异质逆境下野牛草克隆分株间生理整合及其调控的分子机理

野牛草是一种匍匐茎型克隆植物，具有生理整合特性，被广泛用于水土保持、植被恢复及园林绿化等。本研究以野牛草相连克隆分株为材料，（1）采用高效液相色谱或质谱技术，结合外源生长调节剂及其专一性抑制剂的使用，测定内源IAA等生长调节活性物质含量变化，确定感知异质逆境刺激的信号物质及其作用机制；（2）结合Ca2+外源刺激物或其通道抑制剂（三氟拉嗪）使用，测定叶及根系细胞内Ca2+浓度动态变化，研究Ca2+在异质性环境信号感知、传递和调节中的作用；（3）通过比较不同异质环境胁迫强度、不同胁迫时间的分株叶片及根系内蛋白质的差异表达，结合生物信息学分析，获得克隆分株间生理整合发生及其调控相关的特异表达蛋白质。研究结果不仅揭示野牛草克隆分株对异质环境的感知、传递及生理整合调控的分子机理，还可为生理整合调控相关基因的克隆和培育优质抗逆野牛草新种质提供理论依据。

野牛草是一种匍匐茎型克隆植物，被广泛用于水土保持、植被恢复及园林绿化等领域，其最重要的特性是异质环境下分株间存在广泛的生理整合。通过生理整合机制，水分、光合同化物等资源在分株间实现共享，大大提高了其适应异质逆境的能力。本研究以野牛草相连克隆分株为材料，从形态、生理及分子水平上探索克隆植物生理整合发生机制。（1）通过研究野牛草在异质环境的克隆生长格局及资源共享方式，建立了野牛草植株克隆生长非线性拟合模型。证明异质生境下，克隆片断间存在广泛的生理整合，能显著提高克隆群体对异质资源的利用效率。（2）营养斑块尺度及分布格局影响克隆植物的觅食行为。尺度为25×25cm的异质营养营养条件下觅食位点位点数量明显增多，且位点分布格局趋于随机分布，认为在该尺度更适于野牛草生长。（3）利用15N同位素标记等示踪技术，通过设置不同营养对比度，研究了野牛草相连分株间生理整合强度受分株间源-汇梯度影响，证明营养对比度影响相连分株对氮素的利用效率和总生物量的积累。提出源-汇梯度重构是克隆分株间生理整合发生与调控重要驱动力。（4）证明了IAA等内源激素参与植株感知异质性环境信号及并调控活性氧自由基及其清除系统的平衡，并导引生理整合发生等过程。（5）利用非损伤微测技术，检测了异质盐胁迫下相连各分株根尖分生区Ca2+运动规律。证明Ca2+参与了两分株响应异质性盐胁迫信号并实现分株间水分等资源共享。（6）共检测出44个差异表达蛋白质，主要涉及光合作用(9%)、脂类代谢(4%)、糖类代谢(4%)、能量代谢(9%)、蛋白质加工(7%)、转录因子(9%)、胁迫响应(7%)以及信号转导(9%)等生理功能。