苏丹草和高丹草转录组测序及其差异基因表达分析

为了初步探明苏丹草[Sorghum sudanense(Piper) Stapf.]和高丹草[Sorghum bicolor(Linn.) Moench.×Sorghum sudanense(Piper) Stapf.]相关差异基因的表达,本研究对两者进行转录组测序,并对分蘖调控以及粗蛋白和木质素合成关联基因的差异表达进行分析。结果表明:与苏丹草相比,高丹草的单株分蘖数显著降低,粗蛋白、木质素和独角金内酯含量以及果糖激酶、苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、反肉桂酸4-单加氧酶活性显著提高,己糖激酶-3(HXK3)、果糖激酶2(FRK2)、天冬氨酸转氨酶(ASPAT)、S-腺苷甲硫氨酸合成酶1(SAMS1)、多酚氧化酶II(PPOII)、双功能天冬氨酸激酶/高丝氨酸脱氢酶2(AKI/DHI2)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、反-肉桂酸4-单加氧酶(C4H)基因表达上调,独角金内酯酯酶D14(SLsE D14)基因表达下调。本研究为苏丹草和高丹草相关功能基因的克隆、分子标记开发等工作奠定了基础。

3个高丹草品种在新疆北疆地区的生产性能综合评价

为筛选出适宜在新疆北疆地区推广种植的高丹草品种,采用随机区组设计,测定了3个冀草系列高丹草品种(冀草5号、冀草2号、冀草8号)的株高、干鲜比、草产量等指标,并利用灰色关联法进行了生产性能综合评价。结果表明,根据3个品种在北疆地区的生育期可将冀草5号、冀草2号、冀草8号分别划分为早、中、晚熟品种。冀草5号的株高最高,为325.30 cm,冀草2号的草产量最高,其鲜草产量为127 556.19 kg/hm^(2),干草产草量可达30 613.49 kg/hm^(2)。灰色关联度综合评价结果由高到低的顺序为冀草2号>冀草5号>冀草8号。说明冀草2号高丹草更适宜在新疆北疆地区推广种植。

通江地区7个高粱属品种的生产性能及营养价值评价

试验旨在筛选适宜通江地区种植的高粱属牧草品种,采用大田试验,对引进的7个优质品种的产草量、农艺性状和营养成分进行测定和评价。结果显示,7个品种在通江地区均能够正常生长,农艺性状、产草量及营养成分在各品种间均存在差异。蜀草1号株高最高,分蘖数最多;绿巨人茎粗、叶片数及叶宽极显著高于除阿尔托901外的其他品种(P<0.01);海牛叶长最长,节间长最短,茎叶比最小。阿尔托901的总鲜草产量最高,蜀草1号和绿巨人次之。绿巨人的干物质、可溶性糖含量和相对饲用价值最高,粗纤维和酸性洗涤纤维含量最低;蜀草1号的粗纤维含量较低,粗脂肪和磷含量最高;海牛的粗蛋白和粗灰分含量最高。综合评价发现,绿巨人平均隶属函数值最高,蜀草1号次之。研究表明,绿巨人和蜀草1号较适宜在通江地区栽培种植。

20份高丹草种质苗期耐镉性综合评价

本研究以20份高丹草(Sorghum bicolor×Sudanense)种质资源为材料,以25 mg·L^(-1)Cd溶液进行胁迫处理,通过测定高丹草苗期的形态和生理指标进行综合评价,以期为高丹草耐镉种质资源筛选以及新品种选育提供参考和理论依据。结果表明,20份高丹草对照组和处理组的13个指标间存在着不同程度的差异。其中,不同高丹草种质资源的株高、茎粗、叶绿素含量、最大光合效率、健康指数、根系活力等均出现不同程度下降,下降程度从12%~99%不等,根冠比从下降70%到上升90%不等;各品种的相对电导率和丙二醛含量均出现不同程度上升,其中,相对电导率上升程度从2%到65%不等,丙二醛上升程度差异巨大。采用隶属函数和聚类分析,将20份高丹草依据D值分为4类:高耐镉型2份、中耐镉型5份、低耐镉型10份和镉敏感型3份。

