当前位置: > 硕士毕业论文 > 37000字硕士毕业论文禾本科牧草营养器官分析结构和种子休眠原理的比较研究

37000字硕士毕业论文禾本科牧草营养器官分析结构和种子休眠原理的比较研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:37000字
论点:种子,休眠,禾本科
论文概述:

虉草营养器官的解剖结构特征与其抗旱耐涝性有较好的相关性。茎、叶片角质化的表皮和叶表皮所含的丰富泡状细胞组是虉草具有抗旱性的主要解剖结构特征。叶肉细胞排列紧密且只有少量气孔

论文正文:

介绍

 1.1 禾本科牧草在草地生态系统中的重要性禾本科(Gramineae)植物广泛分布于世界各地,共有 660 属,10000 余种。我国有 230 属,1500 余种。禾本科植物是人类粮食和牲畜饲料的主要来源,是种子植物中最有经济价值的一个大科。我国有饲用禾本科牧草(禾草)1135 种,在栽培牧草当中的比例达 75%[1]。禾草耐盐碱、耐贫瘠、耐践踏,抗逆性强,营养价值丰富,适口性好,再生能力强,可以固着土壤,防止水土流失,具有较高的经济价值和生态功能。内蒙古有禾本科植物76 属,232 种,种质资源丰富,其中多数已有栽培种。因此,加大对各种野生和栽培禾本科牧草的研究力度,开发和利用丰富的种质资源势在必行。内蒙古是中国重要的草原区之一,草地面积 7880 万公顷,是全区土地总面积的 67.49%,禾本科牧草在草地群落建植和构成上有其他科牧草无法比拟的优越性,其品质和数量均为首屈一指。但是随着近年来对草地资源不合理的利用,导致了草地严重沙化、退化,草产量下降,生态环境恶化,使畜牧业持续发展面临极大的挑战。除此之外,我区人工草地建设相对滞后,草品种单一等问题也突出影响着草业的发展。因此,深入对牧草,尤其是草地群落主要构成种群—禾本科牧草的研究,挖掘其利用潜力、加大推广和应用的程度,对草地建植和恢复、畜牧业发展有重要作用。
 1.2 虉草的研究概况虉草(Phalaris arundinacea L.)是禾本科早熟禾亚科(Pooideae)虉草属(PhalarisL.)多年生冷季型牧草。虉草原产于欧亚大陆和北美等温带地区,在北美、北欧和亚洲等温带地区有分布。在我国主要分布于东北、华北、西北、华东、华中等地。虉草在内蒙古天然分布于呼伦贝尔市陈巴尔虎旗、鄂温克自治旗、兴安盟扎赉特旗、科尔沁右翼前旗、乌兰察布市和大青山等地。虉草的栽培历史悠久,国外对虉草的研究和栽培利用起步较早[9~11],现已培育出多个栽培品种。瑞典在 1794 年开始对其进行栽培驯化,之后到 1850 年北欧及其他地区相继开始栽培利用。1960 年虉草作为饲草和固着土壤的植物被引种到美国和加拿大[12,13]。我国目前的虉草品种有:“通选 7号”草芦( P. arundinacea L. cv. Tongxuan No . 7 ,1993)、威宁草芦( P. tuberoseL. cv. weiningcaolu,2007)和引进品种“川草 3 号”虉草( P. arundinacea L . cv.Chuancao No.3,2007)[7]。近几十年来美国、加拿大、芬兰、中国等对虉草进行了一系列品种的试验和评价[14~18],普遍认为虉草具有较高的经济价值和生态价值。随着人们对虉草的日益关注,对它的研究也从引种培育转向基础及技术应用研究,并且取得了一定成绩。据数据统计分析,对虉草近 10 年的研究文献量呈逐年递增趋势(图 1)。主要对其进行研究的国家有美国、芬兰、瑞典等(图 2)。研究方向主要集中在农业生产、能源燃料和环境生态学等方面(图 3)。研究的主要基金资助机构有芬兰科学院、芬兰 TEKES 科技和创新资助机构和瑞典能源署等(图 4)。(数据均来源于 Webof Science 数据库)。
