过度放牧致羊草个体矮化的光合调控机制初探

发布时间：2020-07-23 09:29

【摘要】：草原植物在长期过度放牧下表现为植株变矮、叶片变短变窄、茎节缩短等矮化现象,且该现象在解除放牧压后依旧存在。团队前期大量研究表明该现象在室内培养及同质园试验中依然明显,并初步推测该现象为过度放牧诱导下的胁迫记忆所致。为了进一步认识并理清过度放牧下植物矮化现象的记忆性及其背后可能的调控机制,本文以羊草为材料,通过室内控制试验,对比分析了长期过度放牧与围封来源羊草无性繁殖后代表型、光合生理及气孔的差异,并开展了模拟放牧试验(未去叶、去叶1/4、去叶3/4),探讨了两种来源羊草植株后代对再次面对胁迫时的差异性响应。主要研究结果如下:(1)与围封来源羊草相比,长期过度放牧羊草根茎繁殖后代表型呈现植株变矮、叶片变小等避牧适应性特征,该种特征至少在羊草无性繁殖第一代中可以稳定存在。经过去叶处理后,株高和叶长生长速率对模拟放牧及时间的延长相对平稳,表现为保守性,而围封来源羊草则出现了较大的变化幅度,最终放牧羊草株高与叶长对模拟放牧具有较小的可塑性指数,受模拟放牧处理影响较小,在再次面对放牧胁迫时应对能力较强。(2)羊草叶片净光合速率的降低是放牧干扰下羊草后代表现为矮化现象的主要原因。矮化羊草叶片气孔宽度变窄,气孔导度降低,其可能是其净光合速率降低的原因之一。Q-PCR分析结果发现,与气孔发育调控相关的7个基因均呈下调趋势,下调最高达36倍左右;而CP3L-1基因却上调3倍左右。羊草矮化记忆的调控途径可能为“ABCCL4等气孔基因表达下调→气孔变窄→气孔导度降低→光合效率降低→植株变矮”。(3)光合速率对模拟放牧的响应与株高、叶长生长速率相对一致,模拟放牧处理并没有改变放牧来源羊草的净光合速率,但增加了围封处理的净光合速率,因此可以推测放牧来源羊草通过光合速率对放牧干扰的保守性导致其形态性状的保守性,最终表现为避牧性,是其适应放牧干扰的机制之一。
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S543.9
【图文】：

研究选择长期过度放牧与围封羊草的根茎繁殖后代为研究对象，从个体功能性结构、光合生理等方面入手，探究多年来不断受到放牧胁迫干扰羊草的矮化现合调控机理的初步探究，并进一步比较两种不同放牧处理来源的羊草后代在模（不同程度去叶处理）的不同响应。究内容试验是于 2017-2018 年在中国农业科学院草原研究所农业农村部沙尔沁牧草资学观测试验站进行，通过室内控制试验研究经长期过度放牧胁迫羊草的无性繁胁迫记忆机制，同时探究放牧胁迫羊草后代对于不同水平的去叶处理的响应。如下：1）长期放牧胁迫羊草无性繁殖后代的表型可塑性及其相关调控机制初探，主要光合生理、气孔特性及其分子调控机制方面进行初步研究。2）羊草经过长期放牧胁迫后，其后代对于模拟放牧再次去叶胁迫的表型变化，生理的行为调控，初步探究羊草放牧胁迫记忆对其后代再次面临相同胁迫的抵的作用。术路线

过度放牧胁迫羊草与围封羊草的株高生长变化趋势（平均值±标准误NG，围封来源羊草；GZ，放牧来源羊草。1 The change of height in long-term overgrazing and enclosure Leymus cwith culture time(Mean±SE). NG, Ungrazed; GZ, Grazed. 放牧胁迫与围封羊草后代的株高生长速率变化特征（平均值±标准 2.2 The change of growth rate of height in long-term overgrazing and enLeymus chinensis with culture time(Mean±SE)处理Treatment培养时间 Culture time / d7-14 14-23 23-31 31-37 3thNG 1.447±0.14 0.743±0.12 0.715±0.19 0.177±0.04 0.08GZ 1.191±0.11 0.416±0.08 0.268±0.08 0.197±0.08 0.24 源羊草；GZ，放牧来源羊草。 ，P<0.01； ，P<0.05。azed; GZ, Grazed. ，P<0.01； ，P<0.05.羊草后代叶性状的影响

图 2.2 过度放牧胁迫羊草与围封羊草叶性状的比较（平均值±标准误差）。NG，围封来源羊草；GZ，放牧来源羊草。Fig 2.2 Effects of long-term overgrazing and enclosure on leaf characters inLeymus chinensis (Mean±SE). NG, Ungrazed; GZ, Grazed.胁迫下羊草后代植株分蘖能力及生物量的特征比较长期围封样地与放牧样地来源羊草的分蘖能力，放牧样地来源羊草的草，但没有达到显著水平（p>0.05）。而对两种来源羊草地上生物量的比期放牧来源羊草的地上生物量小于围封羊草来源的地上生物量，也没有达.05）。

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本文编号：2767143