[目的]探讨陕北地区红枣、核桃及苹果凋落叶的化感效应,为选择经济林下适生草种提供理论指导.[方法]以室外盆栽牧草多年生黑麦草和紫花苜蓿为材料,设置不同浓度红枣、核桃和苹果凋落叶浸提液(0.1,0.05,0.025,0.012 5 g/mL)处理,测定牧草生长和生理指标.[结果](1)牧草单株干质量在3类凋落叶各浓度浸提液处理下大多比对照显著降低,且红枣浸提液的降幅较小.(2)牧草丙二醛含量在3类浸提液处理下均高于对照,而红枣浸提液的增幅较小,其叶绿素含量、抗坏血酸含量和抗氧化酶活性变化在3类浸提液间存在明显差异,且多年生黑麦草的变幅明显大于紫花苜蓿.(3)3类浸提液对牧草根系性状的影响存在明显差异,均抑制其根长生长,明显抑制多年生黑麦草根尖数,而促进紫花苜蓿根尖数.[结论]3种果树凋落叶浸提液对2种牧草生长多表现出显著抑制作用,并以红枣浸提液的抑制作用最小,且多年生黑麦草生长受抑制程度小于紫花苜蓿.

黄脊竹蝗Ceracris kiangsu Tsai是一种危害性极大的草地和森林害虫,主要危害禾本科植物,掌握黄脊竹蝗的食性偏好可为其防控提供理论基础.本研究选取10种禾本科植物:多年生黑麦草Lolium perenne L.、高丹草Sorghum hybrid sudangrass、苏丹草 Sorghum sudanense(Piper)Stapf.、扁 穗雀麦 Bromus cartharticus Vahl.、白茅Imperata cylindrica(L.)Beauv.、玉米 Zea mays L.、青皮竹 Bambusa textilis McClure、箬竹 Indocalamus tessellatus(Munro)Keng f.、刚竹 Phyllostachys sulphurea(Carr.)A.'Viridis'、箭竹 Fargesia spathacea Franch.,研究黄脊竹蝗不同龄期的跳蝻及成虫取食能力、取食偏好、取食频率与时间关系的差异.结果表明:黄脊竹蝗取食量随着龄期的增加而持续增加,跳蝻喜食禾本科牧草,2～5龄跳蝻取食最多的禾本科植物为白茅,3龄时开始出现暴食,5龄时达到取食峰值;成虫多喜食竹类和玉米,其中,取食偏好玉米和青皮竹,且成年雌性取食量高于雄性;黄脊竹蝗的活动时间与一天的温度与光照有密切关系,一天内取食频率会出现两个高峰期(即上午10:00-12:00,下午15:00-18:00).研究结果为黄脊竹蝗防控提供理论基础,也为黄脊竹蝗的人工饲养及开发利用提供基础数据.

VQ(Valine-glutamine)是植物特有的一类蛋白,在植物生长发育及抵御生物与非生物胁迫中发挥着重要作用,但在多年生黑麦草(Lolium perenne L.)中鲜有VQ基因的相关研究报道.本研究利用生物信息学方法在多年生黑麦草基因组中鉴定了52个LpVQ基因,其不均匀地分布于7条染色体上.亚细胞定位结果显示,LpVQ蛋白主要定位于细胞核,仅LpVQ45定位于细胞膜.系统进化分析表明,LpVQ基因被分为7个亚家族,与拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh.)只存在4对直系同源基因.基因结构分析结果表明,46个LpVQ基因无内含子.荧光定量PCR分析结果显示,从各亚家族中随机选取的21个LpVQ基因不同程度地响应黑暗、高温及盐胁迫,且在胁迫早期快速响应.

