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柱花草种子落粒的生物学基础研究
文章来源：体系办    提交时间：2023-09-21 00:00:00.000000         

柱花草种子落粒的生物学基础研究

柱花草是重要的放牧和刈割兼用型牧草，其茎叶产量高且叶肉质、粗蛋白含量丰富，适口性好，抗病性强，较少有病害发生，可制成青饲料、干草粉或作为饲料补充料与其他牧草混合制作成青贮来饲喂牛羊等。在热带、亚热带地区，柱花草因其根系固氮作用，常用于果树或其他经济作物的间作牧草，不仅可以提高土壤肥力，补充土壤养分，还可保持土壤水分避免流失。此外，柱花草与禾本科牧草混合种植可用于人工草地建植，改良天然牧场，供放牧使用。目前海南已经成为我国柱花草种子主产地，然而热带的自然条件使其种子成熟期不一致，成熟后落粒率较高，导致柱花草种子产量降低，这给柱花草的大面积推广及优良品种产业化发展带来阻碍。

  

中国热带农业科学院牧草研究团队通过多年的柱花草资源筛选与研究，已获得不同落粒率的柱花草资源及结合物理结构、生理基础和遗传基础初步解析了柱花草落粒机制。研究发现柱花草种质落粒率变化范围为27%-99%，小叶较短，茎粗较大的种质，其落粒率较低，千粒重也较大，从而种子产量也会相应增加。

种子离区结构观察显示，离区结构在柱花草种子成熟前已经形成，离层细胞较邻接细胞小且排列紧密。开花后3周离区细胞开始发生降解，相对于低落粒种质来说，高落粒种质离区断裂程度更明显，无完整的离区结构，断裂面平整光滑，说明在此过程中离区细胞发生了降解。

纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶在同一时期不同落粒率种质中的活性存在显著差异。在种子发育期间，高落粒种质纤维素酶活性显著上升达到峰值后稍有下降，多聚半乳糖醛酸酶活性表现出先升后降再升的波动变化趋势，且酶活显著高于低落粒种质。这表明，柱花草种子的落粒现象与纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶的活性变化之间存在密切联系，酶活性的升高促进了离区细胞的降解。

 

通过转录组测序技术共获得220873个Unigene。根据发育时期，对不同落粒基因型材料进行差异分析，共检测到18606个差异表达基因，其中有525个共表达基因。根据注释，从共表达差异基因中筛选出26个基因参与植物激素信号转导、纤维素酶合成等代谢通路。

本研究将为全面揭示柱花草种子落粒机制提供理论依据，也为低落粒柱花草品种选育奠定基础，最终为提高柱花草种子产量提供帮助。

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