野牛草雌、雄株对干旱胁迫的生理响应差异

野牛草(Buchloe dactyloides)是草坪草种中少有的雌雄异株植物,分析野牛草雌雄株抗旱差异性,为雌雄异株植物生理差异研究提供理论基础。本研究采用‘Texoka’品种野牛草作为试验材料,使用雌、雄株的克隆分株扦插繁殖,成坪后进行3种干旱胁迫处理:对照处理(田间持水量在90%,CK)、半干旱处理(田间持水量50%,H)、干旱处理(田间持水量30%,D)。结果表明,随着干旱程度的增加,野牛草雌株和雄株的株高、生物量、根冠比、叶片相对含水量以及叶绿素荧光参数的变化不显著(P>0.05);丙二醛含量和脯氨酸含量与干旱程度均呈正相关关系,且雌株含量显著大于雄株(P<0.05)。野牛草雌株超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶活性在干旱处理时显著大于雄株。此外,雌、雄株之间的抗氧化酶活性变化并不一致,在同一水分条件下雌株的抗氧化酶活性显著大于雄株,表明野牛草雌株相对于雄株具有更强的清除活性氧能力。双因素分析结果和主成分分析结果也表明野牛草响应干旱胁迫存在明显的性别差异,隶属函数分析发现,野牛草雌株的抗旱性综合评价高于雄株。综上,野牛草雌、雄株对干旱胁迫的响应存在性别差异,且野牛草雌株的抗旱性强于雄株。

野牛草碳氮磷密度分配特征

为探究不同野牛草(Buchloe dactyloides)种质资源在同一种植条件下生物量和碳(Carbon, C)、氮(Nitrogen, N)、磷(Phosphorus, P)元素的分配规律,本研究以40份野牛草种质资源为研究对象,通过分析种植一年的野牛草的生物量和C,N,P含量及密度特征,发现地上生物量和C密度均是地下的两倍左右,地上N,P密度略小于地下部分,这说明野牛草N,P养分优先供应给根系,生物量和C养分优先分配给地上部分。通过因子分析将野牛草C,N,P密度及比值等18个指标浓缩成4个因子,聚类分析将野牛草种质资源分为5类,C,N,P密度及比值特征相近、地理种源相近的种质资源大多被分在同一组,其中HC-16,5-1B,71-10A,7-1C,A,8-1A,53-2A,63-5B,26-3A这9个种质资源在种植条件一致的情况下表现良好,均具有较高的C,N,P含量及较大的生物量,抗逆性较好,适宜应用于多种生境环境推广种植。

施氮量和施氮频次对野牛草种子产量和氮肥利用效率的影响

为探究野牛草(Buchloe dactyloides(Nutt.)Engelm.)种子产量生产的最佳施氮量和施氮频次,本研究于2023年在河北涿州开展田间试验,采用随机区组设计,以不施肥为对照,以施氮量和施氮次数为试验因素,其中施氮量设置6个水平(60,90,120,150,180,210 kg·hm^(-2)),施氮频次设置1次和2次。结果表明:随施氮量的增加,株高差值、生殖枝数、种子产量和氮肥农学利用率(Nitrogen Agronomic Efficiency,NAE)均呈先增后减的趋势;相同施氮量条件下,分2次施肥比1次施肥显著提高了(P<0.05)种子产量与NAE,其增幅分别为2%~65%和11%~159%。根据施氮量、施氮频次与野牛草和NAE的回归模型分析,将总施氮量为165.50 kg·hm^(-2)分两次施入时,能够获得最佳种子产量。本研究为河北地区野牛草的高产制种及肥料的高效管理提供参考依据。

北京地区园林绿化中野牛草的养护管理

野牛草是一种暖季型草坪,具有管理粗放、适应性广泛、抗性逆性好、株型低矮等优点,应用价值高。介绍了野牛草的形态特征,分析了野牛草在园林绿化工作中的优势特征,重点阐述了野牛草的养护管理方法。

野牛草作为草坪草在乌鲁木齐市应用的可能性探索

研究旨在探讨野牛草作为草坪草在乌鲁木齐市应用的可能性。通过综述野牛草生态适应性、生长特性、养护管理等方面的研究进展,以及对乌鲁木齐市气候、土壤等自然条件的分析,探讨了野牛草在乌鲁木齐市作为草坪草的可能性和应用前景。野牛草是具有较强生态适应性和良好生长特性的暖季型草,初步试验表明,野牛草能够在乌鲁木齐市的干旱、半干旱气候条件下生长良好。因此,野牛草可能是一种适合在乌鲁木齐市推广应用的草坪草。

