应用ISSR标记研究新疆布顿大麦(Hordeum bogdanii Wilensky)的遗传多样性

利用35条ISSR引物对32份新疆布顿大麦(HordeumbogdaniiWilensky)的遗传多样性进行研究,发现仅9条ISSR引物能产生清晰扩增产物。在32份新疆布顿大麦中,9个ISSR标记共产生205条扩增片段,每条引物能产生12～45条,平均为22.8条。在这205条扩增片段中,有194条具有多态性,占94.6%,平均每个ISSR标记能产生21.6条多态性片段。ISSR标记揭示的32份新疆布顿大麦间的遗传相似系数变化范围为0.31～0.87,平均值为0.61。采用UPGMA法对32份新疆布顿大麦进行遗传聚类分析表明,ISSR标记能将32份新疆布顿大麦完全区分开,且ISSR标记揭示的新疆布顿大麦居群间的遗传关系与其地理来源间具有密切联系。

新疆布顿大麦(Hordeum bogdanii Wilensky)线粒体DNA的STS分析

为了探讨新疆布顿大麦(HordeumbogdaniiWilensky)线粒体基因组(mtDNA)的遗传多样性,利用8个线粒体基因组的STS标记对32份新疆布顿大麦进行了扩增检测。结果表明,在这8个线粒体基因组STS标记中,除rpS14-cob不能得到理想的扩增产物外,其余7个标记均能得到1条清晰的扩增产物,且扩增产物直接电泳均无多态性。利用Hinf 、Hha 、Hae 和Rsa 等4种限制性内切酶对7个标记的扩增产物进行限制性酶切消化后,在28种标记/酶组合中,共有4个标记(占57.1%)的7种酶组合(占25.0%)能检测到多态性。在所有28种标记/酶组合中,共检测到117条酶切片段,其中15条(占12.8%)具有多态性。线粒体STS标记揭示的32份新疆布顿大麦的遗传距离变化范围为0～0.076,平均值为0.025。利用线粒体基因组STS标记遗传距离系数,采用UPGMA法构建了32份新疆布顿大麦间的遗传关系聚类图,结果表明,利用7个线粒体基因组PCR标记的28种标记/酶组合不能对32份新疆布顿大麦进行有效区分。

新疆布顿大麦(Hordeum bogdanii Wilensky)叶绿体基因组PCR-RFLP分析

利用7个叶绿体基因组(cpDNA)的PCR标记对32份新疆布顿大麦(HordeumbogdaniiWilensky)进行了分析。结果表明,在7个叶绿体基因组PCR标记中,均能得到1条清晰的扩增产物,且扩增产物直接电泳均无多态性。利用HinfⅠ、HhaⅠ、HaeⅢ和RsaⅠ等4种限制性内切酶消化后,在所有28种标记/酶组合中,共有2个标记(rbcL和trnS psbC)的6种酶组合(占21 4%)能检测到多态性。在28种标记/酶组合,共检测到83条扩增片段,其中14条(占16 9%)具有多态性。叶绿体基因组PCR RFLP标记揭示的32份新疆布顿大麦间遗传距离值变化范围为0～0 080,平均值为0 030。利用叶绿体基因组PCR RFLP标记遗传距离系数,采用UPGMA法构建了32份新疆布顿大麦间的遗传关系聚类图。结果表明,利用7个叶绿体基因组STS PCR标记的28种标记/酶组合不能将所有供试的32份新疆布顿大麦区分开。

6株布顿大麦内生真菌耐盐性研究

试验旨在明确不同盐浓度胁迫对大麦内生真菌的菌落形态等影响。对来自新疆不同地域布顿大麦中筛选到的形态不同的6株内生真菌菌株进行耐盐性试验,研究了菌株在氯化钠、硫酸钠不同盐浓度的PDA培养基上的生长情况。结果显示:供试菌株在氯化钠8个盐浓度(0、100、200、400、600、800、900、1000mmol/L)培养基和硫酸钠5个盐浓度(0、100、200、400、600mmol/L)的培养基中均能生长;同一盐浓度处理下,菌株在氯化钠盐培养基中的耐盐性整体高于硫酸钠盐。菌株A的内生真菌菌株在硫酸钠盐中生长极不耐受,出现菌丝褐化现象;菌株F的长势最差,菌株D的长势最好。在100mmol/L氯化钠处理下,菌株B的内生真菌菌落直径大于不加盐对照组。研究表明,试验结果有助于系统地了解布顿大麦内生真菌的耐盐性,为盐碱地区的土壤沙化治理选育植物提供参考。

