表明R2R3-MYBs蛋白都含有螺旋-转角-螺旋结构;顺式作用元件分析发现启动子区含有大量植物激素响应和胁迫响应元件,为R2R3-MYB基因进化分析提供了依据。基因表达模式分析表明,与野生型相比,抗旱突变体叶中有39个基因、根中有58个基因在一个或多个干旱时期表达量提高,推测这些R2R3-MYB基因在响应干旱胁迫过程中发挥着重要作用。本研究结果为进一步深入研究假俭草R2R3-MYB基因家族的功能奠定了基础。

假俭草 NRAT1 基因生物信息学和表达特性分析

为探析NRAT1基因在假俭草〔Eremochloa ophiuroides(Munro)Hack.〕耐铝分子机制中的作用,本研究基于假俭草全长转录组测序数据,采用PCR和RACE技术从假俭草耐铝基因型品系E105中克隆到1个NRAT1基因,命名为EoNRAT1,并对其进行了生物信息学分析;同时,采用qRT-PCR技术对1.0 mmol·L^(-1) Al^(3+)胁迫48 h内假俭草根、茎和叶中该基因的相对表达量进行了比较。结果显示:EoNART1基因开放阅读框(ORF)长度为1614 bp,编码538个氨基酸。EoNART1蛋白的理论相对分子质量约58430,理论等电点为pI 7.03,不稳定指数为30.98,疏水性氨基酸占比达67.2%,且包含10个跨膜区。并且,EoNART1蛋白主要定位于质膜、液泡和内质网,其二级和三级结构均以α-螺旋和无规卷曲为主。氨基酸序列比对结果显示:EoNRAT1与柳枝稷(Panicum virgatum Linn.)NRAT1的序列一致性达84.53%。系统进化分析结果显示:EoNRAT1与柳枝稷NRAT1首先聚在一起,并与硬直黑麦草(Lolium rigidum Gaud.)等10种植物的NRAT1聚为一个分支,而二穗短柄草〔Brachypodium distachyon(Linn.)P.Beauv.〕等6种植物的Nramp5聚为另一个分支。qRT-PCR分析结果显示:胁迫48 h内EoNRAT1基因在假俭草根、茎和叶中均有表达;胁迫12和24 h,该基因在根和叶中的相对表达量显著高于胁迫0 h;胁迫48 h,该基因在根中的相对表达量仍保持在较高水平,但在叶中的相对表达量降至胁迫0 h水平。研究结果显示:EoNRAT1蛋白为一种稳定的疏水性膜蛋白,可能参与假俭草对铝胁迫的应答反应。

基于SSR标记的河南省假俭草群体遗传多样性研究

基于SSR分子标记研究河南省假俭草群体遗传多样性,结果表明所用引物共检测到99个等位基因,引物多态性信息含量为0.53~0.88,多态性条带百分率为98.75%,所选引物的多态性较高。分子方差分析(AMOVA)表明河南假俭草居群的遗传分化主要发生于居群内(86.96%),居群间存在较频繁的基因交流。聚类及Mantel检验结果表明地理距离与遗传距离间无相关性。群体遗传结构分析显示,141份假俭草材料分为3个亚群,与主坐标分析(PCoA)结果一致。冗余分析(RDA)结果表明最干旱月份降水量是影响河南省假俭草种群结构的主要因素。结合FDIST2和BayeScan两种方法共同检测到4个异常位点,异常位点检出比例为4.04%,环境关联分析检测到部分与环境因子关联的位点,今后可进一步开展转录组学研究,进行基因功能注释,系统地揭示假俭草的适应性进化机制。

假俭草不同种植方式在鄱阳湖区堤防的适宜性实证研究

河湖圩堤植被结构复杂,杂草杂灌较多,阻碍巡堤查险。研发新型圩堤植被控高技术,具有重要现实需求和广泛应用前景。在鄱阳湖典型堤防开展原位控高试验,利用假俭草易形成低矮致密草皮的特点,研究其控制圩堤植被高度的效果。研究了假俭草草皮间铺、茎段条播和茎段撒播三种种植方式下圩堤植被覆盖度变化、高度以及抑制杂草入侵的效果。结果表明,条播和撒播种植方式下假俭草覆盖度可在3个月内从20%提升至65%,2020—2022连续3年控高效率达31.48%~71.03%,植被群落组成与对照坡面显著不同。草皮间铺成本高于条播和撒播,撒播的覆盖速度高于条播,二者在控高和抑制杂草效果方面无显著差异,但撒播的成本低于条播。因此,假俭草可用于河湖圩堤植被管理,且茎段撒播适宜大面积推广应用。

“武陵”假俭草简介

“武陵”假俭草(Eremochloa ophiuroides“Wuling”)是禾本科蜈草属的一种多年生草本植物,植株低矮,高10~20cm,具有贴地生长的匍甸茎,秆自基部直立,叶片常基生,线形,先端略钝,长2~8cm,宽1.5~4mm,秋冬抽穗开花,总状花序,花穗绿色,微带棕紫色,直立或弯曲,扁平而纤细,具有长柄,穗长4~6cm,单生于枝顶,小穗具短柄,紧贴于穗轴,呈覆瓦状排列,长4~6cm,花穗较其他草多,花期一片紫红,种子入冬前成熟。其适应性强,对土壤要求不严,各种类型的土壤基本都能适应,尤其喜酸性土壤。