野牛草雌雄株对不同形态氮素的生理响应差异

为揭示野牛草雌雄株对氮素形态的偏好及生理响应差异,以野牛草克隆分株为材料,采用温室砂培盆栽方法,分析了硝态氮(N_(1))、铵态氮(N_(2))、铵硝混合态氮(N_(3))和对照(CK)处理对野牛草雌、雄株生长性状、生物量、叶绿素含量、叶片氮含量及氮代谢相关酶活性的影响。结果表明,雌株在N_(2)处理时其生长性状、各部位生物量及地上生物量和总生物量均显著小于N_(1)和CK,且还小于N_(3)处理,表明铵态氮处理可能抑制野牛草雌株生长。N_(1)处理下的雄株间隔子长度、间隔子直径与CK无显著差异但显著大于N_(2)和N_(3),同时其匍匐茎节数、匍匐茎长度、根生物量、地上生物量及总生物量显著大于其他处理。野牛草雌、雄株的叶绿素a含量和叶绿素总含量均在N_(1)处理时显著高于对照,但雌株在3种N形态处理之间没有显著差异、而雄株在N_(1)时与N_(2)或N_(3)处理差异显著。野牛草雌株的叶氮含量、3种氮代谢相关酶活性均在N_(3)处理时显著大于其他处理,而雄株在N_(1)处理表现较好。综上,野牛草雌、雄株的生长均偏喜硝态氮,然而雌株对唯一氮源—铵态氮作用敏感且生长受抑,但是铵硝混合态氮能够缓解甚至提高雌株的N代谢生理功能,而雄株无此表现。野牛草雌、雄株对不同形态氮素的响应存在显著差异,这为野牛草雌雄株的差异氮肥管理提供了理论依据和技术途径。

干旱胁迫下不同性别野牛草生理及抗氧化酶基因表达差异

干旱是制约植物生长的重要胁迫因素之一,目前对于不同性别野牛草抗旱的生理及分子差异机制的研究较少,为探究干旱胁迫下野牛草雌、雄株抗氧化酶活性以及基因表达差异,以野牛草“Texoka”品种为试验材料,测定干旱第0、7、14天以及复水7 d后野牛草雌、雄株叶片相对含水量(RWC)、叶绿素含量(Chl)、PSII最大光化学量子效率(Fv/Fm)以及抗氧化酶活性,利用qRT-PCR技术研究了野牛草雌、雄株抗氧化酶基因在不同干旱时间下的表达差异。结果表明,干旱胁迫下野牛草雌、雄株坪观质量随着干旱时间的延长而降低,复水后恢复,且雌株坪观质量强于雄株。野牛草雌、雄株RWC都随着干旱处理时间增加而下降,复水后恢复,在干旱第7天雌株RWC高于雄株。野牛草雌、雄株Chl含量随着干旱-复水处理都呈下降趋势;Fv/Fm在干旱-复水处理过程中呈相同的趋势,在干旱第14天均显著降低。雌、雄株Chl和Fv/Fm除第7天外均没有显著差异,两者在长期干旱胁迫以及复水后光合特性相似。野牛草雌株超氧化物歧化酶(SOD)活性在干旱第7、14天以及复水7 d后都高于雄株,雌株抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性变化更加明显,证明野牛草雌株应对干旱胁迫时APX更快积累;在干旱胁迫下雌、雄株过氧化物酶(POD)活性变化一致,两者没有显著差异。干旱第7天后,野牛草雌、雄株过氧化氢酶(CAT)活性变化趋势完全相反。实时荧光定量PCR分析表明,野牛草雌株抗氧化酶基因表达量在复水后达到峰值,与抗氧化酶活性变化并不一致;雄株FeSOD、Zn/Cu-SOD、POD相对表达量在干旱第14天达到峰值,与抗氧化酶活性变化相同。雄株APX以及CAT相对表达量在干旱第0天最高后下降,复水后上升,与抗氧化酶活性变化不一致。总体而言,野牛草雌、雄株之间在生理及分子水平上对干旱胁迫的响应存在一定差异,且野牛草雌株抗旱性强于雄株。本研究丰富了野牛草抗氧化系统响应干旱胁迫的认识,并为研究雌雄异株植物的抗旱机制提供了参考。