该研究选用3种高丹草、2种苏丹草、2种杂交狼尾草、一年生黑麦草和多年生黑麦草共9个牧草品系,采用盆栽试验,设置0(CK)、10(Cd10)、20 mg/kg(Cd20)镉胁迫处理,考察不同品系的生长指标、镉含量和富集指标,运用极差化法和主成分分析建立综合评价模型,通过计算各牧草在模型中的综合得分,筛选出最适宜实地修复的牧草,探究不同品种和不同品系牧草的镉修复能力差异,建立Cd污染土壤植物修复能力评价体系,发掘兼顾富集量和后处理的镉污染土壤植物修复资源.结果表明:(1)镉胁迫会不同程度降低牧草的株高和生物量,其中江苏苏丹草在Cdl0和Cd20中的耐胁迫能力均较强;(2)在Cd10和Cd20处理下,一年生和多年生黑麦草均具有较高的地上部和地下部Cd含量,高丹草的3个品系在Cd含量和Cd积累量两方面存在较大差异;(3)在Cd10和Cd20处理下,高丹草和黑麦草的富集指标表现优异,且富集指标在高丹草品系间存在较大差异;(4)2个镉质量分数处理下综合评价得分最高的均是一年生黑麦草,其次为高丹草.研究表明,参试牧草对镉胁迫均有较强的耐受性,但耐受能力和富集能力在品系间存在明显差异,并以高丹草品系间差异最大;一年生黑麦草能耐受20 mg/kg以下镉胁迫,且生物量较小,对镉有较强的浓缩效应,可作为镉污染土壤实地修复的可靠材料;综合评价模型可作为镉污染修复植物资源筛选的可靠方法.

研究不同放牧强度下人工草地土壤养分以及有机碳含量的变化,为在西南喀斯特地区建植与检测人工草地提供参考.在贵州省独山县贵州省草业研究所试验示范基地,以2012年10月11日建植的多年生黑麦草:高羊茅:鸭茅:白三叶:紫花苜蓿=3.5∶2∶2∶1∶1.5的人工草地0.33 ha,设置禁牧(围栏封育)、中度、重度3个处理,于2015年10月13日开始放牧,61d后测定不同放牧强度下人工草地土壤营养元素与活性有机碳含量.研究结果表明,放牧显著影响pH值、有机质以及氮、磷、钾等营养元素的含量.土壤有机质含量与pH值在中度放牧的0-10 cm土层中最高,土壤总氮和碱解氮含量随着放牧强度增强而上升,磷元素与钾元素的含量随着放牧强度增强而下降.土壤有机碳、微生物碳及易氧化碳的含量都随着放牧强度增加而降低,并且它们两两显著相关.在贵州喀斯特地区建植人工草地与维护人工草地可适当补充磷肥与钾肥,在草场质量检测中微生物碳和易氧化碳的含量可以作为土壤质量监测的早期指标.

有关醉马草(Achnatherum inebrians)内生真菌(Epichlo(e) gansuensis,E inebrians)共生体的研究,代表了我国禾草内生真菌研究领域的重要方向,使中国的醉马草-内生真菌与美国的苇状羊茅(Festuca arundinacea)-内生真菌(E.coenophiana)和新西兰的多年生黑麦草(Lolium perenne)-内生真菌(E.festucae var.lolii)成为禾草内生真菌国际三大研究分支.该文综述了近30年来对醉马草内生真菌共生体的系统研究,包括:内生真菌的分布、带菌率、检测方法、多样性,内生真菌提高宿主的抗旱、耐寒、耐盐碱、耐重金属、抗虫、抗病等抗逆性及其机理,共生体产生的生物碱等次生代谢物,对草食动物的毒性,及其在草地生态系统中的作用等.研究者实验证实了醉马草本身无毒,只有当内生真菌与醉马草共生并产生麦角新碱和麦角酰胺等麦角类生物碱后才能导致采食醉马草家畜中毒.文章展望了醉马草内生真菌基因组学和功能分析,利用杀菌剂杀死内生真菌进行醉马草脱毒,利用无毒内生真菌菌株进行饲用醉马草新品种选育,利用有毒醉马草内生真菌共生体进行抗虫防鸟的机场绿化新品种选育及生物源农药与医药开发等.

以多年生草本黑麦草为对象,模拟喀斯特生境土壤特征设置浅而宽(Shallow and wide,SW:30×30×5cm3)和深而窄(Deep and narrow,DN:10×10×45 cm3)两种土壤容器,以正常降水量为对照供水(W100％),设减水50％(W50％)和减水70％(W30％)共3种水分处理进行盆栽实验,探究了两种不同土壤生境中土壤水分变化对黑麦草生长及光合生理的影响,以进一步理解喀斯特地区植物的适应对策.结果 显示:(1)SW生境对水分变化敏感,随供水减少土壤含水量显著下降.轻度减水下植物叶面积增大,光合速率提高,地上部分生长得到促进,但水分严重减少对其生长和光合生理有抑制作用,但地上质量分数和水分利用效率却显著升高;(2)DN生境保水能力较好,随供水减少土壤水分含量下降较为平缓.叶片相对含水量、气孔导度和比叶面积在各水分处理之间差异不显著,但严重减水条件下总生物量、地上质量分数和水分利用效率均有回升.研究表明:浅而宽生境中植物倾向于通过提高地上部分的生长,保持较高的光合速率,并向地上部分分配较多生物量来应对水分胁迫;而深而窄生境中植物会充分利用土壤空间条件,促进根系的生长来提高对水分的吸收,从而维持植物的生长.

