中型狼尾草種質特性及遺傳多樣性研究中型狼尾草（Pennisetumlongissimumvar.intermedium）是陳守良和金岳杏在1984年發現并命名的長序狼尾草新變種，為禾本科（Gramineae）狼尾草屬（Pennisetum）多年生疏叢型草本植物，在我國云南、四川、貴州、湖南、甘肅等地均有分布。中國農科院蘭州畜牧與獸藥研究所經過多年引種馴化，選育出4個中型狼尾草新品系，具有產草量高、萌發力強、易栽培、抗病性強等優良特性，平均株高1.8～1.9m，年均干草產量達到1.60×104kg/hm2，粗蛋白含量18%以上。本論文對中型狼尾草4個新品系的生長特性、生殖特性、細胞學特性、抗逆性進行深入研究，并對包括4個新品系在內的29份中型狼尾草種質材料的表型多樣性和分子多樣性進行了分析比較，以期為中型狼尾草種質資源的開發利用及新品種選育提供科學依據。主要結果如下：（1）對中型狼尾草3個早熟品系的開花授粉習性及花粉形態進行觀察研究。結果顯示，日內開花時間主要集中在7:00～11:00，8:00～10:00是開花高峰期。1號品系開花時間7:00開始，11:00結束；2號品系7:30開始開花，11:30結束；3號品系開花始于7:30，11:00結束。1號、2號和3號品系的開花期持續時間分別為13d、20d和15d。1號、2號品系有一個開花高峰期，總體呈現“低—高—低”的態勢；2號品系出現兩個開花高峰期，總體呈現“低—高—低—次高—低”的態勢。中型狼尾草開花變化除受自身開花節律的控制外，與氣溫變化、空氣濕度也有一定關系，20～25℃溫度范圍較適宜花粉萌發，空氣濕度較大時，花藥散粉推遲或不散粉。花粉形態近似球形或卵園形，花粉粒表面有皺褶，花粉外壁為細小顆粒飾紋，呈魚鱗狀排列。平均花粉粒大小為47.1μm，平均極軸長為45μm，平均赤道軸長為52μm，平均長/寬比例為0.86。探討了中型狼尾草開花授粉習性在雜交育種中的應用以及花粉形態與低結實率的關系。（2）采用常規根尖壓片法對4個中型狼尾草新品系的根尖細胞有絲分裂中期染色體進行數目統計及核型分析。結果顯示，中型狼尾草是以9為基數的4倍體種，4個品系的染色體數目均為36，同屬中著絲點的小型染色體，在基因源上是同源性較強的染色體組；1號、3號品系的核型公式為2n=4x=36=17m+1sm，2號品系的核型公式為2n=4x=36=16m+2sm，4號品系的核型公式為2n=4x=36=18m（1SAT），4個品系染色體核型均屬于不對稱性核型，核型不對稱系數的變異范圍較小，染色體核型為1B型。1號、3號品系間的核型差異較小，親緣關系較近；2號、4號品系與1號、3號品系間的核型差異較大，親緣關系較遠。（3）對采自云南省的25份野生種質和4份馴化栽培種質材料的16個主要表型性狀進行了多樣性分析。結果表明，中型狼尾草各表型在29份材料間均表現出極顯著差異（P＜0.01），存在著豐富的表型多樣性和變異水平，平均變異系數為17.58%，離散程度較高，極差變幅為0.31～51.60。主成分分析表明，葉長、穗長、穗寬、穗柄長、節間長等莖葉與穗部營養性狀的變異是中型狼尾草表型變異的主要來源和貢獻者，種子相關性狀發芽率和結實率的變異程度低，遺傳穩定。聚類分析結果，29份供試材料總體上分為3大類：第Ⅰ類有9份材料，第Ⅱ類有12份材料，第Ⅲ類包含8份材料。表型性狀的遺傳分化主要受到遺傳因素與環境因子的共同影響，沒有呈現明顯的地域分布規律。（4）運用ISSR標記對采自云南的25份野生種質和4份馴化新品系中型狼尾草材料進行遺傳多樣性分析。