“武陵”假俭草简介

“武陵”假俭草(Eremochloa ophiuroides “Wuling”)是禾本科蜈蚣草属的一种多年生草本植物,植株低矮,高10~20cm,具有贴地生长的匍匐茎,秆自基部直立,叶片常基生,线形,先端略钝,长2~8cm,宽1.5~4mm,秋冬抽穗开花,总状花序,花穗绿色,微带棕紫色,直立或弯曲,扁平而纤细。

铅递进胁迫对假俭草和结缕草生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了铅递进胁迫对假俭草和结缕草叶片脂质过氧化程度、叶绿素含量、脯氨酸含量及叶片抗氧化系统等的影响。结果表明,随着Pb2+处理浓度的升高,1)假俭草叶片出现不同程度的伤害,结缕草伤害较轻;2)2种草叶片膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量增加,增大幅度假俭草大于结缕草;3)超氧化物歧化酶(SOD)活性在假俭草中先升高后降低,结缕草变化不明显;4)假俭草过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈现先升高后降低的趋势,而结缕草恰好相反;5)游离脯氨酸(Pro)含量假俭草随铅胁迫浓度的增加先升高后降低,结缕草游离脯氨酸含量一直升高;6)2种草叶绿素含量都是呈现出先升高后降低的变化趋势。分析表明结缕草对铅的耐受性比假俭草强。

正交设计优化假俭草SRAP-PCR反应体系及引物筛选

以假俭草叶片DNA为模板,采用正交试验设计,以Mg2+、dNTP、引物和Taq DNA聚合酶4种因素3个水平,对假俭草SRAP反应体系进行研究,并比较了不同浓度模板DNA对扩增效果的影响,建立了假俭草的SRAP最佳反应体系。结果表明,假俭草SRAP-PCR最佳反应体系为:2μL 10×PCR buffer、60 ng模板DNA、Mg2+1.50 mmol/L、dNTP 260μmol/L、引物0.25μmol/L、Taq DNA聚合酶0.5 U,总体积为20μL。各因素对扩增反应结果均有不同影响,其中以Mg2+浓度影响最大,Taq DNA聚合酶的影响最小。运用该体系对4份假俭草种源进行验证,证明该体系稳定可靠,并从45个SRAP引物组合中筛选出扩增条带清晰、多态性丰富的26个引物组合。这一体系的建立及多态性引物组合的筛选为今后利用SRAP标记技术进行假俭草分子遗传学研究提供了科学依据。

SRAP分子标记在假俭草杂交后代真实性鉴定中的应用

以假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro)Hack)两个杂交组合的4个亲本(E022、E142、E102、E092(1))及其杂交后代为材料,从400对SRAP引物组合中筛选出具有父本特征带的引物,选取其中带型稳定、清晰的引物组合进行杂种真实性鉴定。结果表明:(1)A(E102×E092(1))组合的两个亲本间具有父本特征带的引物组合共有51对,B(E142×E022)组合的两个亲本间具有父本特征带的引物组合共有87对。(2)应用6对SRAP引物(303、297、283、180、332和358)对A(E102×E092(1))组合进行杂种真实性鉴定,其中真杂种数目为89个;应用4对SRAP引物(18、199、221和288)对B(E142×E022)组合的杂交后代进行真实性鉴定,其中真杂种的数目是83个。上述鉴定的假俭草真杂种可以用于构建假俭草遗传连锁图谱及重要性状的QTL定位等研究。

不同居群假俭草叶片比较解剖学的研究

对 15个不同居群的假俭草叶片进行了比较解剖学的研究 .结果表明 :这些假俭草在气孔密度、表皮细胞长度、表皮细胞宽度与厚度、角质层厚度、叶片厚度、叶肉层厚度、维管束直径的大小等方面有显著的差异 .在多数情况下 ,匍匐枝气孔密度要大于相应的直立枝的气孔密度 ,匍匐枝气孔密度的变幅是 111 3～ 171 98个 mm2 ,而直立枝气孔密度的变幅是 90 91～ 14 6 2 2个 mm2 ;直立枝下表皮细胞长度要大于相应的匍匐枝下表皮细胞长度 ,直立枝下表皮细胞的变化范围是 93 75～ 12 3 0 7μm ,而匍匐枝下表皮细胞的变化范围是 76 94～ 99 92 μm ;直立枝上、下角质层的厚度要大于相应匍匐枝的上、下角质层的厚度 .对测定的数量指标进行了聚类分析 ,将其分为 6大类 .