多年生黑麦草是禾本科冷季型草种,温度胁迫严重影响其分布和产量.转录因子调控基因表达在植物响应逆境胁迫中发挥重要作用.该研究以多年生黑麦草品种雅晴为材料,采用高通量RNA-seq技术,对热(40℃)、冷冻(-10℃)和对照(22℃)处理的样本进行转录因子应答分析,以探索多年生黑麦草转录因子对温度胁迫的响应规律,并筛选抗逆转录因子候选基因.结果 显示:(1)共鉴定了694个转录因子unigenes,分属于AP2/ERF、GTF、HSF、MYB、NAC、WRKY、bHLH和bZIP等32个家族.(2)在热和冷冻胁迫下,ERF(AP2/ERF)、MYB、NAC和bZIP家族基因均以上调为主,而WRKY家族则多数下调.HSF、GTF和DREB(AP2/ERF)家族成员大多数受热诱导上调,而多数bHLH家族成员受冷冻胁迫上调.(3)功能富集结果表明,多年生黑麦草差异表达的转录因子基因主要参与植物激素信号转导、昼夜节律和病原体互作等通路.研究表明,多年生黑麦草中与胁迫适应相关的转录因子基因普遍上调表达,而与生长和抗病相关的基因多数下调.该研究筛选到大量抗逆转录因子候选基因,为分子育种提供抗逆基因资源.

多年生黑麦草(Lolium perenne)作为一种优良牧草,在畜牧业中被广泛应用.研究表明,棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)能够提高多年生黑麦草的抗逆性,促进其生长.本实验在田间条件下,研究了棘孢曲霉对多年生黑麦草生长量、产量、干草产量、牧草品质、矿质元素、生长激素以及代谢产物的影响.结果 表明:外源添加棘孢曲霉显著提高多年生黑麦草的生长量、产量和干草产量以及叶片中N、P、K、Ca和Mn的含量.此外,接种棘孢曲霉的多年生黑麦草叶片含有较多的粗蛋白和粗脂肪,同时对多年生黑麦草的生长激素和代谢产物有显著影响.这些研究结果为棘孢曲霉在多年生黑麦草上进一步应用提供了科学依据.

在喀斯特地区异质性生境中,土壤水分含量、植物生存空间和养分状况等的综合作用共同影响植物的生理功能和生长发育.以多年生黑麦草(Lolium perenne L.)为研究材料,通过模拟同质(S-S:浅土-浅土)和异质(S-D:浅土-深土)两种小生境,探究3种施水量(对照:W0、中度干旱:W1、重度干旱:W2)条件下植物对异质生境的适应,主要解决以下问题:异质生境下植物是否会主动寻求高水分、厚土壤、或者更宽阔的生长空间来提高其对异质性生境的适应？降雨量的改变是否会导致植物的适应策略发生改变？主要结果如下:(1)只有在重度干旱(W2)条件下,异质性生境中黑麦草的株高、分蘖数以及地上、地下生物量和地上、根质量分数显著高于同质生境,而在对照(W0)和中度干旱(W1)条件下两种生境均无明显差异.(2)在对照降水(W0)条件下,异质生境中黑麦草浅土区根系生物量、根组织密度较深土区少,比根长、比根面积较深土区大;随着施水量的减少,浅土区根系生物量占整个植株根系生物量的比例呈现先减小、后增大的趋势,深土区的比根长、比根面积逐渐增大,根组织密度逐渐减小.以上结果表明,在异质性生境中黑麦草表现出更强的抵御干旱胁迫能力,且随着干旱程度的加重这种优势更加明显:异质性生境中黑麦草通过将有限的生物量更多的分配在深土区,同时增大深土区根系的根组织密度,使得根系在生长环境好的斑块中大量增生和下扎,使植株获得大量的水分和养分,而浅土区则充分利用较少的资源,通过增大比根长和比根面积、减小根组织密度的方式发展根系,尽可能多地利用浅土区的水分和养分.随着干旱程度的加重,植物在维持浅土区正常生理活动的基础上有限度地增大深土区的生物量;当浅土区比根长、比根面积增大到一定限度时,植物会通过逐渐增大深土区的比根长和比根面积、减小根组织密度的策略来应对干旱胁迫.