环境因子对岩生植物金发草遗传多样性的影响

采用ISSR标记技术对四川、云南、重庆、广西等地不同环境条件下22个金发草种群的遗传变异进行分析。从100条引物中筛选出14条引物进行PCR扩增,共扩增出239条清晰的条带,其中227条条带具有多态性,多态位点百分率(PPB)达94.98%,金发草的观测等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Ne i s的基因多样性(H)和Shannnon s信息指数(I)分别为1.9498±0.2188、1.4298±0.3204,0.2656±0.1592及0.4136±0.2088,揭示了金发草具有丰富的遗传多样性。根据Ne i s遗传距离对22个种群进行UPGMA聚类,表明金发草种群的遗传距离与其水平地理距离和垂直地理距离有关。M antel检验表明金发草种群间的遗传距离与水平地理距离和垂直地理距离均呈显著正相关(P<0.01),随着海拔升高,金发草的遗传多样性降低,推测可能是高海拔地区气温低、降水量大在一定程度上影响了金发草种群间的基因交流。生境类型、海拔高度、土壤类型、土壤pH、年均温度、年均降水量、年均日照时数等环境因子对金发草的遗传分化在一定程度上产生了影响,相关性分析表明,其影响均不显著,说明金发草种群对环境依赖性小,能分布在各种生境中,使其具有较高的遗传多样性水平。

岩生植物金发草遗传多样性的ISSR和AFLP比较研究

禾本科岩生植物金发草〔Pogonatherum paniceum(Lam.)Hack.〕具有开发为新型国产草坪草种的潜力.用IS-SR与AFLP分子标记,分析了四川、重庆、云南及广西等地22个金发草种群的遗传多样性.用14个ISSR引物、10对AFLP引物分别扩增出239、485条谱带,多态位点百分率分别为94.98%、90.93%.两种标记均揭示出金发草种群具有丰富的遗传多样水平.由于标记原理不同,两种标记的结果呈现出微小的差别.相对而言,基于ISSR标记分析的遗传多样性参数高于AFLP标记得到的遗传多样性参数,这可能是由于金发草种群间存在着大量的微卫星变异所致.两种标记基于Nei遗传距离的聚类分析结果存在着一定的差异,但用Mantel测试对两种方法检测的遗传一致度进行相关性分析表明,它们之间存在着显著的相关性(r=0.3146,P=0.0150),用SPSS11.5软件进一步分析两种标记遗传一致度的相关性,Pearson相关系数为0.315(在0.01水平上),两种标记的聚类分析都揭示出金发草的遗传变异呈现出一定的地域分布规律.ISSR标记与AFLP标记均能应用于金发草种群的遗传多样性研究.

三种野生岩生草本植物的抗旱性综合评价

本试验选择自然状态下生长在岩石边坡上的3种野生岩生植物金发草和丛毛羊胡子草以及狗牙根为研究材料,通过盆栽干旱胁迫试验,研究和分析了干旱胁迫下3种野生岩生植物的叶面积指数、地下干物质量积累、叶片保水力;叶片相对电导率、可溶性蛋白、叶绿素等形态和生理指标,利用主成分分析法和隶属函数值法对影响3种野生岩生植物抗旱性的指标进行了分析评价。试验结果表明,3种草的抗旱性强弱顺序为金发草>狗牙根>丛毛羊胡子草。研究结果以期为筛选、培育适应于岩石边坡植被防护的乡土护坡植物的合理开发、利用提供理论依据。

PEG胁迫对不同培养方式下金发草愈伤组织再生能力的影响

在静置液体培养和振荡液体培养方式下,研究了聚乙二醇(PEG)胁迫对金发草[Pogona the rumpaniceum(Lam.)Hack]愈伤组织的再生能力和游离脯氨酸(F-Pro)积累的影响。发现金发草愈伤组织具有较高的耐PEG胁迫能力,培养方式与PEG胁迫对其再生抑制上存在时间与程度两个方面的表现。振荡培养方式主要表现为延迟再生时间,而PEG胁迫则主要表现为降低再生频率。两种培养方式都能使愈伤组织在PEG胁迫下发生F-Pro积累,F-Pro含量随PEG浓度的增加和培养时间的增长而升高。去胁迫后,大部分愈伤组织都能够恢复再生能力,F-Pro可能在抑制和恢复过程中作用较复杂。因此,在利用愈伤组织筛选抗旱植株时,PEG浓度应在300g.L-1以上,处理时间3周以上,静置培养更有利于抗旱突变体的筛选。