不同甜高粱与高丹草品种在呼伦贝尔岭西地区的适应性评价

为筛选出适宜在呼伦贝尔岭西地区种植的高丹草和甜高粱品种,探索优质牧草主要农艺性状与干草产量关系,本试验以4个高丹草和2个甜高粱品种为试验材料,观测各品种的农艺性状、产量、营养品质等指标,并进行灰色关联分析和隶属函数分析。结果表明,各品种间的农艺性状、产量、营养品质均有显著差异(P<0.05)。品种FS3501的产量、粗蛋白质、非纤维碳水化合物含量最高、酸性洗涤纤维含量最低;黑贝的粗脂肪和钙含量最高。通过灰色关联分析可知,叶片数和叶宽对干草产量有密切关系。综合分析可知,在6个品种中,FS3501和黑贝的综合评价较优,适宜在呼伦贝尔岭西地区大面积推广种植。

炭化液对NaCl胁迫下高丹草种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨炭化液对NaCl胁迫下高丹草(Sorghum bicolor×sudanense)种子萌发和幼苗生长的影响,利用工程水生植物金鱼藻(Ceratophyllum demersum Linn.)和苦草〔Vallisneria natans(Lour.)Hara〕制备炭化液,研究了NaCl胁迫下2种炭化液及其稀释比例对高丹草种子萌发及幼苗生长和生理指标的影响。结果显示:在0~16 g·L^(-1)NaCl范围内,高丹草种子的发芽率、发芽势和发芽指数随着NaCl质量浓度的提高呈下降趋势,在16 g·L^(-1)NaCl条件下发芽率仅5.6%;种子萌发阶段的耐盐适应质量浓度、耐盐半致死质量浓度和耐盐极限质量浓度分别为4.00、8.03和15.06 g·L^(-1)。在4 g·L^(-1)NaCl条件下,添加金鱼藻炭化液和苦草炭化液(稀释比例1∶15)对高丹草种子发芽势、发芽率和发芽指数的影响不显著,但总体上显著(P<0.05)促进了芽长和根长;且处理10和15 d,金鱼藻炭化液处理的芽长和根长分别较苦草炭化液处理显著增加。在8~16 g·L^(-1)NaCl条件下,添加金鱼藻炭化液(稀释比例1∶15)总体上显著增加了高丹草种子的发芽势、发芽率、发芽指数、芽长和根长。在8 g·L^(-1)NaCl条件下,添加稀释比例1∶15和1∶5的金鱼藻炭化液均较对照显著增加了高丹草幼苗的株高、根长、茎长、叶长、总鲜质量、地上部鲜质量、地下部鲜质量和根冠比,显著降低了超氧阴离子含量、过氧化氢酶活性和可溶性蛋白质含量。综上所述,较高质量浓度NaCl胁迫下,添加金鱼藻炭化液显著促进了高丹草的种子萌发,有效减少了高丹草幼苗受到的氧化损伤,进而缓解了NaCl对高丹草种子萌发和幼苗生长的胁迫作用。

高粱—苏丹草杂交种研究与利用前景

高粱、苏丹草杂种优势非常明显 ,杂交种产量高、品质好、抗逆性强、具有较好的适应性 ,在畜牧、水产养殖业及资源利用与环境保护上有着广阔的开发利用前景 ,大力发展高梁 -苏丹草杂交种生产顺应经济发展大趋势 ,对 2 1世纪我国农业的可持续发展具有深远的意义。

添加甲酸或蔗糖对苏丹草青贮品质的影响

为探讨甲酸和蔗糖添加剂对苏丹草青贮的影响,以结实期苏丹草为原料,分别设对照、添加甲酸(6ml/kg)、添加蔗糖(2%)处理,袋装密封青贮60 d后分析。结果表明,添加蔗糖或甲酸都能显著改善苏丹草青贮饲料的发酵品质,添加甲酸可以显著降低青贮饲料的pH,极显著降低氨态氮含量,极显著提高乳酸含量。添加蔗糖可以显著提高乳酸含量,极显著提高乙酸含量,显著降低氨态氮含量。添加甲酸处理可溶性碳水化合(WSC)和硝酸盐含量分别显著高于对照和蔗糖处理。与原料相比,青贮之后硝酸盐含量显著下降,而亚硝酸盐含量增加。

