同域分布垂穗披碱草和达乌力披碱草遗传多样性和遗传结构分析

披碱草属(Elymus L.)是禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae)中的一个多年生属,该属在青藏高原地区有广泛分布,多数物种是草原和草甸的组成成分,许多种类为品质优良的牧草。垂穗披碱草(E.nutans)和达乌力披碱草(E.dahuricus)同为禾本科小麦族披碱草属异源六倍体物种,染色体组组成皆为StYH。为探究垂穗披碱草遗传多样性形成的内在机制,该研究利用微卫星(SSR)分子标记,对采自青藏高原地区同域分布的垂穗披碱草和达乌力披碱草两个居群共58个个体进行遗传多样性和遗传结构分析。结果表明:8对引物在垂穗披碱草和达乌力披碱草扩增条带分别为163条和124条,多态性位点百分率(PPB)分别为89.71%和76.07%,多态性信息含量(PIC)分别介于0.583~0.929和0.524~0.830之间。垂穗披碱草遗传多样性(H_e=0.69,I=1.34,P_p=100%)高于达乌力披碱草(H_e=0.53,I=0.80,P_p=93.75%);同域分布的垂穗披碱草和达乌力披碱草居群,垂穗披碱草呈现出更高的遗传多样性。AMOVA分子变异显示,两个物种居群内遗传变异分别80.92%和63.62%,但居群间遗传分化水平较低。遗传结构分析揭示两个物种间有基因流存在。综合分析结果认为,该地区种间杂交基因渗透引起的种内遗传分化,在这两个物种多样性形成中可能起着重要作用。     

川西北高寒地区多年生禾本科人工草地土壤线虫群落动态

为了查明青藏高原地区建植多年生禾本科人工草地对土壤线虫群落的影响及土壤线虫群落随人工草地建植年限增加的变化趋势，以川西北红原县2018年建植的垂穗披碱草样地(Elymus nutans)和老芒麦样地(Elymus sibiricus)为研究对象，以天然草地(Natural grassland)为对照，于2018—2020每年9月对土壤线虫群落、植被和土壤因子等进行连续监测。研究共分离到土壤线虫38470条，隶属于2纲8目65科172属，平均密度2482条/100g干土；食细菌线虫是研究样地的主要营养类群。垂穗披碱草和老芒麦样地的土壤线虫群落组成结构与天然草地间存在明显差异，但差异性随建植年限增加逐渐降低。线虫群落密度和多样性指数在垂穗披碱草、老芒麦和天然草地间均无显著差异。随建植年限增加，土壤线虫群落密度显著上升，Pielou指数显著下降，丰富度和Shannon指数无显著变化；植物寄生线虫密度和比例在第2年显著增加，并成为优势营养类群。线虫群落生态指数在不同草地类型间无显著差异，但垂穗披碱草和老芒麦样地的线虫基础指数随建植年限增加先增加，在第3年时显著降低(P<0.05)。冗余分...     

高寒牧草在不同温度和盐胁迫作用下的生理生化响应

测定高寒牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)和老芒麦(Elymus sibiricus)幼苗在4 个不同浓度的NaCl 溶液(0、50、150、250 mmol·L–1)与6-15 ℃和15-25 ℃两种温度处理条件下的生理生化反馈机制。结果表明: ①垂穗披碱草随着盐浓度的提高, 可溶性糖含量呈现先低后高的趋势; 在盐浓度为Na50 时, 可溶性糖含量最低, 且不同温度处理对垂穗披碱草可溶性糖含量影响不大; 但在高盐浓度(Na150、Na250)处理下, 温度对幼苗可溶性糖含量影响极显著, 6-15 ℃处理显著提高垂穗披碱草幼苗的可溶性糖含量。②随着盐浓度增加, 两种牧草游离脯氨酸含量均迅速积累, 且15-25 ℃处理下脯氨酸含量显著高于6-15 ℃处理。③除垂穗披碱草在Na250 下SOD 酶活性达到最高外, 垂穗披碱草CAT 活性和老芒麦SOD、CAT 活性均随着盐浓度的增加呈现先增加后降低的趋势。表明在一定盐浓度下, 牧草借助抗氧化酶来清除胁迫产生的活性氧, 但高盐浓度在一定程度上抑制了牧草抗氧化酶活性, 而6-15 ℃温度处理可诱导牧草抗氧化酶活性的提高, 尤其是老芒麦。④盐胁迫导致两种牧草根尖过氧化氢含量和细胞死亡率的增加, 而6-15 ℃温度处理可以降低根尖过氧化氢的积累。两种牧草随盐浓度增加根尖细胞死亡率均有增加的趋势, 但6-15 ℃低温可以有效减轻盐胁迫对根细胞的损伤。     

