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羊草(Leymus chinensis)为禾本科赖草属草本植物,是我国北方松嫩草原和欧亚陆地东部典型的优良草原草种,对干旱、寒冷、盐碱土壤具有高度的耐受性,也是具有发展潜力的草种之一,在发展草原畜牧业方面具有重大的生态和社会效益。国内外对于羊草遗传多样性的研究和耐盐性鉴定与评价鲜有报道,因此对羊草种质材料进行遗传多样性研究和耐盐性分析,进一步筛选出各方面性状优良的羊草种质材料,可为羊草抗盐性材料的筛选和育种供给相关基础,为了更好的对羊草耐盐碱的生理机制进行说明,丰富了羊草种质材料。
本实验进行了48份羊草种质材料遗传多样性研究,进一步揭示了其遗传关系;比较7份羊草材料光合指标变化,分析其光合特性;对不同浓度NaCl、Na2CO3盐胁迫下,7份羊草材料种子萌发及幼苗生长进行了研究;同时研究了4份羊草材料幼苗生理特性对盐胁迫的响应,探讨羊草幼苗的耐盐性。主要研究结果如下:
1.羊草种质资源遗传多样性的研究
利用48份羊草种质材料对23对SSR引物进行初筛,得到12对扩增良好且多态性稳定的SSR引物,存在51个等位基因位点,其中41个为多态位点,多态位点百分率为80.39%。Shannon信息指数变幅为0.5772~0.6923;PIC值介于0.3014~0.4561之间,遗传位点多态性较高。说明筛选出的引物可以很好反映了48份羊草材料的遗传多样性。
2.羊草光合特性的研究
通过对7份羊草新品系光合特性分析显示,“LC013号”羊草新品系叶绿素含量最高(1438.4 mg/m2),净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化曲线均呈单峰,各品种(品系)在11:00—13:00达到最大,“LC013号”羊草新品系净光合速率、蒸腾速率、气孔导度的峰值均高于其他品系,其值分别为20.22,8.49,0.344umol/m2/s,其次为“LC011号”羊草新品系,7个羊草新品种(品系)胞间CO2浓度均呈先降后升趋势,与净光合速率、气孔导度呈负相关。
3.羊草种子响应盐胁迫的研究
在不同浓度NaCl和Na2CO3胁迫下,7份羊草材料的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长和芽长均随浓度增加而降低,浓度越高,抑制效果越显著。盐处理低浓度对种子萌发抑制小,当NaCl浓度为400mmol/L和Na2CO3浓度为150mmol/L胁迫时,“LC011号”、“LC013号”、“LC016号”和“农菁11号”这4个羊草种子均能萌发。“LC011号”和“LC013号”羊草种子耐盐性较强。
4.羊草苗期响应盐胁迫的研究
通过对“LC011号”、“LC013号”、“LC016号”和“农菁11号”进行2种盐不同浓度胁迫的生理指标的分析,得出在2种盐胁迫初期,“LC011号”、“LC013号”、“LC016号”和“农菁11号”超氧化活性酶、过氧化物酶、过氧化氢酶含量、可溶性糖含量均上升,随胁迫周期和盐浓度增加,3种酶和可溶性糖含量均下降,羊草叶片中丙二醛、游离脯氨酸含量逐渐增加提高对盐胁迫的适应性。四者相比,“LC013号”的生理参数下降幅度要低于“LC011号”、“LC016号”和“农菁11号”,由此可见,“LC013号”耐盐性较好。
本实验进行了48份羊草种质材料遗传多样性研究,进一步揭示了其遗传关系;比较7份羊草材料光合指标变化,分析其光合特性;对不同浓度NaCl、Na2CO3盐胁迫下,7份羊草材料种子萌发及幼苗生长进行了研究;同时研究了4份羊草材料幼苗生理特性对盐胁迫的响应,探讨羊草幼苗的耐盐性。主要研究结果如下:
1.羊草种质资源遗传多样性的研究
利用48份羊草种质材料对23对SSR引物进行初筛,得到12对扩增良好且多态性稳定的SSR引物,存在51个等位基因位点,其中41个为多态位点,多态位点百分率为80.39%。Shannon信息指数变幅为0.5772~0.6923;PIC值介于0.3014~0.4561之间,遗传位点多态性较高。说明筛选出的引物可以很好反映了48份羊草材料的遗传多样性。
2.羊草光合特性的研究
通过对7份羊草新品系光合特性分析显示,“LC013号”羊草新品系叶绿素含量最高(1438.4 mg/m2),净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化曲线均呈单峰,各品种(品系)在11:00—13:00达到最大,“LC013号”羊草新品系净光合速率、蒸腾速率、气孔导度的峰值均高于其他品系,其值分别为20.22,8.49,0.344umol/m2/s,其次为“LC011号”羊草新品系,7个羊草新品种(品系)胞间CO2浓度均呈先降后升趋势,与净光合速率、气孔导度呈负相关。
3.羊草种子响应盐胁迫的研究
在不同浓度NaCl和Na2CO3胁迫下,7份羊草材料的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长和芽长均随浓度增加而降低,浓度越高,抑制效果越显著。盐处理低浓度对种子萌发抑制小,当NaCl浓度为400mmol/L和Na2CO3浓度为150mmol/L胁迫时,“LC011号”、“LC013号”、“LC016号”和“农菁11号”这4个羊草种子均能萌发。“LC011号”和“LC013号”羊草种子耐盐性较强。
4.羊草苗期响应盐胁迫的研究
通过对“LC011号”、“LC013号”、“LC016号”和“农菁11号”进行2种盐不同浓度胁迫的生理指标的分析,得出在2种盐胁迫初期,“LC011号”、“LC013号”、“LC016号”和“农菁11号”超氧化活性酶、过氧化物酶、过氧化氢酶含量、可溶性糖含量均上升,随胁迫周期和盐浓度增加,3种酶和可溶性糖含量均下降,羊草叶片中丙二醛、游离脯氨酸含量逐渐增加提高对盐胁迫的适应性。四者相比,“LC013号”的生理参数下降幅度要低于“LC011号”、“LC016号”和“农菁11号”,由此可见,“LC013号”耐盐性较好。