高粱-苏丹草杂交种产量构成因子及最适密度的研究

通过高粱 -苏丹草杂交种产量构成因子分析表明 ,影响单株产量的主要因素是主茎粗和叶长 ;影响单位面积产量的主要因素是密度、叶长和单株产量 ,其中密度对单位面积产量的直接通径系数最大 ,为 1.0 2 99 。随机区组试验结果表明杂交种最适密度为 30万株 /hm2 。

苏丹草对铜尾矿的适应性研究

针对铜尾矿废弃地的复垦,选用苏丹草进行5种不同改良方式的盆栽试验.不同盆栽处理以m(尾矿土)∶m(菜园土)分别为0∶100,25∶75,50∶50,75∶25和100∶0配比混合而成.结果表明,低尾矿土含量处理对苏丹草生长无明显抑制现象,抗氧化酶活性随尾矿土含量上升而升高.在纯尾矿土处理中,苏丹草抗氧化酶系统平衡被破坏,MDA含量显著上升,ρ(叶绿素)下降,植物株高和干质量明显降低.通过对苏丹草地上和地下部分对不同尾矿土含量土壤中铜的吸收研究可知,其对铜不具备积累特性.虽然苏丹草对铜的积累量较小,但是由于能适应矿业废弃地极端的环境并且具有一定的耐性,生物量大,故可以选择用于铜矿废弃地的植被重建.

高粱与苏丹草杂种优势利用的研究

高粱与苏丹草杂种优势明显 ,F1 单株生物产量性状高于双亲平均值 ,甚至超过或接近高亲。影响高粱 苏丹草杂交种单株茎叶鲜重的主要因素是主茎粗、叶长 ;决定单位面积鲜草产量的主要是密度、叶长和单株茎叶鲜重。多年随机区组试验结果表明 ,杂交种单位面积鲜草产量显著超过苏丹草 ,并以 30万株 hm2 为最适种植密度。杂交种营养品质与苏丹草相近 ,氰化物含量低 ,在孕穗后期含糖量达到最大值为 1 0 0 % (Bx)。

苏丹草及高丹草幼苗对干旱胁迫的生理响应与抗旱性比较

采用沙培植物育苗法,以聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟自然干旱,研究9份苏丹草(Sorghum sudanense)及3份高丹草(S. bicolor×S. sudanense)幼苗期对干旱胁迫的生理响应,并利用隶属函数法对其抗旱性进行综合比较。结果表明,抗旱性强的材料在干旱胁迫下保水能力强、叶绿素持有率高、能维持较高的光合性能和细胞膜结构的完整性。依据叶片相对含水量、相对电导率、丙二醛含量、叶绿素含量、光化学效率(Fv/Fm)、净光合速率和水分利用效率7项抗逆相关指标,对12份材料的抗旱隶属值进行计算,其综合抗旱适应性鉴定结果为,材料编号1、2和3的苏丹草与10(‘蜀草2号’高丹草)、11(‘蜀草1号’高丹草)及12(‘海狮’苏丹草)抗旱性较强,编号为7、8的两份苏丹草和9号高丹草抗旱性较差。本研究为高梁属作物抗旱新品种选育和优质牧草栽培利用提供了试验依据。

氮肥运筹对杂交苏丹草产量饲用品质及再生系数的影响

采用大田小区栽培试验,研究了氮肥对杂交苏丹草产量和饲用营养品质及再生系数的影响。结果表明,杂交苏丹草干物质总产量氮肥处理显著高于对照,N4处理最高,相同的施氮量分次施用比一次性施用增产效果好。氮肥处理粗蛋白(CP)含量均高于对照,头茬草CP含量最高,随收获次数增加,CP含量降低,分次施肥处理施氮量增加,CP含量降低。对照处理粗灰分(CA)含量最高,随收获次数增加CA和酸性洗涤纤维(ADF)含量降低,无氮浸出物(NFE)含量升高。杂交苏丹草5大营养成分产量均是N4处理最高,对照最低,CP产量顺序是N4>N1>N2>N3>N0,3次收获的粗脂肪(EE)、CA、ADF、NFE总产量,均是肥料分次施用比一次性施用的处理高。各氮肥处理总能量(GE)均高于对照,其中N4处理最高,其次是N2处理,分次施肥的处理有利于总能量的增加。再生系数表现为相同施氮量分次施用处理高于一次性施用的处理,N4处理可使杂交苏丹草再生系数达到最大。比较发现,生产上采用N4(600 kg/hm2,底肥∶追肥=1∶2)处理可获得高产优质的牧草。