假俭草低温胁迫的伤害与适应

假俭草经低温 4、8、12℃处理 12h ,叶片的电解质渗透率和丙二醛含量缓慢增加。随温度的降低 ,叶片的过氧化酶活性快速升高、游离脯氨酸大量累积、可溶性糖含量急剧增加。试验结果表明 :假俭草具有较强的抗寒能力 ,能通过一系列保护性的生理生化反应来适应低温胁迫 。

中国假俭草种质资源主要性状变异及其形态类型

对中国59份假俭草的11个重要经济性状进行统计分析,并对其形态类型加以聚类分析。结果表明:1花序密度变异系数高达76.9%,是所测性状中变异范围最大者,叶长次之,变异系数为31.3%,结实率、草层高度以及生殖枝高度变异系数分别为23.0%、18.0%及22.1%,变异范围为25.0%～74.8%、14.3～33.2cm及5.8～17.0cm;百粒重、叶宽、花序长、花序小花数以及节间长度变异幅度相对较小,分别为15.1%、14.6%、12.5%、12.5%及11.4%,其中以节间直径最小,仅为4.7%;2生殖枝高度和花序密度随着纬度的增加,呈显著增高和极显著增加趋势,而其它性状未出现显著变异规律;3节间直径与叶宽呈极显著正相关;草层越高,生殖枝愈高,节间愈长愈粗,而生殖枝愈高,花序愈长,节间愈长,花序密度也愈大,结实率愈高;4在欧氏距离11.2处,可将供试草种分为营养繁殖型和种子繁殖型两大类型,前者花序密度低,结实率低,叶片较长,而后者花序密度高,结实率较高,叶片则较短。

假俭草抗寒性与体内碳水化合物、脯氨酸、可溶性蛋白含量的关系

为了阐述假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro.)Hack.)的抗寒性与碳水化合物、脯氨酸、可溶性蛋白含量季节动态变化之间的关系,于2008年10月-2009年5月,研究了在自然温度变化过程中,假俭草E126匍匐茎中碳水化合物、脯氨酸、可溶性蛋白的季节性动态变化及其与半致死温度(LT50)变化的关系。结果表明:在越冬前后假俭草E126匍匐茎LT50呈现先降低后升高的季节变化趋势,可溶性总糖、蔗糖、果糖含量,可溶性总糖淀粉比率以及脯氨酸含量伴随田间气温变化均呈现先升高后降低的趋势,可溶性蛋白、淀粉含量则呈现出先降低又升高的趋势。假俭草E126匍匐茎LT50季节变化与可溶性总糖、蔗糖、果糖含量,可溶性总糖淀粉比率季节变化之间存在极显著负相关(P<0.01),而与淀粉含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量的季节变化间相关性不显著。因此,可溶性总糖含量、蔗糖含量、果糖含量、可溶性总糖淀粉比率对其冬季抗寒性增强有重要作用。

硝酸钾对假俭草抗寒性和草绿期的影响

用硝酸钾（0、2．5、5．0、7．5和10．0g／L）对盆栽假俭草（Erernochloaophiuroides（Munro．）Hack）优良品系E-126进行处理，通过测定叶中叶绿素、可溶性糖和脯胺酸的含量及相对电导率，研究其对假俭草抗寒性和绿期的影响，结果表明：在低温条件下，硝酸钾处理的假俭草与对照相比，不仅降低了电导率，提高了叶绿素的含量、抑制了叶绿素的分解，而且提高了可溶性糖、脯胺酸的含量，从而提高了抗寒性。其中效果最好的处理为7．5g／L，可延长假俭草草绿期12～13d。

钾肥对提高假俭草抗寒性作用的研究

钾肥对提高假俭草Eremochloa ophiuroides 抗寒性有显著作用,一方面它可显著增强 SOD酶的活性,尤其是4 5~6 g/m2 K2O能极显著地增加SOD酶的活性(P<0 01),另一方面它使相对电导率有不同程度的下降,不同施肥量处理的电导率与CK间差异都达极显著水平,并且一定量的钾肥分次施用较1次施用时的差异达显著水平(P<0 05)。同时,假俭草的电导率与 SOD酶活性间存在显著负相关,适时适量地施钾肥不仅可以增强SOD酶活性,并且降低了细胞质膜的相对透性,保护了膜的完整性,从而使假俭草的抗寒性得到一定程度的提高。所以通过施钾肥提高假俭草抗寒性是可行的草坪管理技术。适宜的施肥量是6 g/m2 K2O,以少量多次施用效果最佳。

假俭草遗传多样性的AFLP指纹分析

采用AFLP技术对来自我国多个省区的 9份假俭草种质资源进行了DNA指纹图谱分析。从 6 4对引物组合中选出 2对引物组合构建了所研究种质的指纹图谱。 2对引物共扩增出 816条谱带 ,多态性比率超过 6 0 8%。遗传多样性分析表明 ,假俭草资源材料间的遗传距离为 0 135～ 0 994。根据以上的AFLP数据进行了聚类分析 ,结果表明假俭草 9个材料分别聚成了四个类型。聚类结果与形态学和同工酶研究结果是一致的 ,表明应用AFLP技术能在DNA分子水平上较好地揭示假俭草的遗传背景和亲缘关系。