蚯蚓活动对金发草修复土壤菲芘污染的强化作用

采用盆栽试验法，研究了蚯蚓（Pheretima sp．）对金发草（Pogonatherum paniceum L．）修复菲、芘污染土壤的强化作用。结果显示，在试验浓度范围（20．1～322．1mg kg-1）内，蚯蚓活动促进了菲、芘污染土壤中金发草的生长，其根冠比明显增大。添加蚯蚓70d后，种植金发草的土壤中菲、芘的平均去除率高达77．0％、70．6％，平均去除率分别较无蚯蚓作用时（68．7％、61．2％）增长了8．3％、9．5％；相同污染水平下，蚯蚓活动对芘的强化去除程度总是大于菲。各修复因子中，植物-微生物交互作用对菲、芘去除的平均贡献率（46．6％、42．8％）最为突出，分别较无蚯蚓活动时（41．6％、36．6％）增长了5．0％、6．1％。说明蚯蚓活动可强化土壤-植物系统对土壤中菲、芘污染的去除作用。

2种野生岩生植物叶片可溶性蛋白含量对低温胁迫的响应

[目的]研究植物叶片可溶性蛋白质含量与植物抗寒性的关系。[方法]以野生岩生植物金发草和丛毛羊胡子草作为研究材料,并以目前最常用的护坡植物狗牙根作为对照,研究低温胁迫下2种野生岩生植物叶片可溶性蛋白含量的变化情况,并对蛋白质进行SDS-PAGE分析。[结果]结果表明:在低温胁迫下,丛毛羊胡子草、金发草和狗牙根的可溶性蛋白含量随处理温度的降低而增大;在各处理温度下丛毛羊胡子草可溶性蛋白含量均明显高于金发草和狗牙根,并且3种草可溶性蛋白含量12月高于8月;3种草12月蛋白质SDS-PAGE分析表明,丛毛羊胡子草蛋白质条带数最多且条带着色深,金发草次之,狗牙根蛋白质条带数最少且条带着色浅。[结论]3种草种中,丛毛羊胡子草具有较强的抗寒性。

金发草枝构件格局及其环境变异

研究分析了岩生植物金发草的枝构件特征,结果表明:金发草的分枝角度一般在 30°以内,节间距小于6 cm,平均每节有1个分枝,分枝率约为3;随植物生长级别加大,金发草枝构件空间分形维数逐步从1.282递增到1.664;在林下、陡坡、荒坡的生境条件下,植物枝构件构型特征有明显区别,在林下趋于“游击型”,在荒坡和陡坡上趋于“聚集型”。

岩生植物金发草生长特征研究

研究了重庆地区金发草在3种基质5种生境中的生长特征.结果表明,5种生境下金发草基径、冠幅、高度及根系面积、最长根和根深差异极显著.3种基质中,紫色土中金发草的地上部分基径(15.18cm)、冠幅(3086.77cm2)和高度(66.58cm)均为最大值,而紫色砂岩金发草的基径(10.89cm)、冠幅(1868.79cm2)和高度(60.75cm)均为最小值,但差异不显著.砂岩中金发草的根系比紫色土中分布广泛,差异显著,说明岩石生境中金发草将较多生物量投入到根系,通过增加根系的生长,提高其在岩石上的固着能力,扩大根系吸收面积,忍耐岩石基质的干燥和贫瘠.