入侵植物黄顶菊与3种牧草竞争效应研究

以入侵植物黄顶菊和多年生黑麦草、紫花苜蓿、高丹草3种牧草为试验材料,采用盆栽取代试验方法观察了不同密度及比例条件下4种植物的竞争表现,为黄顶菊生物替代提供理论依据.结果表明:(1)在3种牧草中,高丹草对黄顶菊株高控制效果最为明显,并以苗期效果最好,在低密度比例下对黄顶菊抑制率即可达60.00%;而多年生黑麦草和紫花苜蓿的控制效果较差,在低密度比例下对黄顶菊起不到抑制作用.(2)在高丹草低密度替代组合中,黄顶菊单株生物量、分枝数比对照均明显减少,抑制率分别可达91.40%和44.87%;而多年生黑麦草和紫花苜蓿各密度替代组合中,黄顶菊单株生物量、分枝数与对照相同或大于对照.(3)在各个生育时期,除高密度高丹草替代组合外,其他组合中黄顶菊的相对产量值均极显著小于1.0,生长受明显抑制;而在各替代密度下,多年生黑麦草、紫花苜蓿与黄顶菊竞争替代效果均不明显.研究发现,高丹草的替代效果明显优于多年生黑麦草和紫花苜蓿,可以作为生物替代的材料对黄顶菊进行替代控制,且在植株比为1∶3比例下即可实现理想控制效果.

苏丹草对^(133)Cs和^(88)Sr胁迫响应及吸收积累特征研究

通过露地盆栽试验研究了苏丹草对土壤中不同浓度133Cs、88Sr胁迫的响应,以及对133Cs、88Sr的吸收积累。结果表明:在低浓度133Cs或88Sr胁迫下,苏丹草抗逆性增强,体内MDA含量降低,POD、CAT活性升高。在高浓度133Cs或88Sr胁迫下,苏丹草体内产生过量的活性氧使细胞膜脂质过氧化作用增强,MDA含量升高,CAT和POD活性下降。叶绿素含量随处理浓度增加而降低,表明胁迫条件下叶绿素合成受阻。土壤中高浓度133Cs与88Sr对苏丹草有毒害作用,使植株收到损伤,但对苏丹草的生物量影响不大。随着处理浓度增加,苏丹草体内133Cs或88Sr含量增加,并且根系含量>地上部含量,88Sr含量>133Cs含量。

苏丹草转录组SSR分子标记开发及遗传多样性评价

苏丹草是一种高产优质的禾本科牧草,优质分子标记的缺乏成为苏丹草育种工作顺利开展的限制性因素。本研究基于高通量测序结果开发苏丹草EST-SSR标记,并对34份苏丹草和2份高丹草种质资源进行了遗传多样性分析,验证所开发的EST-SSR引物的可应用性。从苏丹草转录组的80686条序列中鉴定出17548个SSR位点分布在13574条序列中,分布频率为16.82%。一、二和三核苷酸重复分别占38.59%、19.18%和39.09%,SSR重复基元的重复次数分布在5~23次;开发的300对引物扩增成功率达73.67%,其中54对多态性引物在36份供试材料中共扩增出275条带,其中多态性条带有205条,多态位点百分率(PPB)为73.05%,多态信息含量(PIC)平均值为0.41,遗传距离的变化范围为0.3922~0.9020;聚类分析结果将36份供试材料分为3大类群,相同品种的材料大致聚为一类,材料间的聚类与地理来源呈一定的相关性。以上结果证明了利用苏丹草转录组数据开发SSR标记的可行性并揭示了供试材料间具有丰富的遗传多样性,为苏丹草及近源物种种质资源的多样性水平和变异分析以及分子标记辅助育种等研究提供依据。