老芒麦遗传多样性及育种研究进展

摘要 老芒麦(Elymus sibiricus)的研究对我国北方草原及青藏高原高寒草甸的退化草地改良、发展草地畜牧业具有重要意义。 本文综述了老芒麦在形态学、细胞学、蛋白质和DNA分子水平上的遗传多样性研究概况, 并总结了国内老芒麦的育种研究进展。目前国内外专门针对不同老芒麦种质材料(accession)或居群(populations)遗传多样性的研究鲜见报道, 相关研究主要集中在与披碱草属(Elymus)及其近缘小麦族物种的系统进化研究方面; 其次, 我国仅有6个老芒麦国家审定品种, 且育种手段较单一、落后, 育成品种优势集中在产量和适应性上, 缺乏对抗逆性种质的筛选培育。     

老芒麦遗传多样性及育种研究进展

老芒麦（Elymus sibiricus）的研究对我国北方草原及青藏高原高寒草甸的退化草地改良、发展草地畜牧业具有重要意义。本文综述了老芒麦在形态学、细胞学、蛋白质和DNA分子水平上的遗传多样性研究概况,并总结了国内老芒麦的育种研究进展。目前国内外专门针对不同老芒麦种质材料（accession）或居群（populations）遗传多样性的研究鲜见报道,相关研究主要集中在与披碱草属（Elymus）及其近缘小麦族物种的系统进化研究方面;其次,我国仅有6个老芒麦国家审定品种,且育种手段较单一、落后,育成品种优势集中在产量和适应性上,缺乏对抗逆性种质的筛选培育。     

Elymus sibiricus, E. nutans 和 E. burchan-buddae 的形态学鉴定及其染色体组亲缘关系的研究

为了进一步研究Elymus sibiricus L.、E．nutans Griseb．和E．burchan-buddae(Neuski)Tzelev [＝Roegneria nutans(Keng)Keng]的外部形态差异及其系统学关系,本文对这三种植物的6个穗部形 态性状进行了观测和比较,并对这三个Elymus种进行了种间杂交及杂种F1的减数分裂染色体配对行 为的分析研究。结果表明：这三个Elymus种的穗长及颖长等性状均变异很大,而内稃的长、宽则变异 不大并具有明显的种间差异。E. nutans×E．barchan-buddae及E.nutans×E．sibiricus的杂种F1均完 全不育,减数分裂不规则。E．nutans×E．burchan-buddae杂种F1的减数分裂构型为：7.70I+13.40 Ⅱ+0.06Ⅲ+O.08 Ⅳ,而E．sibiricus×E．nutans杂种F1的构型为11.98 Ⅰ+9.61Ⅱ+O.64Ⅲ+0.39 Ⅳ+0.01V。由本实验的形态学和细胞学的研究结果得出以下结论：1．利用内稃形态性状结合穗部 其它性状的差异能对这三个物种进行较准确的鉴定;2．E．nutans与E.burchan-buddae的亲缘关系较 近,而E．nutans与E．sibiricus的亲缘关系则较远;3. E,burchan-buddae×E．nutans的杂种Fl中存在着染色体配对控制因子。     