岩生植物金发草对作物的化感效应

采用生物测定法研究金发草根、茎、叶水浸提液对水稻、小麦、油菜和莴苣等4种受体植物的化感作用。结果表明,金发草根、茎、叶水浸提液对4种受体植物种子萌发和幼苗生长均具化感作用,且随着水浸提液浓度的增高而增强。除水稻外,小麦、油菜、莴苣的发芽速率均受金发草水浸提液的显著抑制,但对最终发芽率影响不显著,说明金发草对植物种子萌发的化感作用主要是延迟种子发芽时间;金发草对作物幼苗生长的化感作用总体上表现为促进地上部分生长而抑制地下部分的生长。受体植物不同发育期对金发草化感作用的敏感程度不同,幼苗期高于萌发期;金发草叶的化感作用最强,其综合效应分别为根与茎的2.14倍和2.56倍。

岩生植物金发草生长发育对水分的响应

在透光棚玻璃中,采用称重补水法将土壤含水量保持在:2%(θ1)、4%(θ2)、6%(θ3)、8%(θ4)、10%(θ5)、15%(θ6)、20%(θ7)、25%(θ8)、田间持水量(θ9)9个梯度,研究了不同土壤含水量条件下岩生植物(rock plant)金发草(Pogonatherum paniceum)生长对水分的响应,分析了不同土壤含水量对金发草生长高度,分蘖,分叶,生物量等生长指标的影响.结果表明,在土壤含水量为6%时,金发草仍然能保持正常生长;土壤含水量为极低的2%和4%时,金发草也能存活生长1月之久;在土壤含水量为20%时,金发草生长迅速,高度,分蘖,分叶,生物量等指标均为最高.

3种岩石边坡护坡植物叶片质膜透性和可溶性糖含量对低温胁迫的响应

以野生岩生植物金发草(Pogonatherum paniceum)和丛毛羊胡子草(Eriophorum comosum)为研究材料,以目前最常用的护坡植物之一狗牙根(Cynodon dactlylon)作为对照,研究低温胁迫下两种野生岩生植物叶片质膜透性和可溶性糖含量的变化情况。结果表明:在低温(0,-5,-10,-15,-20℃)胁迫下,随着温度的降低,丛毛羊胡子草、金发草和狗牙根等3种植物的电解质渗出率均增大,可溶性糖含量均增加;在5种处理温度下,丛毛羊胡子草电解质渗出率均低于金发草和狗牙根,而可溶性糖含量均高于金发草和狗牙根;半致死温度均低于金发草和狗牙根;3种植物的电解质渗出率在12月低于8月,而可溶性糖含量则相反,即12月高于8月。这一结果说明3种植物中丛毛羊胡子草的抗寒性最强,且自然温度缓慢降低有利于3种植物抗寒能力的诱导和提高。

不同抗生素对金发草愈伤组织生长分化的影响

该研究以金发草愈伤组织为材料,通过分析比较不同抗生素种类(卡那霉素、潮霉素、头孢噻呋钠和氨苄青霉素)和浓度对金发草愈伤组织生长分化的影响,来确定适用于金发草遗传转化体系中的抗性筛选剂和抑菌剂。结果表明:(1)金发草愈伤组织对卡那霉素很敏感,且其分化率随着卡那霉素浓度的增加显著减少(P=0.01)。当卡那霉素浓度为10 mg·L^(-1)时,金发草愈伤组织的生长分化受到明显抑制,且有大量的白化苗形成,但分化率仍有36.56%;当卡那霉素浓度为15 mg·L^(-1)时,金发草愈伤组织的分化率为11.94%,只有很少部分的愈伤分化出绿色的丛生苗;当卡那霉素浓度为20 mg·L^(-1)时,金发草愈伤组织基本褐化死亡,分化率仅为2.26%。因此,浓度为15 mg·L^(-1)的卡那霉素适合作为金发草遗传转化体系中的抗性筛选剂。(2)金发草愈伤组织对潮霉素的敏感性要比卡那霉素弱,且潮霉素对金发草愈伤组织分化率的影响小,但毒害作用大。因此,潮霉素不适合作为金发草遗传转化体系中的抗性筛选剂。(3)300 mg·L^(-1)的头孢霉素和氨苄青霉素对金发草愈伤组织生长分化影响很小且能有效抑制杂菌的生长,较高浓度的氨苄青霉素对金发草愈伤组织的抑制作用不太明显。因此,300 mg·L^(-1)的头孢霉素和较高浓度的氨苄青霉素均可作为金发草遗传转化体系中的抑菌剂。该研究确定了适用于农杆菌介导的金发草遗传转化体系中的抗性筛选剂和抑菌剂,为金发草的遗传改良及功能性基因的研究奠定了基础。