刈割次数与留茬高度对内农1号苏丹草产草量和品质的影响

研究刈割次数和留茬高度对内农1号苏丹草(SorghumsudanenseStapf.cv.NeinongNo.1)产草量及品质的影响。结果表明:在生育期间,刈割3次粗蛋白质产量最高,达到3.24t/hm2;刈割2次鲜草产量最高(96.80t/hm2);刈割1次干草产量最高(35.04t/hm2);留茬以8cm为宜,鲜草、干草及粗蛋白质产量分别达105.11、27.64和3.29t/hm2,高于或低于8cm均影响其再生速度、产草量和粗蛋白质含量。

高粱和苏丹草生物学特性的数值分析

4个苏丹草(Sorghumsudanense)品种和6个高粱(S.bicolor)品种被用来进行高粱和苏丹草的比较研究。结果表明,定性性状22,24,31在高粱与苏丹草上表现完全一致;数量性状除3,9,13,15,19,27,38,41,42,46,47,48,49,57在2类间差异不显著外,其余皆达显著或极显著水平。高粱与苏丹草品种间F测验达极显著水平,但苏丹草品种内1与2,3的F测验不显著,高粱品种6,7,10间F测验不显著。全部个体判别分析表明,各品种回判正确率为100%。聚类分析表明,参试的10个品种被明显分成2类,即苏丹草1,2,3,4聚为一类,高粱5,6,7,8,9,10聚为另一类。数量指标的方差分析显示,聚类指标的选择是合理的。

高粱雄不育系与四种苏丹草杂种F_1农艺性状及细胞遗传学研究

为明确雄不育系高粱（Sorghum bicolor（L.）Moench）Z3A、V4A与黑壳、白壳、红壳、棕壳4种苏丹草（Sorghum sudanense（Piper）Stapf）种间杂种F1的育性状况、细胞遗传学特征和育种潜力,为杂交后代选择利用提供依据,采用定株观测、花粉粒染色,染色体制片镜检等方法,对杂种F1代的生长发育、主要农艺性状及染色体构型等进行研究。结果表明：8个杂交组合F1代植株生长茁壮,平均株高350~386 cm,显著超过其双亲;生育期较长（132~134 d）,属中晚熟类型;分蘖数多达6.24~6.82个,呈偏父本遗传;穗型呈双亲中间型,每穗小穗数、穗密度均优于其父本苏丹草;茎叶比在3.10~3.33之间,明显低于其母本;株高140 cm时,F1茎叶鲜草氢化物含量很低,变幅为9.38~42.01 mg.kg-1;开花盛期主茎糖锤度值较高,在8.89%~9.46%之间,呈偏母本遗传;F1花粉可育率在94%以上,自然结实率在73.22%~76.62%之间,均不存在育性问题;F1代PMCMⅠ染色体配对行为规则,平均构型为2n=2x=20（10Ⅱ）,但其棒状二价比例较高（6.702~7.215）,亲本间遗传组成存在一定差异;F1鲜草产量明显超过其父本苏丹草,增产幅度为12.17%~28.28%,超亲优势幅度为13.86%~39.42%。试验确定出育种潜力最大的杂交组合是：高粱V4A×棕壳苏丹草和高粱Z3A×黑壳苏丹草。

9个苏丹草品种生产性能的评价与聚类分析

在甘肃张掖对9个苏丹草品种(国内5个、国外引进的4个)的牧草和种子生产性能进行了评价及聚类分析。结果表明,9个苏丹草品种中,盐池、新苏2号和89-106号为早熟品种,宁农苏丹草为晚熟品种,其余的为中晚熟品种。根据各品种的生产表现,可以将这9个品种分为3类,其中类型Ⅰ(盐池、奇台和新苏2号苏丹草)和类型Ⅱ(乌拉特1号、1539号和89-106号苏丹草)的特点是单株的分蘖和有效分蘖较多,刈割后再生性能好,前2茬的牧草生产量相对较为均匀,适合于作为青饲料种植利用;类型Ⅲ(宁农、0007号和1044号苏丹草)的特点是植株高大,单株的分蘖和有效分蘖少,牧草产量主要集中在第1茬,刈割后的再生能力差,但牧草产量和种子产量高,适合于种植用于调制青干草和青贮饲料。