内生真菌对宿主布顿大麦耐碱性的渗透调节和膜系统影响

为了研究带内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)布顿大麦(Hordeum bogdanii)的耐碱性,选择来源于新疆阿克苏温宿县的带内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)布顿大麦种子,先在培养皿中进行发芽,然后进行室内蛭石无土栽培,对其进行21 d的不同浓度混合碱胁迫处理,测定其渗透调节和膜系统变化。结果表明,在相同混合碱处理下,E-植株的相对电导率均显著高于E+植株(P<0.05),E+植株的细胞通透性弱于E-植株。在碱胁迫下E+植株的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均显著高于E-植株(P<0.05)。内生真菌具有提高宿主渗透调节物质和降低膜损伤来提高布顿大麦抗碱的能力。

碱胁迫下内生真菌对宿主布顿大麦显微结构的影响

植物的根、茎、叶具有各自的生理功能和适应环境的形态结构。本研究以带有Epichloё内生真菌的布顿大麦(Hordeum bogdanii)(E+)和不带内生真菌的布顿大麦(E-)为试验材料,用50 mmol·L^(-1)和100 mmol·L^(-1)的混合碱(Na2CO3∶NaHCO3=1∶1)处理21 d后分别观察植物根、茎、叶显微结构的变化。结果表明:碱胁迫导致根的表皮出现皱缩和破裂,减小了根的维管束面积,增加了导管直径、表皮和内皮层厚度,并且E+的皱缩程度小于E-。碱处理使E+植株茎的气腔直径降低,表皮厚度升高。碱胁迫减小了叶的维管束面积和导管直径,增大了泡状细胞面积,且E+的维管束面积、导管直径和泡状细胞面积大于相同处理条件下的E-植株。内生真菌通过改变宿主植物根、茎和叶的显微结构,促进宿主植物在碱胁迫中加快对水分和无机盐的吸收、增加对细胞的保护和减少水分的散失以及提高植物的气体交换能力。

布顿大麦TB1基因的克隆及内生真菌对其表达量的影响

分蘖生长在茎基部不伸长的节间,有不定根,能独立于主茎存活,禾本科作物布顿大麦主要通过分蘖来提高产量;内生真菌和基因均能调控布顿大麦分蘖,为了探究内生真菌对宿主植物分蘖相关基因TB1的影响,本研究利用RT-PCR法对布顿大麦TB1基因进行克隆并测序,采用生物信息学方法对该基因的序列结果进行分析,用SYBR Green荧光染料法对新疆温宿县和青海柴达木盆地带内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)的布顿大麦TB1基因进行q-PCR相对表达量分析。结果显示,克隆的TB1基因蛋白质编码区(CDS)全长为804 bp,编码267个氨基酸残基;TB1基因无启动子和PolyA位点;经亚细胞定位,TB1蛋白预计在液泡,TB1蛋白无跨膜结构域、无信号肽、不属于跨膜蛋白、存在于TCP家族;推测TB1蛋白为不稳定蛋白质。布顿大麦TB1基因与大麦亚种的TB1同源性最高,为96.72%,且与大麦亚种的TB1处于同一支系。温宿县和柴达木盆地布顿大麦根、茎、叶中TB1基因表达量趋势一致,内生真菌显著降低了植株分蘖发生部位茎基部的TB1基因表达量,表明内生真菌侵染影响了宿主TB1基因表达进而调控宿主植物分蘖。研究结果为后续布顿大麦分蘖机制研究奠定了理论基础。

应用RAPD技术对新疆布顿大麦遗传多样性的研究

利用RAPD分子标记 ,通过 4 0条 10碱基随机引物 ,对 32份新疆布顿大麦进行了遗传多样性评价 .在 4 0个 10碱基随机引物中 ,有 2 2个引物 (占 5 5 % )的扩增产物具有多态性 ,每条多态性引物能产生 1～ 7条多态性DNA带纹 .4 0个引物共扩增 2 2 7条带 ,其中 95条 (占 4 1.9% )具有多态性 ,平均每条引物能产生 1.7条多态性DNA带纹 .基于RAPD技术计算了 32份布顿大麦间的遗传相似系数 (GS)变化值为 0 .4 2 7～ 0 .84 8,平均值为 0 .6 81.利用不完全加权算术平均数 (UPGMA) ,采用 1 GS矩阵对其进行遗传聚类 ,结果表明 ,RAPD标记将 32份参试材料区分为 3类 (或亚类 ) ,来源于新疆北部的 2 0份材料有 17份材料 (占 85 % )聚入Ib亚类 ,而第Ia亚类则主要来自于新疆中部的一些材料 .研究表明 。