西藏3种野生牧草苗期对干旱胁迫的响应

通过气候培养箱盆栽试验,探究了干旱胁迫对西藏3种野生牧草(赖草(Leymus secalinus)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和老芒麦(Elymus sibircus))苗期生长特性和生理指标的影响,并对其抗旱能力进行综合评价,旨在为选育抗旱性强的优良牧草种质资源和人工草地建植提供科学理论依据。研究发现,随着干旱胁迫时间的增加,土壤相对含水量呈现先快速下降后缓慢下降的变化趋势,种植不同牧草的土壤含水量变化值也不相同。3种野生牧草幼苗的株高变化量、植株含水量和叶绿素(Chl)含量均随干旱胁迫时间的增加而呈现下降趋势;植物体内游离脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性均表现为随着干旱胁迫时间增加而增大;可溶性糖含量均表现为随干旱胁迫时间的增加呈现先减小后增大的变化趋势:干旱胁迫第5天的可溶性糖含量最低,但老芒麦干旱胁迫第20天时的可溶性糖含量仍低于对照;垂穗披碱草可溶性蛋白含量随着干旱胁迫时间的延长而增加,老芒麦和赖草体内可溶性蛋白含量呈现先减小后增大的变化趋势,老芒麦在干旱胁迫第10天时可溶性蛋白含量最低,而干旱胁迫第5天时赖草体内可溶性蛋白含量最低。用隶属函数法对干旱胁迫下3种野生牧草苗期8个指标进行综合评价,其抗旱性强弱顺序依次为:赖草垂穗披碱草老芒麦。结果表明3种牧草中赖草的抗旱能力最强,适合在西藏干旱地区种植;但由于赖草有性繁殖能力较低,而垂穗披碱草有性繁殖能力较强,可以作为西藏干旱、半干旱地区生态恢复的首选草种。     

施肥和刈割对垂穗披碱草（Elymus nutans）、中华羊茅（Festuca sinensis）和羊茅（Festuca ovina）种间竞争力的影响

试验选用青藏高原东部高寒草甸普遍存在的3种禾本科牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)以及羊茅(Festuca ovina)进行种间竞争的野外研究.通过测定3种牧草生物量的干重,对其进行方差分析并计算了相对产量总和(RYT)以及竞争率(CR).结果如下:对实验物种竞争率(CR)的分析表明垂穗披碱草的竞争力最强,中华羊茅次之,羊茅最差.施肥和刈割处理对于原来的竞争格局没有影响,即在施肥、刈割及其交互作用下3种牧草的竞争等级均是一致的.对试验物种混播的相对产量总和(RYT)的分析表明:在中华羊茅与垂穗披碱草的混播中,两种组成物种利用相同的资源,表现出相互竞争的趋势,这种趋势是非密度依赖的;垂穗披碱草和羊茅混播,在低密度时,羊茅和垂穗披硷草可以共享资源,但是随着密度增加,羊茅和垂穗披碱草表现出竞争相同资源的趋势;在中华羊茅和羊茅的混播中,二者在生长过程中能够共享资源,有相互促进的趋势,表现出共生的关系,且是非密度依赖的.     

10种披碱草属植物的RAPD分析及其系统学意义

利用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术分析了10种披碱草属植物,即：Elymus sibiricus L.,E． caninus(L．)L¨E．lanceolatus(Scribner et Smith)Gould,E．nutans Griseb,E．dahuricus Turcz,, E．tangutorum(Nevski)Hand．-Mazz., E．brachyaristatus ALöve,E.submuticus(Keng)Keng f.,E． cylidricus(Franch)Honda和E．excelsus Turcz. 。对34个OPRON公司十聚体随机引物进行多态性筛 选,25个(75．53％)能产生多态性。16个引物产生的136个DNA片断,用于计算种间Nei氏遗传相似 性系数分析,在NTSYS程序中利用UPGMA构建系统发育树状图。分析结果表明：(1)四倍体和六倍体 物种各自聚为一支,它们之间的亲缘关系较远;(2)E．sibiricus和E. caninus;亲缘关系较近,支持把 Roegneria caninus (L．)Nevski归入Elymus;(3)E．nutans和E．dahuricus亲缘关系密切;(4)形态相 似、地理分布一致的E．brachyaristatus和E．submuticus存在着一定程度的核苷酸序列的差异,它们与 E．nutans和E．dahuricus有一定的亲缘关系;(5)E．excelsus 与 E．cylindricus的亲缘关系较近,它们 又与E．tangutorum有亲缘关系;(6)RAPD结果与形态学和细胞学等分析结果基本一致,RAPD分析方法将为Elymus系统分类提供DNA水平上丰富的资料。     

高寒矮嵩草草甸两种主要植物耐牧性的比较

通过野外控制实验,研究了刈割(留茬3 cm、留茬1 cm及不刈割)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)处理对高寒草甸矮嵩草(Kobresia humilis)和垂穗披碱草(Elymus nutans)补偿高度、株高相对生长率、比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量的影响.结果表明:2物种的株高和地上总生物量在刈割后均为低补偿响应,但其株高相对生长率显著提高,并均随年份而增加;垂穗披碱草比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量对刈割损伤更加敏感;尽管施肥能显著提高2物种上述各项指标,但在不同处理条件下矮嵩草的耐牧性指数均小于垂穗披碱草;浇水的作用不显著.说明2物种的耐牧性依赖于土壤养分资源获得性,矮嵩草的耐牧性强于垂穗披碱草.     

