羊草子株出生、发育及成穗的生理与分子机制

羊草是我国北方草原的主要建群种，也是我国最重要的生态草和最优良的牧草之一。羊草因有性繁殖力弱导致的种子产能低，严重地制约着天然草地改良和人工草地建设的步伐。如何提高羊草种子产能，已涉及到生态环境治理、畜牧业发展等目前亟待解决的重大问题。羊草种群的成穗数是制约种子产能的瓶颈，是决定种子产能的关键因子，它直接受控于上一年秋季形成的子株数量与质量。鉴于目前以羊草子株为切入点来研究羊草有性生殖甚少和诸多方面未见报道的现状，本项目拟通过羊草种群子株不同类型的出生时间与数量、内外发育状态与翌年成穗关系的跟踪研究，以及子株成穗与否的生理与分子机制的比较研究，阐明羊草在有性繁殖方面常年存在的成穗率低这一关键科学问题，以崭新的思路揭示羊草种群成穗和种子产能形成的机理与机制，为提高羊草以至根茎型禾草种子产量提供科学理论与实践依据。

羊草是我国北方最重要的生态草和饲草之一。因有性繁殖力弱导致的种子产能低，严重地制约着草地恢复和饲草的生产。如何提高羊草种子产能，已涉及到生态环境治理、畜牧业发展等目前亟待解决的重大问题。羊草种群的成穗数是制约种子产能的瓶颈，受控于上一年秋季形成的子株数量与质量。为此，本项目通过羊草种群子株的出生时间与数量、内外发育状态与翌年成穗关系，以及成穗的生理与分子机制的研究，为提高羊草以至根茎型禾草种子产量提供理论与实践依据。主要研究结果如下：.1、不同类型子株的出生时间与数量、内外发育状态. 正常年份，分蘖芽子株和根茎芽子株出生时间分别开始于7月上旬和7月下旬，高峰期是8月末-9月初，结束于10月下旬，在干旱的年份，子株出生时间推迟至8月末。分蘖芽子株是主体，占80%，根茎芽子株仅占20%左右。从芽到子株的出生期在15天左右，出生越早的子株在生长季末的叶龄数和株高越大。7月上旬出生的子株，株高达18cm，而生长季末出生的子株只有3 cm左右。子株分为1-5龄，以2、3叶龄的子株为主。.子株生长锥分化的解剖研究表明，秋季出生的子株已完成由营养生长向生殖生长的转变，子株生长锥能否继续分化至二棱期，是其能否成穗的关键。.2、不同类型子株与翌年成穗关系. 抽穗株绝大部分来源于上年秋季出生的子株，少部分为越冬芽。子株出生越早，抽穗率越高，穗部性状的5项指标也越好。所有成穗子株中，分蘖芽子株和3、4叶龄子株对成穗贡最大。. 水分和氮素处理均能显著的增加单位面积的子株数从而提高翌年的成穗数，施氮的效果明显优于水分处理。.3、子株成穗的生理与分子机制. 各时期大叶龄子株生长锥的可溶糖和总糖含量高于小叶龄，而总氮含量低于小叶龄，导致其碳氮比显著高于小叶龄，进而增加翌年大叶龄子株的抽穗几率。赤霉素（GA3）含量的增加及生长素（IAA）含量的降低有利于子株的出生和成穗。. 成穗株与营养株存在大量差异蛋白，功能集中在生长发育、细胞与器官分化等。其中，与生理过程相关的差异蛋白中，大量表达了有性繁殖的上调差异蛋白，其大小为58028kDa；与细胞组分相关的差异蛋白中，大量表达了催化功能和具有分子活性的上调蛋白，其大小分别为75589 kDa 和32092kDa。. 综上，提出了应在上一年度夏秋季，促进子株输出量和输出时间，来增加翌年抽穗数，从而达到提高羊草种子产量的理