文献阅读---多年生黑麦草种质中与耐热性相关的生理性状、分子标记和叶绿素分解代谢基因的自然变异

文献阅读—多年生黑麦草种质中与耐热性相关的生理性状、分子标记和叶绿素分解代谢基因的自然变异

本文献于2020年11月发表
杂志：BMC Plant Biology

1. 研究背景

（1）多年生黑麦草简介
a.起源
多年生黑麦草（Lolium perenne L.）又名英国黑麦草、冬黑麦草或射线草，属于单子叶禾本科冷季型牧草，原产于欧洲、亚洲和北非，目前在全世界都有分布。

b.植株形态
多年生黑麦草植株低矮、丛生、无毛，具有聚束（或分蘖）的生长习性。叶子深绿色，下表面光滑有光泽，上表面平行边无齿，平行叶脉突出。叶子在芽中纵向折叠（不像意大利黑麦草，黑麦草的卷叶），中央龙骨坚固，外观扁平。叶舌非常短且被截断，通常很难看到。小的白色耳廓抓住叶片基部的茎。

花序是不分枝的，在交替的侧面上带有小穗，边缘在茎上。与意大利黑麦草不同，每个小穗只有一个颖片，在远离茎的一侧，有 4 到 14 朵没有芒的小花。花药是淡黄色的，植物从五月到十一月开花。多年生黑麦草有须根系，主根粗，侧枝细。根通常是丛枝菌根。

c.生长习性
多年生黑麦草喜温凉湿润气候，宜夏季凉爽、冬季不太严寒地区生长。难耐-15℃的低温，10～27℃均能适宜生长。35℃以上易枯萎死亡。不耐荫，能耐湿，不耐旱，夏季高温干旱对生长极为不利，喜肥不耐瘠，适宜在排水良好、湿润肥沃、pH值为6～7的土壤上栽培。

（2）本研究背景和目标
前言思路：
1）提高耐热性是冷季草种育种改良的主要努力之一，了解其遗传多样性以及耐热胁迫耐受性的生理和分子因素，以培育耐热品种。（介绍背景）
2）使用表型性状和分子标记了解遗传结构和表型多样性是育种中性状改进的亲本选择的基础，例如耐热性。在耐热性冷季牧草育种的情况下，与耐热性密切相关的生理性状的信息仍然很大程度上不清楚。（引出多年生黑麦草耐热性信息研究不足）
3）已经开发了与表型和生理特征相关的分子标记，以了解遗传多样性并预测给定种质或育种材料的理想特征，与耐热相关的分子标记将在多年生冷季草种中开发。（引出分子标记的作用）
4）总结多年生黑麦草的重要性，本研究目的是了解多种多年生黑麦草的生理特征并确定与耐热性相关的分子标记。这些知识对于多年生黑麦草和其他冷季草种的耐热育种意义深远。（引出本研究的目的和创新性）

鉴定热胁迫和相关形状的遗传多样性对提高冷季型草坪草的耐热性至关重要。
本研究的目的是确定：

（1）多年生黑麦草材料中热胁迫下表型和生理性状相关的遗传变异
（2）多年生黑麦草材料中耐热性分子标记挖掘

（图片来自https://www.wikiwand.com/en/Lolium_perenne）

2. 研究方法

2.1植物材料

该研究使用98份多年生黑麦草种质材料（来自USDA），其中37份材料野生种质，33份栽培材料和28份不确定品系材料。
每个种质单个种子种植在13*13的塑料盆中，之后，材料通过分蘖繁殖成种质圃或库存植物（stock plants）。

本试验中，每个材料移植到8个盆中（每盆10个分蘖），这些都来自上面的种质圃（stock plants），并保持在 25/20 °C（昼夜温度）、70% 相对湿度、光周期的生长室中，光合有效辐射750 μmol m− 2 s− 1，持续60 d。
通过每周修剪和每周用半强度的霍格兰营养液施肥，将植物保持在 12 厘米的高度。

2.2温度处理

每个材料种植8盆，其中4盆重复用于常温条件（25/20摄氏度的白天/黑夜），4盆重复用于高温处理（35/30摄氏度的白天/黑夜）。植物栽培24天，处理期间植物接受定期相同的水肥处理。（只有温度条件不同）

2.3表型和生理数据测量

1）叶宽 (LW)测量，使用游标卡尺测量每个种质的 10 片成熟叶。
2）最大植物高度 (PH) 是手动测量的，作为从每株植物底部到顶部的长度。（maximum plant height）
3）植株质量（turf qaunlity，TQ）使用基于植物颜色、枝条密度和均匀度的 1-9 等级进行目视评估，以评估整体植物的健康和活力（1 代表棕色和死亡植物，9 代表所有这些质量成分中最好的植物）
4）Fv/Fm 使用 Oxborough 和 Baker (1997)先前描述的荧光计 (Dynamax, Houston, TX, USA) 测定。
5）Chl 含量根据 Arnon (1949)的方法测量
6）相对含水量（relative water content，RWC）定量，将约0.1 g新鲜叶子分离并立即称重为鲜重（FW），然后浸泡在蒸馏水中并在黑暗中保持在4摄氏度下24 小时并称重为膨体重量（TW）。然后将叶片样品置于 80摄氏度的烘箱中 72摄氏度，然后称量干重 (DW)。 RWC 的计算公式为：
(FW-DW)/(TW-DW) × 100%
7）使用便携式光合作用系统 (Li-COR6400, LI-COR Inc., Lincoln, NE, USA)测量 Pn 和 WUE。
8）EL 的定量，收集大约 0.2 g 的叶子，用蒸馏水冲洗 3 次，然后放入装有 30 ml 蒸馏水的 50 ml 管中。在摇动 24 小时后，使用电导率计（YSI Model 32，Yellow Spring，OH）对初始电导率 (Ci) 进行量化。将样品高压灭菌 30 分钟。在管冷却至室温后测量最大电导率 (Cmax) 相对 EL 计算为 (Ci/Cmax) × 100。
9）使用 2,3,5-三苯基氯化四唑 (TTC) 还原法测量 RA

2.4材料综合耐热性排序

1）PCA进行材料耐热性排序
使用PCA主成分分析对98个材料进行耐热性排序，遵循 Liu 等人描述的用于对不同草基因型的干旱和盐分耐受性进行排序的方法。
PCA排序值：
∑nj=1