环境胁迫对布顿大麦种子萌发及种苗生长发育的影响

对布顿大麦种子在控制温度、水分 (PEG6 0 0 0 )和盐分 (Na Cl和 Na2 SO4 )等环境胁迫因子下萌发能力的研究表明 :布顿大麦种子萌发的最低温度是 10℃ ,最高温度是 2 5℃ ,最适温度是 15℃恒温和 15 / 2 5℃、2 0 / 30℃变温。布顿大麦种子有一定的耐盐性 ,其耐盐性的高低顺序为 :Na Cl>Na2 SO4 ;种子萌发期耐盐临界阈值为 - 1.0 1MPa(Na Cl)和 - 0 .83MPa(Na2 SO4 ) ;高渗透势 Na Cl盐胁迫 (≥ - 0 .3MPa)下 ,胚芽和胚根长度均递增为正效应 ;高渗透势 Na2 SO4 盐胁迫 (≥ - 0 .3MPa)下 ,胚芽长度递增为正效应 ,Na2 SO4 盐胁迫对胚根的影响呈单一负效应。布顿大麦种子有较强的抗旱性 ,其萌发期抗旱临界阈值为 - 1.0 4 MPa;干旱对胚芽和胚根的生长均产生抑制作用。

应用STS-PCR标记研究新疆布顿大麦的遗传多样性(英文)

利用 2 2个来源于小麦 (TriticumaestivumL .)和栽培大麦 (HordeumvulgareL .)的STS_PCR标记 ,研究了 32份新疆布顿大麦 (HordeumbogdaniiWilensky)的遗传多样性。在这 2 2个STS_PCR标记中 ,仅有 3个标记的扩增产物经HinfⅠ、HhaⅠ、HaeⅢ和RsaⅠ 4种限制性内切酶消化后没有产生多态性DNA片段 ,而 19个标记 (占 86 .4 % )和 4 6种标记 /酶组合 (占 5 2 .3% )能够揭示材料间的多态性。在 32份布顿大麦材料的 88种STS_PCR标记 /酶组合中 ,总共得到 315条DNA片段 ,平均每个标记 /酶组合能得到 3.6条DNA片段。在这 315条DNA片段中 ,共有 12 3条片段(占 39.0 % )具有多态性 ,每一个多态性标记 /酶组合能获得 1～ 6条多态性DNA片段。STS_PCR标记揭示的 32份布顿大麦的遗传距离变化范围为 0 .0 78～ 0 .35 2 ,平均为 0 .198。根据STS_PCR标记的遗传距离矩阵 ,采用不完全加权算术平均数法 (UPGMA)构建了 32份布顿大麦群体间的遗传关系树状图 ,结果表明STS_PCR标记能将 32份材料完全区分开来。同时 ,来源于同一地方的不同居群没有明显地聚类在一起 ,表明新疆布顿大麦的遗传多样性与其地理分布相关不紧密。

布顿大麦草区域试验

本试验的主要供试牧草是布顿大麦，以生产利用的老芒麦作为对照。试验地点分别设在乌鲁木齐市老满城、奇台县草原站、阿勒泰草原站等地。２～３ａ的试验结果表明，布顿大麦草可以在北疆地区（从海拔６７０ｍ的平原荒漠到海拔１２００ｍ的中山荒漠草原带）正常生长，每年可刈草１～３次，各试验点年均干草产量较老芒麦高７．８％～６１．５％，其中在盐碱草甸土上种植的布顿大麦草的产量比老芒麦高６１．５％。

