東北地理所在羊草種子產量構成及耐堿性的年際變化方面取得新進展
????羊草為典型的賴草屬長根莖型無性系植物，是歐亞大陸草原區東部草甸草原主要的建群種和優勢種，在我國東北松嫩草甸草原廣泛分布。羊草具有耐鹽堿、耐干旱、耐貧瘠等特性，生態適應性廣；羊草草原是優良的放牧場和打草場，羊草具有適口性好、營養價值高、產量高等優點，被譽為禾本科牧草之王，是牧區畜牧業發展的十分重要和寶貴的資源，在鹽堿地生態治理及飼草產業發展中均具有重要的意義。
????東北松嫩平原是我國蘇打鹽堿地的集中分布區，土壤pH值高（9-11）、水勢低、質地黏重、透水性較差，土壤中的CO32-和HCO3-離子是最主要的脅迫因素。隨著全球氣候變化和人類活動加劇，松嫩草甸草原退化嚴重，90%的羊草草原發生了不同程度的退化，表現為草原面積大幅度減少，羊草高度大幅度降低，產草量急劇下降，嚴重制約了羊草在鹽堿地生態修復及畜牧業發展中的應用。
????研究團隊經過四年的控制實驗，對比分析了種植2-4年（Y2-Y4）的羊草營養繁殖與有性繁殖狀況，并基于不同種植年份羊草植株所產生的種子，進行種子萌發耐堿性評價，探討了羊草種子萌發耐堿性的年際變化。通過對比羊草營養繁殖與有性繁殖的結果發現，營養繁殖使羊草植株密度逐漸升高，密度的變化會導致羊草繁殖策略發生變化；在高密度的情況下，羊草將更多的資源分配到有性繁殖上，以便于種子傳播從而躲避有限的生存空間。同時，隨著種植年份的增加，羊草結實率下降，種子重量顯著增加，結實率與種子重量之間有重要的權衡關系，植物對種子的資源分配體現在種子的數量、大小以及重量上，而不同的資源分配策略是對所處環境的一種適應。Y2植株的結實率較高，每穗實粒數較多，而Y4植株的種子千粒重較高。對于Y4植物產生的較重種子，堿脅迫（25mM Na2CO3）對種子萌發的影響不顯著。該研究表明在有限的空間內，不同種植年份羊草種子產量構成因素存在顯著差異，在連續種植年份產生的種子中，觀察到羊草種子萌發的耐堿性增強，該成果將會為未來羊草人工草地建植及耐鹽堿羊草新品種培育等方面研究提供理論依據。
圖1實驗設計示意圖
表1 羊草種子產量構成因素的年際變化
|
Years |
SL |
GN |
TSW |
SSR |
|
Y2 |
12.3±0.4a |
78.0±4.7a |
1.9±0.1b |
69.1±2.7a |
|
Y3 |
12.2±0.3a |
13.6±3.0b |
2.0±0.1b |
18.7±4.7c |
|
Y4 |
9.8±0.3b |
19.4±1.7b |
2.3±0.04a |
32.5±2.6b |
圖2羊草種子產量構成的年際變化（左）；堿脅迫下不同種植年份羊草種子萌發率（右）
????相關成果近期發表在植物科學領域重要期刊BMC Plant Biology，中國科學院東北地理所博士后趙丹丹為論文第一作者，馬紅媛研究員為通訊作者。研究得到了國家自然科學基金聯合基金（U23A2004）、中國科學院A類戰略先導科技專項（XDA28110300）、國家重點研發項目（2022YFF1300601）及中國科學院創新團隊項目（2023CXTD02）的資助。
????論文信息：Zhao,D.,Ma,H.,Li,S. et al. Seed germination demonstrates inter-annual variations in alkaline tolerance: a case study in perennial Leymus chinensis. BMC Plant Biol24,397 (2024).
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