 1.2.1 虉草的生物及生态学特性虉草植株灰绿色,丛生(图版Ⅰ-1),属于根茎型禾草,茎杆直立,根状茎色白、横向生长,每 0.5~1.0cm 有一分蘖节(图版Ⅰ-2),每个分蘖节都可长出 2~4 个须根,分布于 3~20cm 的土壤中,这样不定根和须根纵横交错分布于土壤中,构成了根系土壤层(图版Ⅰ-3)。叶鞘无毛,叶舌薄膜质;叶扁平,灰绿色,正面贴生微毛,背面光滑。花序为圆锥花序(图版Ⅰ-4),穗长 5~20cm,宽 3~12mm(图版Ⅰ-5)。小穗丛密,分支向上斜升,开花时展开,花后收紧。每小穗具 3 个花,其中 2 个不育(图版Ⅰ-6)。种子具内外稃,外稃条形,具柔毛;内稃披针形,质薄,短于外稃。种子黄色或褐色,成熟后容易脱落,存在休眠现象。虉草在内蒙古通辽地区 5 月初返青,6 月初抽穗,7 月上旬种子成熟,从返青到种子成熟生育天数为 120d 左右。在呼和浩特地区虉草 3 月末返青,5 月底抽穗,7月初种子成熟,从返青到枯死全生长天数 180d 左右。虉草喜湿,常生长于河滩岸边、下湿地、沼泽草甸等地,对土壤选择不严格,在土壤 pH4.9~8.4 的范围内都能生长,在粘土上生长最好,也可在富含有机质的淤泥和被水淹过的潮湿土壤上生长。虉草的生物量增长曲线在镇江北固山湿地和鄱阳湖湿地呈 S 型,且各季节内的生长动态基本一致,而在松嫩平原虉草分株生物量在 7~8 月存在异速生长规律[21~23]。在通辽地区,在生物产量达到稳定前的 4 年生长期内,虉草草地地上生物量每年都有极显著增加,但是草地在多少年后达到其最高的生物产量还有待研究[24]。许多研究表明,施加氮肥能显著提高虉草的生物量[25~27]。虉草有较强的抗逆性,其抗旱性和耐涝性均强于苇状羊茅(Festuca arundinacea)、无芒雀麦(Bromus inermis)和猫尾草(Phleuum pretense)[28],在干旱情况下,其单株叶面积、株高、叶绿素含量、蒸腾强度以及干物质积累均有所下降,而呼吸强度升高,表明虉草具备一定的抗旱能力[29]。在对虉草进行干旱胁迫及复水研究后,发现干旱胁迫前 8d 虉草叶片相对含水量保持稳定,继续胁迫后可溶性蛋白和丙二醛含量上升,复水后各个指标又迅速得到不同程度地恢复,表明虉草具有较强的损伤修复能力和干旱适应能力[30]。虉草即使在连续 60d 的水淹条件下也能存活[19],其根、茎中发达的通气组织是耐涝的主要结构特征。虉草耐盐碱能力强,对苗期的虉草进行盐碱胁迫发现植株内脯氨酸、丙二醛和可溶性糖含量随盐碱浓度增加而增加,电导率也相应地增加,植株则在低浓度盐分条件下表现为生物量增长趋势,而在高浓度盐分条件下受到抑制,表明低浓度的盐分条件可促进虉草生物量的积累,高浓度的盐分则会降低生物量[31~33]。张永亮等对新品系虉草和川草 3 号虉草进行复盐胁迫,发现虉草根、叶内的 Na﹢离子随着盐浓度的增加呈上升趋势,而 K﹢离子在新品系中先上升后下降,在川草 3 号中表现下降的趋势,表明 2 种虉草都具耐盐特性[34]。
 2 材料与方法
 2.1 供试材料采集地概况采集地 1 为四川省红原县四川省草业科学研究院牧草试验基地,该基地位于东经102°55′,北纬 31°79′,海拔 3600m,年均温 1.1℃,极端高温 32.5℃,极端低温-33.8℃,年降水量 740mm,土壤为草甸土,具备灌溉条件。采集地 2 为内蒙古通辽市科左后旗查金台牧场,该牧场位于北纬 43o16\'~43o24\',东经 121o5\'~121o45\',海拔高度 231.2m。年平均气温 6.1℃,无霜期 146d,年平均降水 385.5mm,土壤为草甸土,具备灌溉条件[19]。
 2.2 供试材料川草 3 号种子为四川省草业科学研究院经过多年的栽培驯化形成的引进品种的种子。通选 7 号种子为经过多年栽培驯化形成的具有稳定的生物、生态学性状的野生选育品种的种子。种子均在 2010 年采集,将采收的种子清选后室温自然晾干,装入种子专用袋,室温下保存备用(表 1)。