麦田布顿大麦草的化学防除药剂筛选

布顿大麦草为麦田入侵杂草,为尽早建立对该杂草的化学防除技术,本研究采用室内盆栽法测定了布顿大麦草对21种除草剂的敏感性。结果表明:土壤处理剂41%氟噻草胺悬浮剂对布顿大麦草具有良好的防除效果,42%氟啶草酮悬浮剂、60%丁草胺乳油、40%砜吡草唑悬浮剂、960 g/L精异丙甲草胺乳油对布顿大麦草的防除效果一般,50%扑草净可湿性粉剂、50%异丙隆可湿性粉剂、45%二甲戊灵微囊悬浮剂、50%吡氟酰草胺可湿性粉剂防除效果不理想;茎叶处理剂7.5%啶磺草胺水分散粒剂、12.5%烯禾啶乳油、41%草甘膦异丙胺盐水剂对布顿大麦草防除效果好,5%咪唑乙烟酸水剂、8%炔草酯水乳剂、30 g/L甲基二磺隆可分散油悬浮剂、8%烟嘧磺隆可分散油悬浮剂、7%双唑草腈颗粒剂、70%氟唑磺隆水分散粒剂对布顿大麦草的防除效果一般,5%唑啉草酯乳油、7.5%双环磺草酮颗粒剂、69 g/L精噁唑禾草灵水乳剂防除效果不理想。氟噻草胺、在推荐剂量492 g/hm 2下,处理21 d后对布顿大麦草的鲜重抑制率为75.40%;啶磺草胺、草甘膦异丙胺盐、烯禾啶在推荐剂量14、1500、187.5 g/hm 2下,处理21 d后对布顿大麦草的鲜重抑制率分别为73.96%、60.60%、65.07%。综合本研究结果及除草剂使用特性,麦田布顿大麦草可采用氟噻草胺土壤封闭或者啶磺草胺茎叶喷雾处理进行有效防除;油菜田布顿大麦草可采用烯禾啶进行防除;非耕地布顿大麦草可采用草甘膦异丙胺盐进行防除。

柴油污染土壤对布顿大麦生殖生长的影响

在温室盆栽条件下比较柴油污染和未污染土壤中种植布顿大麦的分蘖数、种子产量、小穗数量、收获系数和地上干重的差异,通过两茬试验结果表明:受到柴油污染的土壤会显著抑制布顿大麦分蘖和地上干重,并显著降低种子产量和小穗数量,随着柴油污染程度的增加,抑制效果逐渐增强。4个浓度柴油污染土壤,布顿大麦均能完成第一茬和第二茬生育期,布顿大麦种子产量和小穗数量与土壤中柴油浓度呈极显著负相关(P<0.01)。布顿大麦收获系数第二茬均高于第一茬;5g/kg和10g/kg柴油污染土壤中布顿大麦分蘖数第二茬极显著高于第一茬(P<0.01);30 g/kg柴油污染处理下,布顿大麦种子产量第二茬极显著高于第一茬(P<0.01);5 g/kg和30 g/kg柴油污染处理,布顿大麦小穗数量第二茬极显著高于第一茬(P<0.01);布顿大麦地上干重第一茬与第二茬差异不显著。

碱胁迫下内生真菌对布顿大麦光合性能和生理特性的影响

为了探究碱胁迫下内生真菌对布顿大麦(Hordeum bogdanii)光合性能和生理特性的影响。以带内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)布顿大麦为试验材料,用0,50,100,150,200 mmol·L^(-1)的混合碱溶液处理布顿大麦植株21天,分析其光合特征和理化指标的变化。结果表明:随着碱浓度的增加净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO_(2)浓度、叶绿素a,b、类胡萝卜素含量、抗氧化酶活性均呈现出降低趋势;渗透调节物质、叶片相对电导率、丙二醛含量呈现升高趋势。同时,E+的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO_(2)浓度、叶绿素a,b、类胡萝卜素、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量,以及抗氧化酶活性显著高于E-,丙二醛含量、叶片相对电导率显著低于E-。得出内生真菌可显著改善布顿大麦植株在碱胁迫条件下的光合作用和生理耐受能力,此布顿大麦内生真菌具有开发耐碱新品系的潜在作用。

一株布顿大麦内生真菌的分类鉴定及生物学和生理特性研究

对来自新疆温宿县的布顿大麦采用PDA分离内生真菌,纯化后获得一株内生真菌菌株将其编号为WS1,对此菌株进行分类鉴定、生物学和生理特性研究。研究结果表明,此布顿大麦内生真菌最适生长pH范围为7~9。菌株对9种碳源利用能力不同,菌株在淀粉、甘露醇、蔗糖、山梨醇、乳糖、麦芽糖、果糖碳源上生长速度显著高于基本培养基,乳糖中孢子长宽最长(P<0.05),其产孢量最多。对5种供试氮源利用能力均显著高于对照组,其中在酵母提取物和脯氨酸氮源上长势最好。在燕麦粉培养基(OMA)和海水培养基(SNA)上生长最快,在布顿大麦草粉琼脂培养基(HMA)中产孢最多。通过形态和分子的分类鉴定,此WS1菌株属于禾草内生真菌的Epichloёbromicola。