老芒麦和垂穗披碱草rDNA-ITS序列分析

分析了老芒麦和垂穗披碱草rDNA-ITS序列,为这两个种的鉴别提供分子指纹图谱,为系统发育提供分子生物学依据。结果表明,22份材料的ITS、ITS1、5.8S、ITS2序列长度均相同,依次为604bp、222bp、164bp、218bp,GC含量依次为62.25%～63.08%,62.16%～63.06%,59.76%,64.22%～65.60%。除5.8S外,碱基位点都有不同程度的变化,一些变异位点有明显的种性变异规律,可作为老芒麦和垂穗披碱草种质DNA指纹特异鉴别位点。7个ITS序列的同源性98.7%～99.8%,遗传分歧0.2～1.3,具有保守性,为非近期分化类群。系统发育分析表明不同来源地的同种材料,差异主要表现在DNA变化快慢及碱基替换数,但相同的种归为一类,进一步反映了种内的遗传稳定性。     

加拿大披碱草、老芒麦及其杂种F1代的RAPD分析

加拿大披碱草和老芒麦是披碱草属地理性远缘的2个种。采用RAPD技术,筛选了16个随机引物对这2个种及其F1代进行遗传多态性检测。在获得的186个位点中,114个为多念性位点,占61．29％。从种群内的遗传多态性来看,加拿大披碱草的多态性位点百分率最高(242．04%),其次是老芒麦(9．14%),杂种F1(1．61％)。从种群间的遗传关系来看,加拿大披碱草和老芒麦的遗传距离为0．4979,杂种F1与母本加拿大披碱草的遗传距离(0．2720)较近,而与父本老芒麦的遗传距离(0.4074)相对较远。     

利用RAPD分析披碱草属、鹅观草属和猬草属模式种的亲缘关系

利用随机扩增多态性DNA（RAPD）技术对小麦族披碱草属、鹅观草属和猬草属3个属的模式种进行了基因组DNA多态性分析。42个引物产物的290条谱带中,257条（88.62%)表现出多态性,说明披碱草属、鹅观草属和猬草属3个属的模式种间具有丰富的遗传多样性。利用290个RAPD标记,计算材料间Nei氏遗传相似性系和遗传距离,在NTSYS程序中利用UPGMA进行聚类。结果表明,Elymus sibiricus种不同居群间的遗传差异较小,遗传距离在0.097-0.180之间。E.sibiricus,Roegneria caucasica和Hystrix patula的种间遗传差异明显,遗传距离在0.458-0.605之间。H.patula与E.sibiricus的亲缘关系较近。R.caucasica与E.sibiricus的亲缘关系较远。     

野生垂穗披碱草种质的醇溶蛋白遗传多样性分析

用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE) 对采集自中国新疆、青海、四川、西藏四省区的33份垂穗披碱草Elymus nutans材料进行醇溶蛋白分析,获得下述结果:（1）供试材料共分离出38条带纹,多态率达92.10%。4个电泳分区（α、β、γ、ω）的平均Shannon指数为0.55,Nei-Li遗传相似系数（GS）变异范围为0.36~0.93,平均值为0.63。这些结果说明供试野生垂穗披碱草材料具有较为丰富的醇溶蛋白遗传多样性。（2）对所有材料的聚类分析和主成分分析发现,在GS值为0.67的水平上供试材料可聚成7个类群,绝大部分来自于相同或相似生态地理环境的材料聚成一类,即醇溶蛋白图谱类型与材料的生态地理环境具有一定的相关性。（3）基于Shannon 多样性指数估算了5个垂穗披碱草地理类群内和类群间的遗传分化,发现类群内遗传变异占总变异的42.94 %,而类群间的遗传变异占总变异的57.06 %。这可能与该草以自花传粉为主的繁育系统有关。（4）对各地理类群基于Nei氏无偏估计的遗传一致度的聚类分析表明,各地理类群间的遗传分化与其所处的地理生态环境具有较高的相关性。 .     