不同基质环境条件下金发草的种群结构差异

通过野外调查和取样,运用单因素方差分析法和分层频度法对多年生野生植物金发草Pogonatherumpaniceum种群结构在不同基质条件下的差异进行了检测和比较。结果表明:1.金发草种群结构随基质变化有非常显著的差异;2.其种群年龄结构在黄色砂岩上为稳定型,在紫色砂岩和石灰岩上为增长型,在紫土上为衰退型;3.在此基础上,对其年龄结构进行了模拟。

两种岩生植物种子鉴定及播种量研究

以两种岩生植物金发草和丛毛羊胡子草为研究对象,进行了种子鉴定与播种量分析研究,结果表明:两种岩生植物具有种子产业化研究价值;两种岩生植物的合理播种量为:金发草0.3043￣0.4226g/m2,丛毛羊胡子草0.2722￣0.3778g/m2。

铅胁迫下金发草和狗牙根耐受性的对比

通过盆栽试验,设置不同浓度梯度Pb^(2+)(0、250、500、1 000、2 000、4 000mg·kg^(-1))污染土壤,研究Pb胁迫下金发草(Pogonatherum paniceum)和狗牙根(Cynodon dactylon)的生长及生理指标,分析比较两种园林中常见草种对Pb的耐受能力,为城市生态修复筛选出优良耐Pb胁迫的草本植物提供一定的理论依据。结果表明,随着Pb胁迫浓度的增大,金发草和狗牙根的生长受到抑制,叶片外观质量、生物量、净光合速率(Pn)及叶绿素含量均下降,与同期对照相比均差异显著(P<0.05);两种草的相对电导率(REC)显著升高(P<0.05),且均能够通过增加渗透调节物质和提高抗氧化酶活性来抵御土壤Pb胁迫;两种草的丙二醛(MDA)、可溶性糖、可溶性蛋白含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及狗牙根过氧化物酶(POD)活性均先升高后下降,金发草POD活性持续升高;Pb浓度4 000mg·kg^(-1)时金发草达到了自身Pb耐受阀值,表现出明显的Pb毒害特征,狗牙根则未达到自身阀值;Pb浓度2 000mg·kg^(-1)时两种草均能保持较为正常的生长状态;金发草和狗牙根对Pb均具有较高的吸收富集能力,但未达到超富集植物标准。综合分析两种草对Pb胁迫响应变化的差异,在Pb耐受性方面狗牙根强于金发草,因此狗牙根能够更好地适应土壤Pb污染环境,在Pb污染土壤修复中具有更大的应用价值。

金发草LEA3基因2个剪接体转化烟草的抗干旱胁迫能力分析

【目的】为进一步鉴定金发草LEA3基因2个剪接体蛋白亲水能力和结构上的改变导致在抗逆能力方面的差异。【方法】本研究利用植物表达系统分析了2个剪接体在烟草体内的功能以及功能之间的差异。以PpLEA3基因2个剪接体(PpLEA3.a和PpLEA3.b)的重组载体pMD19-T-PpLEA3.a和pMD19-T-PpLEA3.b为模板,PCR法构建植物表达载体pBI121-PpLEA3.a和pBI121-PpLEA3.b,并分别转化烟草得到转基因烟草Nt-PpLEA3.a和Nt-PpLEA3.b。【结果】首先对转基因烟草进行分子检测,发现其基因组DNA和RT-PCR检测均表现为阳性,说明外源基因已整合到烟草基因组并可以正常转录表达。随后筛出转基因烟草并收获T2代种子后,对其进行抗旱生理特性分析,发现在遭受甘露醇150 mM的模拟干旱胁迫后,转基因植株均比野生植株生长状况好,野生植株相对矮小,叶片萎蔫,生长畸形,而转基因植株整体受损情况要好很多。同时分析了此模拟干旱条件下转基因植株与野生型植株的丙二醛含量、叶绿素含量和相对电导率的变化。【结论】转基因烟草在干旱胁迫下表现出良好的耐受性,耐受能力PpLEA3.a>PpLEA3.b。进一步说明序列上的差异对基因的抗干旱能力功能起着重要作用。

