三江源7个糙毛以礼草植物学形态及遗传多样性分析

通过对三江源地区的7份糙毛以礼草(Kengyilia hirsuta)穗部性状指标主成分分析、染色体组核型分析及标签-简单序列重复(EST-SSR)分子标记分析,旨在阐明糙毛以礼草种质的形态学差异及种质间遗传多样性,为牧草育种和麦类作物改良提供理论依据。结果表明:糙毛以礼草的不同穗部性状间的变异系数差异较大,其中桴毛的差异最大;在穗部大小及密度、小穗特征是引起差异的3个主成分,颖长、稃毛长、穗长、穗宽指标是造成糙毛以礼草形态性状差异的主要因素;海晏糙毛以礼草的种质内差异最大。7份糙毛以礼草种质均为六倍体,染色体数目为42条,中部着丝点染色体为主要染色体类型;在不同类型的着丝点染色体数目、有无随体上表现出了丰富的多态性;核型指标多样性丰富,其中贵德糙毛以礼草、海晏糙毛以礼草为2C型,其余种质均为2B型;共和糙毛以礼草进化程度最高,海晏糙毛以礼草次之,莫湘滩糙毛以礼草最低。在EST-SSR多样性分析中,海晏糙毛以礼草和刚察糙毛以礼草两个种质与其他种质遗传距离相对较远。

土壤灭菌与水分处理下糙毛以礼草苗期根鞘和根系生长的关系分析

根鞘是沙地植物根系对干旱和贫瘠条件的适应性特征,受土壤微生物和水分影响。为探究糙毛以礼草苗期根鞘形成与根系生长的关系,采用双因素设计,分别设置2个土壤处理(未灭菌和灭菌)和3个水分处理(田间持水量的10%,25%和40%)。结果显示:灭菌与水分的互作对根系生物量、根冠比、根长、根表面积、根体积、分叉数、根系活力、脱落酸和赤霉素均有极显著影响(P<0.01)。土壤灭菌处理后,10%水分的根系生物量显著增加(P<0.05),25%水分的根长、根表面积和根体积显著增加(P<0.05),40%水分的根系活力显著增加(P<0.05),不同水分处理的脱落酸、吲哚乙酸、赤霉素含量均显著升高(P<0.05)。不同水分处理下,10%水分的根鞘重、根系活力和细胞分裂素含量最低(P<0.05),25%水分的根鞘重最大(P<0.05),40%水分的细胞分裂素含量最高。土壤未灭菌时,根系活力对根鞘重的直接作用最大;土壤灭菌处理后,吲哚乙酸对根鞘重的直接和间接作用均最大。本研究可为揭示根鞘的形成机制提供参考。

不同水分和土壤处理对糙毛以礼草苗期根系构型和根鞘形成的影响

为了探究水分和土壤对糙毛以礼草苗期根系构型和根鞘形成的影响,采用未灭菌和灭菌的沙土培养糙毛以礼草,分别设置田间持水量的10%、20%、30%、40%和50%水分梯度,测定不同水分和土壤处理条件下糙毛以礼草的根系构型参数和根鞘重,结果表明:1)在未灭菌土壤培养条件下,糙毛以礼草苗期的根系与土壤微生物互利共生,高水分显著影响了根系交叉数和分支数的增加(P<0.05);土壤灭菌培养条件下,这种关系遭到破坏,根系总根体积在40%~50%水分梯度下显著高于其他水分梯度(P<0.05),平均直径在40%水分梯度下最高(P<0.05),分支数在20%和50%水分梯度最高(P<0.05),链接数和根尖数在20%~50%水分梯度下显著增大(P<0.05),总根表面积在50%水分梯度下最高(P<0.05)。土壤灭菌后,微生物群体变化,土壤灭菌培养条件下的根系形态指标较未灭菌土壤培养条件下增大(P<0.05),分别为:20%水分梯度下的根系总根长和分支数,20%~50%水分梯度下的根系链接数和根尖数,40%水分梯度下的根系总根表面积和平均直径,40%~50%水分梯度下的根系总根体积。2)不同水分和土壤处理下糙毛以礼草苗期根系拓扑指数接近于1,根系分支模式接近鱼尾形分支,更适宜在地下资源贫瘠的环境中生长。在20%和30%水分条件下,糙毛以礼草保持了很好的根系构型,修正拓扑指数(qb)和分形维数(FD)显著高于其他水分梯度(P<0.05)。糙毛以礼草苗期根系初生根和次生根生长过程中生物量分配的不同影响了根系在土壤中的功能,根系在土壤中的伸长拓展(总根长、总根表面积、链接数和分支数)大于固定渗透(平均根系直径)对根系构型的影响。3)水分和土壤处理对根鞘的形成无交互影响(P>0.05),糙毛以礼草苗期根鞘形成的影响因素为:水分>土壤>FD>qb>根系固定渗透能力。随着田间持水量的升高,糙毛以礼草根鞘重呈现先增后减的趋势,未灭菌土壤和灭菌土壤中的根鞘重分别在20%~30%、30%水分梯度时最大,qb、FD和根系固定渗透能力显著正向影响根鞘(P<0.05)。