野牛草种质资源种子生物学特性及萌发特性研究

为探究野牛草(Buchloe dactyloides)种质的变异规律和遗传多样性,筛选优良种质资源,本研究选取50份野牛草种质资源的种子,对其形态特征、质量特征以及萌发特性等不同方面进行研究。结果表明:野牛草种子的生物学性状在不同种质资源间均存在显著性差异(P<0.05),具有丰富的遗传变异和改良潜力。种子各生物学性状之间存在一定的相关性;基于不同性状指标进行聚类50份种质分为3大类群,依此可以筛选出7份性状表现优良的种质材料。当年采收的野牛草各种质资源的种子均具有较高生活力,但在自然条件下其平均出苗率小于10%,存在明显休眠现象。剥除颖苞结构是打破野牛草种子休眠的前提,但去除颖苞的颖果仍需引发剂处理才能大幅度促进种子萌发,其中以去除颖苞结构结合GA_(3)溶液浸种的引发效果最好,且以2000 mg·L^(-1)浓度为最佳,野牛草种子的休眠基本可以完全解除。

野牛草属植物新品种DUS测试指南研制

野牛草(Buchloe dactyloides)是原产于北美草原的多年生暖季型牧草,自引种至我国后一直广泛栽植于我国西北及华北地区,其种属资源丰富,育种潜力巨大,但国际植物新品种保护联盟(International Union for the Protection of New Varieties of Plants,UPOV)及我国均无野牛草特异性、一致性和稳定性(Distinctness,uniformity,stability,DUS)测试指南。为了合理利用与保护野牛草种质资源,本研究依据UPOV以及我国相关文件规定标准,经过连续多年对8个进口商业品种、7个自主培育新品种、41个多年稳定品系共56份野牛草种质资源性状进行观测,系统性研究了野牛草表型性状的分布特点,确定了28个测试性状,包括雄花长度、种包千粒重等24个必测性状和枯黄期等4个辅助测试性状的判定标准,并在此基础上研制适应我国野牛草的DUS测试指南内容。本指南为我国野牛草性状测试、新品种的授权提供了测试技术的支撑,对今后野牛草新品种选育具有重大意义。

光暗周期对野牛草生长及生理影响

为了探索野牛草(Buchloe datyloides)生长最适光周期,本研究选取两个野牛草品种‘Sundancer’和‘Texoka’,设置3个不同光周期处理,光照/黑暗分别为12 h/12 h、16 h/8 h、22 h/2 h。对株高、地上生物量、匍匐茎数量、叶茎形态学及生理指标测定分析,结果表明:1)光照时间的延长对野牛草株高、地上生物量积累和匍匐茎数量均有促进作用,且在光照/黑暗为22 h/2 h处理下促进效果最明显。2)形态学上,光照/黑暗为22 h/2 h处理下叶片较宽且维管束密度大,茎杆叶鞘较其他处理更为紧密。3)延长光照时间有利于野牛草可溶性糖和淀粉等光合产物的积累,三者在光照/黑暗为22 h/2 h处理下积累量显著高于其他处理(P <0.05)。根据上述结果并结合隶属函数法综合分析,结果表明,光照/黑暗为22 h/2 h处理更有利于野牛草的营养生长。研究结果对于阐明野牛草对光周期的反应机理、加速新品种培育提供理论参考。

野牛草叶片活性氧及其清除系统对水分胁迫的响应

逆境条件下活性氧产生及其清除效率是衡量植物抗性的重要指标,而活性氧对植物组织的氧化伤害和抗氧化酶活性常因材料的遗传或生理差异性而发生变化。以同一基因型的野牛草(Buchloe dactyloides(Nutt.)Engelm'texoka')克隆分株叶片为材料,采用Hoagland营养液培养,研究了10%、20%和30%PEG-6000模拟干旱胁迫下,野牛草叶片活性氧的产生、脂质过氧化和抗氧化酶活性变化规律。结果表明:随着PEG-6000浓度的增加及胁迫时间的延长,超氧阴离子(O2-.)的产生速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量均显著增加;超氧化物歧化酶(SOD EC1.15.1.1)、愈创木酚过氧化物酶(G-POD EC1.11.1.7)和过氧化氢酶(CATEC1.11.1.6)活性呈先上升后下降的变化趋势;SOD、G-POD与CAT活性达到峰值的时间随PEG-6000浓度的增加而提前。认为水分胁迫下,抗氧化酶可有效清除活性氧自由基,但随胁迫时间的延长,抗氧化酶活性受到抑制。