碱胁迫下内生真菌共生对布顿大麦抗氧化酶和ASA-GSH循环的影响

内生真菌能够提高宿主植物的抗逆性,而碱胁迫使植物体内积累大量的活性氧,加速植物衰老和死亡。为探究碱胁迫下内生真菌对宿主布顿大麦抗氧化酶和抗坏血酸-谷胱甘肽(ASA-GSH)循环系统的影响,本试验以带内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)的布顿大麦为材料,设置0、25、50、100、150、200 mmol/L混合碱(Na_(2)CO_(3)+NaHCO_(3))胁迫处理,研究碱胁迫下内生真菌对布顿大麦过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及叶片ASA-GSH循环中抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性和谷胱甘肽(GSH)含量变化的影响。结果表明,在碱胁迫下,抗氧化酶和ASA-GSH循环系统均受内生真菌影响,E+布顿大麦中的POD和GR活性低于E-布顿大麦,而CAT、SOD和APX活性及GSH含量显著高于E-布顿大麦;低浓度碱胁迫下,E+布顿大麦叶片的GPX活性高于E-布顿大麦,但当碱浓度大于100 mmol/L时,则表现为E-高于E+。说明碱胁迫下内生真菌能够提高布顿大麦的抗氧化性,改变ASA-GSH循环,增强植株的抗逆性。本研究结果可为合理利用内生真菌进行布顿大麦抗逆新种质创新和新品种选育提供理论基础。

盐胁迫下内生真菌对布顿大麦生长和生理的影响

为了研究不同盐浓度胁迫下内生真菌对宿主布顿大麦生长、光合色素和纤维素的影响,试验用不同浓度NaCl胁迫处理分蘖期带有内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)的布顿大麦4周后,测定各处理组(对照组、100 mmol/L组、200 mmol/L组、300 mmol/L组)布顿大麦的株高、分蘖数和光合色素、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量。结果表明:各组E+植株的分蘖数显著高于E-植株(P<0.05),对照组、100 mmol/L组、200 mmol/L组中E+植株的株高显著低于E-植株,300 mmol/L组E+植株与E-植株的株高差异不显著(P>0.05)。各组E+植株的光合色素含量高于E-植株,300 mmol/L组E+植株的光合色素含量显著高于E-植株(P<0.05)。随着NaCl浓度的升高分蘖期布顿大麦纤维素含量逐渐下降,E+和E-植株的ADF含量差异不显著(P>0.05),但300 mmol/L组E+植株的NDF含量显著高于E-(P<0.05)。随着盐浓度升高,布顿大麦的分蘖数逐渐减少,株高和纤维素含量逐渐降低,光合色素含量呈现先降低后升高趋势。说明内生真菌可通过改变宿主植株的分蘖数、株高、光合色素含量和纤维素含量来提高宿主对盐环境的适应性。

碱胁迫下内生真菌对结实期布顿大麦纤维和粗脂肪含量的影响

为了研究内生真菌侵染对结实期布顿大麦纤维和粗脂肪含量的影响,为布顿大麦的进一步合理利用提供理论支撑,试验以结实期侵染Epichloe属内生真菌(E+)的布顿大麦和未侵染(E-)的布顿大麦为研究对象,分别在50,100,150,200 mmol/L的混合碱中处理21 d,比较碱胁迫下E+、E-布顿大麦植株纤维和粗脂肪的差异。结果表明:随着碱浓度的升高,布顿大麦植株茎叶和根的粗纤维(CF)含量呈现增高趋势,除对照外E-布顿大麦植株茎叶和根的中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量也呈现增高的趋势。碱胁迫下各处理E+植株茎叶和根的NDF、ADF、CF、酸性洗涤木质素(ADL)含量低于E-植株,两者茎叶和根的粗脂肪(EE)含量差异不显著(P>0.05)。内生真菌显著影响布顿大麦茎叶和根的NDF、ADF、ADL含量(P<0.05),碱处理显著影响布顿大麦茎叶和根的NDF、ADF、CF含量(P<0.05),碱处理和内生真菌互作显著影响布顿大麦茎叶NDF、ADF含量和根ADL含量(P<0.05)。说明碱胁迫下内生真菌可以降低布顿大麦的纤维含量,有利于提高该草在食草家畜中的消化率。