金发草对土壤中菲、芘的修复机制

采用盆栽试验法,研究岩生植物金发草（Pogonatherum paniceum L.）对土壤中芘、菲的去除效果与修复机制.结果显示,在试验浓度范围（20－322 mg·kg^-1）内,种植金发草能有效去除土壤中芘、菲污染.70 d后,菲、芘去除率分别为50.97%－86.77%、46.45%－76.7%;比对照1（加0.1%NaN3）高63.56%、58.6%,比对照2（无NaN3）高46.09%、42.92%.金发草能吸收、富集部分菲和芘,根、茎叶组织中菲、芘含量随菲、芘添加浓度的升高而增大,且根部大于茎叶部、芘大于菲,但生物浓缩系数却逐渐减小.修复过程中,非生物因子、植物代谢、富集、微生物降解对菲的去除率分别为5.1%、0.32%、4.22%、17.47%,对芘的去除率分别为2.56%、4.27%、2.01%、15.68%;植物-微生物间的交互作用对菲、芘的去除率分别为41.56%、36.64%.说明植物-微生物交互作用是金发草修复土壤中菲芘污染的主要机制.

金发草LEA3基因两个剪接体转化酿酒酵母的抗非生物胁迫功能分析

对金发草(Pogonatherum paniceum)第3组LEA蛋白(PpLEA3)基因两个剪接体进行分析,并利用酿酒酵母表达系统分析两个剪接体在不同非生物胁迫的响应差异。以PpLEA3基因两个剪接体(PpLEA3.a和PpLEA3.b)的重组载体pMD19-T-PpLEA3.a和pMD19-T-PpLEA3.b为模板,PCR法构建酵母表达载体pYES2-PpLEA3.a和pYES2-PpLEA3.b,并转化酿酒酵母细胞得到重组菌INV-PpLEA3.a和INV-PpLEA3.b。通过比较重组菌和对照菌(转空载体pYES2)在NaCl、NaHCO3、低温、干旱、UV胁迫下的恢复生长状况,结果表明两种重组菌胁迫后的生长情况明显好于对照菌,两个剪接体对非生物胁迫抵抗力的大小为:PpLEA3.a>PpLEA3.b。两个剪接体在核酸序列上的差异导致了在蛋白亲水性和结构上的差异,最终导致了在抗逆能力方面的差异。

金发草GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因的克隆及功能分析

通过RACE-PCR技术克隆得到金发草GMP基因的cDNA全长序列,命名为PpGMPase(GenBank序列号:KF586841).该基因开放阅读框长度为1086bp,编码361个氨基酸,分子式为C1787H2874N474O509S17;DNA序列由4个外显子和3个内含子组成;该基因与玉米、水稻、猕猴桃、烟草、拟南芥、番木薯等植物GMP基因具有较高的同源性,与二穗短柄草亲缘关系最近.采用荧光定量PCR方法对该基因响应非生物胁迫(盐、干旱和冷胁迫)的表达模式进行分析,结果表明:在高盐、干旱及低温胁迫后GMP基因的表达量都有显著性增加,并且其催化产物抗坏血酸含量也随之增加.

根癌农杆菌介导的金发草遗传转化条件的优化

金发草(Pogonatherum paniceum)是一种多年生岩生草本植物,在生态恢复和景观建设中起着重要的作用。利用根癌农杆菌介导转化金发草胚性愈伤组织,通过GUS(β-葡萄糖苷酸酶)瞬时表达率研究菌液浓度、浸染时间、乙酰丁香酮(AS)浓度、葡萄糖浓度、共培养时间等因素对金发草转化的影响,并利用确定的最佳条件将GUS基因转入金发草,获得稳定表达转化植株。结果表明:菌液浓度(OD600)为0.6,浸染时间为10min,添加20mg/L的乙酰丁香酮(AS)和10g/L的葡萄糖,共培养时间5d为最佳条件,GUS瞬时表达率最高。经过抗性筛选后最终获得阳性转基因植株频率为57%。再生植株经GUS染色和PCR检测证明,GUS基因已成功整合到金发草基因组中。此转化体系的建立为金发草的遗传改良及相关功能基因的研究奠定了基础。