低温胁迫对野牛草细胞膜和保护酶活性的影响

以"中坪一号"野牛草为材料,研究低温胁迫对其幼苗叶片细胞膜透性和保护酶系统的影响。结果表明,低温胁迫对叶片细胞膜造成一定的损伤,胁迫时间越长细胞膜受到的伤害越大,但在一定限度的胁强下,叶片细胞膜不会造成永久性伤害。随低温胁迫时间的延长,叶片中SOD、POD和CAT活性均表现为先升高后降低的变化规律,但三种酶的变化有所不同。POD活性表现为波动较大,当胁迫持续到24h时,POD活性明显降低,几乎与对照持平,说明POD对低温更敏感;SOD活性一直保持较高的水平;CAT活性与SOD活性变化保持一致,这两种酶在低温适应性调节过程中表现出协同作用。

克隆植物野牛草对异质营养的表型可塑性响应

本实验以匍匐茎型克隆植物野牛草为材料,通过测定其在同质营养和3个斑块尺度的异质营养条件下生长指标、形态指标和叶绿素荧光参数的变化,研究野牛草对异质营养的表型可塑性反应。野牛草在尺度为25cm×25cm异质营养条件下会产生更多的分株、丛和分枝,积累更多的生物量,具有较高的Fv/Fm和ΦPSⅡ,生长状况要好于其他营养条件,但根系长度和间隔子长度并没有明显的变化。结果表明,生理整合调控了野牛草的表型可塑性,提高了母株的叶绿素荧光特性,增加了克隆分株对养分的吸收、利用能力,使野牛草在异质营养条件下的生长状况好于同质营养条件,特别是在尺度为25cm×25cm的异质营养条件下效果更为明显。

异质水分环境下野牛草相连分株间光合同化物的生理整合及其调控

异质环境下,克隆植物通过生理整合机制使资源在分株间实现共享,提高了其对异质性环境的适应能力,具有重要的生态进化意义,研究生理整合机制及其调控机理可为进一步发掘克隆植物应用潜力提供理论依据。以野牛草3个相连分株为材料,对其中一个分株用30%聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟水分胁迫,通过Hoagland营养液培养试验,研究了异质水分环境下光合同化物在野牛草相连分株间的生理整合及分株叶片与根系内源激素ABA与IAA含量的变化规律。结果表明,14C-光合同化物在克隆片断内存在双向运输,但以向顶运输为主,异质水分环境下,受胁迫分株光合同化物的输出率明显降低,而与其相邻分株合成的光合同化物向受胁迫分株方向运输率明显增加;异质水分环境下,各分株ABA含量均明显增加,但以受胁迫的分株叶片及根系ABA的含量增加幅度最大,各分株IAA含量较对照均显著下降(P<0.05),且以受胁迫分株IAA含量下降幅度最大;各分株叶片与根系ABA/IAA均显著提高(P<0.05),相邻分株ABA/IAA增加幅度低于受胁迫分株。异质水分环境影响野牛草克隆分株间光合同化物的生理整合,且ABA与IAA在分株间光合同化物运输与分配过程中具有重要的调节作用。

^(60)Coγ辐射对野牛草干种子的刺激生长效应

用不同剂量(25～300Gy)60Coγ射线辐射野牛草干种子,对辐射后干种子的发芽情况和幼苗的性状进行了室内和田间观测,结果表明:辐射可促进干种子萌发,特别是100Gy辐射剂量可明显提高种子的发芽率;对田间出苗率,幼苗的根长、高度而言,150Gy是其临界点;辐照剂量在100Gy以下对幼苗的茎叶和根系鲜重有促进作用;因而,从实验结果中我们初步确定促进野牛草种子萌发适宜的辐射剂量为100～150Gy。

