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。

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。

野牛草分株对养分异质性供应的反应

野牛草分株对养分异质性反应的研究表明:姊株能显著地从妹株分株生物量获益,但妹株并不能从姊株获益,属于单向获益;妹株株高、根系生物量显著地比姊株增长快;姊株1级匍匐茎总长、总节数、生物量及分蘖节生物量显著比妹株增长快;妹株能显著从姊株最长1级匍匐茎和分蘖节生物量获益。

^(60)Coγ射线辐照野牛草干种子的细胞学效应

通过5种不同剂量的60Coγ射线对野牛草(Buchloe dactyloides(Nutt)Engelm.)种子的辐射诱变效应研究表明,γ射线辐照能抑制野牛草根尖细胞的有丝分裂。随γ射线辐射剂量的增加,根尖细胞有丝分裂指数呈下降趋势。γ射线辐照能诱发根尖细胞的染色体畸变和核畸变,产生桥、染色体断片、粘连染色体、游离染色体、落后染色体、单微核、双微核、多微核、小核等多种畸变类型。在0~2000 Gy范围内,随剂量的增加各种畸变率不断提高,至2000 Gy辐照剂量时,各畸变率达到最大。

野牛草种子蛋白质双向电泳体系的优化

通过对野牛草种子蛋白双向电泳蛋白样品制备方法、等电聚焦程序以及固化胶条pH范围优化筛选,构建了适合其植物种子蛋白组研究的电泳体系。实验结果表明,使用Trizol法制备样品,可得到高纯度种子蛋白,结合使用pH4～7IPG胶条,以及优化的聚焦程序Ⅲ,能获得高分辨率、重复性好的蛋白质2-DE图谱。图像分析表明,银染后可以检测到600个以上蛋白点,其等电点主要分布于pH4～7区域,分子量主要分布于10～120kDa之间。

外源多胺对野牛草成熟胚愈伤组织内源多胺与乙烯合成影响

以野牛草成熟胚诱导的愈伤组织为材料,研究了外源多胺对愈伤组织褐化的影响及愈伤组织不同生长时期内源多胺和乙烯合成代谢规律。结果表明,精胺(Spm)3 mg/L和亚精胺(Spd)3 mg/L在不同程度上改善了愈伤组织生长质量,愈伤组织开始褐化的时间明显延迟。外源多胺对愈伤组织内源多胺与乙烯合成的影响在不同生长时期差异明显,继代培养10 d,外源多胺促使愈伤组织内源多胺含量增加,而乙烯释放量保持较低水平;培养至20 d,除Spd促使愈伤组织内源Spm含量增加外,其它处理的内源多胺含量均呈下降趋势;至30 d时,内源多胺含量与乙烯释放量降至最低。因此认为野牛草成熟胚的愈伤组织褐化与乙烯和多胺的代谢有关。

野牛草克隆分株酶促活性氧清除系统对差异光周期的响应

以盆栽野牛草克隆分株为材料,将克隆分株分别标记为O(姊株)和Y(妹株),设置连接组和断开组两种处理,其中,连接组中O分株和Y分株通过节间子相连,断开组则剪断分株节间子;两组处理的O分株光周期均设置为光照12h/黑暗12h,Y分株光周期均设置为黑暗12h/12h光照(恰好与O分株相反),经过7d的差异光周期处理后进行72h全光照稳定培养,并于全光照条件下在48h内连续测定各分株叶片超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT),抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性以及丙二醛(MDA)的含量,探讨野牛草叶片酶促活性氧清除系统对差异光周期的响应特征。结果表明,差异光周期处理1周后,全光照条件下,断开状态的野牛草克隆分株O和Y间叶片中SOD、POD、CAT、APX活性以及MDA含量在24h内基本呈现相反的变化趋势,而野牛草相连克隆分株O和Y间叶片中以上指标在24h内呈现趋于一致的变化规律。研究发现,野牛草酶促活性氧清除系统活性在一天内呈现节律性表达模式,且差异光周期处理下的野牛草相连克隆分株的活性氧清除系统的活性的节律性变化趋于同步。

野牛草育种材料有性繁殖及坪用特性

研究10份野牛草(B uch loe d acty loid es)育种材料及其3个F 1代杂交种的物候期、营养器官及花器官形态、雄株花粉质量、雌株种子产量、F 1代性别分化比例、草坪质量、匍匐茎扩展速率等有性繁殖及坪用特性指标。结果表明:1号雌株种子质量好,产量较高,可作为选育种子生产的母本材料;1号雄株花粉数量多,质量好,可以作为杂交育种的父本材料;3号、5号、6号雌株及雌雄同株的坪用性状突出,可作为无性繁殖和生产草皮卷的新种质;3个F 1代杂交种的杂种优势均较明显,但性别分化比例有所不同。

野牛草(禾本科)盐腺结构的扫描电镜观察

利用扫描电子显微镜观察野牛草叶片盐腺的结构。结果发现野牛草的盐腺由基细胞和帽细胞两个细胞组成,前者的主要功能是收集,后者主要行使分泌功能,符合典型的禾本科植物盐腺的特征。帽细胞明显突起于表皮细胞层,而基细胞只能看到很少一部分,属于禾本科植物盐腺结构中的第三类,腺体没有分泌功能或者分泌功能很弱,野牛草的耐盐性应该较小。