Physical mapping of repetitive sequences and genome analysis in six Elymus species by in situ hybridization

Genome constitution and genetic relationships between six Elymus species were assessed by physical mapping of different repetitive sequences using a technique of sequential fluorescence in situ hybridization and genomic in situ hybridization.The six Elymus species are all naturally growing species in northwest China,namely,E.sibiricus,E.nutans,E.barystachyus,E.xiningensis,E.excelsus,and E.dahuricus.An StStHH genome constitution was revealed for E.sibiricus and StStHHYY for the remainder species.Each chromosome could be clearly characterized by physical mapping with 18S-26S rDNA,5S rDNA,Afa-family,and AAG repeats,and be allocated to a certain genome by genomic in situ hybridization.Two 5S rDNA sites,each in the H and St genomes,and three 18S-26S rDNA sites,two in the St genome and one in the Y genome,were uncovered in most of the species.The strong Afa-family hybridization signals discriminated the H genome from the St and Y genomes.The H and Y genome carried more AAG repeats than St.A common non-Robertsonian reciprocal translocation between the H and Y genomes was revealed in E.barystachyus,E.xiningensis,E.excelsus and E.dahuricus.Comparison of molecular karyotypes strongly suggests that they can be classified into three groups,namely,E.sibiricus,E.nutans,and others.     

Morphological Identification of Elymus sibiricus,E. nutans,and E. burchan-buddae,and Their Genomic Relationships

In order to investigate morphological variations of Elymus sibiricus L., E. nutans Griseb., and E. burchan-buddae (Nevski) Tzvelev ［=Roegneria nutans (Keng) Keng］, and to explore their systematic relationships, six morphological characters were measured and compared between the Elymus species. Interspecific hybridizations between E. nutans and E. sibiricus, and E. burchan-buddae were carried out with the aid of embryo rescue. Chromosome pairing behaviour was also analysed at metaphase- I of meiosis in pollen mother cells of F₁ hybrids. Morphologic characters, such as length of spikes and length of glumes varied considerably between different individuals of each species, whereas length and width of paleas were quite stable and different between species. The interspecific hybrids were completely sterile and their meioses were irregular. Meiotic configuration of E. nutans × E. burchan-buddae was 7.70I +13.40Ⅱ+0.06Ⅲ+0.08 IV, whereas that of E. sibircus×E. nutans was 11.98I+9.61Ⅱ+0.64Ⅲ+0.39Ⅳ+0.01V. It is concluded from the morphological and cytological study that (1) it is possible to identify the three Elymus species using the palea character, in addition to other traditionally applied characters; (2) Elymus nutans and E. burchan-buddae have a comparatively high genomie relationship, while E. nutans and E. sibircus have a relatively low genomic affinity to one another; and (3) a certain chromosome pairing regulator was presented in the hybrid between E. burchan-buddae andE. nutans.     

根据形态和叶片微形态特征讨论无芒披碱草的归并

通过形态学观测和叶片解剖特征分析,比较了无芒披碱草、短芒披碱草及老芒麦3个近缘种的主要性状差异,以探讨无芒披碱草的系统分类归属.结果表明,在外部形态上无芒披碱草与短芒披碱草差异甚小,难以进行区分,但与老芒麦差异明显,是典型的种间关系;在叶片解剖上,无芒披碱草的绝大多数特征与短芒披碱草的一致或类同,可与老芒麦的却存在明显间断.故研究认为:无芒披碱草与短芒披碱草是同一个种,无芒披碱草应作为短芒披碱草的异名.     

小麦族披碱草属、鹅观草属和猬草属模式种的C带研究

采用改良的Giemsa C带技术,分析了小麦族披碱草属、鹅观草属和猬草属模式种的染色体C带带型。Elymus sibiricus、Roegneria caucasica和Hysrix patula的染色体在Giemsa C带带型上存在明显的差异,显示了这3个属模式种的物种特异性。3个模式种的Giemsa C带核型表明,C带带纹主要分布在染色体的末端和着丝粒附近,而中间带相对较少。对E.sibiricus、R.caucasica和H.patula的St、H、Y染色体组C带带型与其它物种的St、H、Y染色体组C带带型的差异进行了讨论。