低温胁迫对野牛草幼苗渗透调节物与根系活力的影响

以暖季型草坪草"中坪一号"野牛草为材料,研究低温胁迫对其幼苗渗透调节物与根系活力的影响。结果表明,渗透调节物与野牛草幼苗低温调节机制密切相关。在低温胁迫下,可溶性糖、可溶性蛋白质、游离脯氨酸含量呈上升的趋势。随着低温处理时间的延长,可溶性糖含量的增加趋于平缓;可溶性蛋白质含量受低温影响较大,随低温胁迫强度的增大,叶片中可溶性蛋白质含量明显增加;游离脯氨酸含量的变化较敏感,低温处理初期,脯氨酸含量急剧上升,随着处理时间延长脯氨酸含量又缓慢降低,但整个过程中脯氨酸含量保持在较高水平;低温胁迫对野牛草幼苗根系活力的影响较显著,随着低温胁迫时间的延长,根系活力急剧降低,说明根系对维持植物正常生长发育的重要性,或可作为植物抗寒性鉴定的一项重要指标。

野牛草种子休眠原因分析

以"中坪一号"野牛草(Buchloe dactyloide(Nutt.)Engelm)为实验材料,通过硝酸钾、赤霉素引发实验、种子解剖、电镜扫描、能谱分析等手段,分析限制野牛草试验材料发芽率低下的原因。种子引发试验参照碱蓬(SuaedaglaucaBge.)种子解除休眠的赤霉素(GA3)和硝酸钾(KNO3)浓度,分设0.5%硝酸钾和20 mg/kg4、0 mg/kg、60mg/kg、100 mg/kg赤霉素等处理。结果表明:野牛草种子休眠类型属机械休眠与生理休眠同时存在,且生理休眠占主导地位的综合休眠;野牛草种球外部的颖苞对种子的强烈束缚引起了机械休眠,而生理后熟是野牛草种子生理休眠的直接原因;赤霉素对休眠程度较深的去颖苞种子引发效果最好,且以60 mg/Kg浓度为最佳。

基于Logistic与Gompertz非线性模型的野牛草克隆生长模拟与分析

【目的】揭示野牛草克隆生长规律,建立理想的克隆生长模型,为进一步开发克隆植物的利用价值、选育优良品种提供参考。【方法】运用Logistic和Gompertz两种非线性生长模型,分别对同质及异质环境下各同质小生境内野牛草克隆分株增殖数据进行曲线拟合和分析。【结果】两种模型均能模拟野牛草的生长曲线,但Logistic生长模型拟合优度更高,与实测值也更接近;进一步分析Logistic模型拟合参数发现,不同生境下野牛草克隆片段的分株增殖拐点时期集中在12.95—14.00周,但拐点分株增殖量存在显著差异;与同质环境相比,资源的异质性分布有利于野牛草克隆分株增殖。【结论】野牛草克隆生长符合Logistics模型,环境的异质性与分株增殖速率密切相关,而与分株增殖的拐点时间无显著相关;认为异质生境下相连克隆片段及分株间的生理整合,可有效提高资源的利用效率。

12份野牛草材料蒸散量及抗旱性的研究

在不同水分条件下研究了12份野牛草材料的蒸散量与抗旱性,结果表明:水分充足条件下各材料间除T09蒸散量较高外,其他材料差异不显著(P>0.05);水分胁迫的前18d,材料间有显著或极显著差异(P<0.05或P<0.01),并且随着胁迫时间延长各材料蒸散量、土壤含水量、叶片相对含水量均呈下降趋势,游离脯氨酸、丙二醛和相对电导率则为增加趋势;蒸散量与各抗旱指标间均显著或极显著相关;通过聚类分析,将12份野牛草划分为3个抗旱级别,即较强抗旱材料T01,中度抗旱材料T02、T03、T04、T05、T06、T07、T10和T11,较弱抗旱材料T08、T09和T12。

野牛草实生群体多样性的表型及ISSR分析

从野牛草Biichloe dactyloides种子播种繁殖的102株单株中筛选20株表型有一定差异的单株作为研究对象，利用ISSR分子标记和表型性状研究野牛草群体内的多样性。从50条ISSR引物中筛选出7条适合野牛草的ISSR51物，共扩增出89条带，多态性条带74条，比率为83.14％。经NTSYS软件聚类分析结果表明，野牛草群体内的遗传多样性较高，相似系数为0.58～0.82，遗传距离分布为0.17～0.42。实生苗群体内可以采用单株选育优良无性系，并选择出一些较好的中间育种材料。ISSR标记聚类结果与形态特征的相关系数为0.1976（P〈0.05），没有明确的对应关系，预示选择野牛草杂交亲本时不仅要考虑表型的差异也要顾及分子标记的差异。