 3 结果与分析 .....................303.1 虉草营养器官解剖结构的分析.....................303.2 虉草种子生物学特性研究........................343.3 虉草种子休眠原因的分析.........................373.4 虉草种子破眠方法的研究.....................423.5 虉草种子蛋白质双向电泳体系的建立...............453.6 虉草种子差异蛋白质的图谱分析......................483.7 虉草种子部分破眠蛋白差异表达分析...................514 讨论 ...............554.1 虉草营养器官与抗旱、耐涝及利用之间的关系....................554.2 种子形态特征与休眠..................604.3 种子内氧化还原酶类的含量与休眠...........604.4 种子休眠机制.....................614.5 种子破眠方法的探讨................644.6 蛋白质双向电泳技术在种子破眠蛋白质组研究中的应用............655 结论 ..............71
 结论
 5.1 虉草营养器官解剖结构与抗旱耐涝性之间的关系虉草营养器官的解剖结构特征与其抗旱耐涝性有较好的相关性。茎、叶片角质化的表皮和叶表皮所含的丰富泡状细胞组是虉草具有抗旱性的主要解剖结构特征。叶肉细胞排列紧密且只有少量气孔分布于叶片下表皮,这样的结构可减少蒸腾;叶肉细胞富含叶绿体,增强光合作用,获得更多的同化产物,确保了植株在干旱条件下也有足够的光合产物来维持正常的生理活动。根皮层大的细胞间隙和气腔,初生木质部的后生大导管和茎基本组织解体形成的髓腔都是虉草良好的通气组织,是其耐水淹的主要显微特征。 5.2 虉草种子生活力、初始发芽率与休眠通选 7 号和川草 3 号种子都存在休眠现象,前者休眠程度深于后者。在生活力几乎相同的情况下,2 个品种种子的初始发芽率有显著的差异,川草 3 号的发芽率高于通选 7 号的发芽率。两者的胚都较小且成脂质状,对水分有一定的隔离作用,不利于种子吸水进而诱导休眠的产生。 5.3 虉草种子休眠原因通选 7 号休眠的原因是由种皮引起的综合性休眠。通选 7 号种皮颜色较深,在内部解剖结构上,外种皮与内种皮紧密相连,中间无透明层,透水、透气性差。川草 3号休眠是由种胚生理性休眠引起的综合性休眠。川草 3 号种皮颜色浅,透水、透气性较通选 7 号强。在剥离胚部进行离体培养后发现在相同的培养基和培养条件下,2 者都能形成愈伤组织和分化形成小植株,表明 2 者都无胚的形态性休眠。由胚的离体培养和 GA3引发的结果,可知川草 3 号的休眠是由胚部的生理性休眠引起的。
 参 考 文 献:1 王栋.牧草学各论[M].南京:江苏科学激素出版社,1989,272 刘公社,张卫东. 禾本科牧草分子生物学及生物技术研究进展[J].西北植物学报 2003,23(4) :682—6873 萨础日娜.内蒙古禾本科(Gramineae)牧草种子资源的研究[D].内蒙古师范大学硕士论文,20064 赵萌莉,许志信. 内蒙古草地资源合理利用与草地畜牧业持续发展[J].资源科学,2000,2(1):73-765 孟淑红,杨生,天莹. 内蒙古草地资源及草业发展现状、问题与对策[J].中国草地,2004,26(5):69-746 Merigliano MF,Lesica P. The native status of reed canarygrass(Phalaris arundinaceaL.)in the Inland Northwest[J].Natural Areas Journal,1998,18:223-2307 张永亮,骆秀梅.虉草的研究进展[J].草地学报,2008,16(6):659-6668 马毓泉,富象乾,陈山.内蒙古植物志(第 5 卷)[M].呼和浩特:内蒙古人民出版社,19949 Always F J . Early trials and use of reed canary grass as a forage plant [J ] . Journalof the American Society of Agronomy , 1931 , 23 : 64-66.10 Bonin S G, Goplen B P. A histological study of seed shattering in reed canarygrass[ J ] . Canadian Journal of Plant Science , 1963 , 43 : 200-205.