50條ISSR引物中共篩選出10條能擴增出清晰條帶且多態性明顯的引物，29份材料DNA共獲得72個擴增位點，其中多態性位點62個，多態性比率為87.4%，平均每條引物擴增位點為7.2個；平均觀察等位基因數（Na）、有效等位基因數（Ne）、Shannon多樣性信息指數（I）和Nei’s基因多樣性指數（H）分別為1.8611、1.7428、0.5610和0.3959；種質材料間的遺傳相似性系數變幅為0.236～0.903，表現出豐富的遺傳多樣性。利用UPGMA聚類分析，以遺傳相似系數0.51為界，29份材料劃分為4大類，但Mantel檢測表明種質材料的遺傳聚類和地理距離之間不存在顯著的正相關關系（r=0.4370,P=0.2046）。首次從分子水平揭示了中型狼尾草的遺傳多樣性和變異水平，為科學合理地引種、馴化、保護和利用中型狼尾草野生資源提供重要的參考依據和數據支持。（5）采用PEG-6000、低溫和NaCl處理模擬逆境脅迫的方法，系統研究了中型狼尾草幼苗在3種不同脅迫下生理生化特性的變化，并對其抗逆性、各生理生化指標的相關性進行了綜合評價與分析。結果顯示，①隨著PEG濃度的增加，可溶性蛋白含量表現為先增后降再增的趨勢；可溶性糖含量先增后降，在PEG濃度為5%時達到最大；脯氨酸含量顯著升高，在20%PEG處理下含量是CK的6.0倍；MDA含量呈現“急劇增加—相對穩定—迅速下降”的變化趨勢，5%PEG處理下MDA累積量達到最大；SOD活性總體上呈“急劇下降—微增—迅速上升”的趨勢，PEG濃度為5%時最低，PEG濃度為20%時達到最大。②低溫脅迫過程中，可溶性蛋白和可溶性糖含量均隨溫度降低總體呈現先升高后下降的趨勢；脯氨酸含量隨溫度的降低均呈升高趨勢；MDA含量隨低溫處理時間的延長而增大；SOD活性隨溫度的降低總體呈現先升高后下降的趨勢。③隨著NaCl脅迫水平的加強，可溶性蛋白含量表現先增后降的變化趨勢；可溶性糖、脯氨酸和MDA含量均隨NaCl濃度的增大而增加；SOD活性則呈現“微增—緩慢降低—急劇下降”的變化趨勢。相關性分析顯示：PEG脅迫下，脯氨酸含量與可溶性糖含量呈顯著負相關；低溫4h脅迫下，MDA含量與可溶性糖含量顯著正相關，與脯氨酸含量極顯著正相關；NaCl脅迫下，可溶性糖含量與脯氨酸含量和MDA含量極顯著正相關，SOD活性與可溶性糖含量、MDA含量呈顯著負相關，而與可溶性蛋白顯著正相關。以上結果表明，中型狼尾草適應逆境脅迫受到多種生理生化的調節，且各生理生化物質之間存在一定的相關性，其生理指標的動態變化是中型狼尾草應答逆因子脅迫的重要生理調節機制，體現了其抵抗逆境脅迫、減輕傷害的適應性反應。（6）通過田間試驗，比較研究了4個中型狼尾草野生栽培新品系在甘肅永登秦王川鹽漬土區的物候期、生長速度、葉面積及分蘗數等性狀的變化特征，運用灰色系統理論對其生產性能進行了綜合評價。結果表明，1號、2號和3號品系出苗快，成熟早，生育天數147d左右；4號品系出苗遲，成熟晚，生育天數160d。1號品系生長最快，其株高在各個生育時期均顯著高于其他3個材料（P＜0.05），在開花期達最高（187.94cm）；3號品系生長較慢，株高最矮（150.51cm）。生育前中期，參試材料單株葉面積、莖粗逐步增長，抽穗期以后，趨于平穩甚至有所下降，1號、2號和4號品系變化一致且明顯高于3號品系。2號品系分蘗能力最強，其次是1號、3號和4號品系。綜合生產性能較好的是1號和2號，年干草產量分別達到15300kg/hm2、14700kg/hm2。綜合評價認為，中型狼尾草1號、2號新品系生長速度快，分蘗能力強，產草量高，成熟早，綜合生產性能優良，適宜在永登秦王川鹽漬土區推廣種植。綜上所述，中型狼尾草屬于異花授粉植物，其花粉粒表面有皺褶，花粉外壁為細小顆粒狀飾紋；細胞染色體數為36，染色體核型為1B型；29份中型狼尾草種質材料表