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草坪草,在人類生活與自然生態系統中,占據著不可替代的重要地位。草坪草成坪迅速、覆蓋性強、觀賞性佳,廣泛應用于城市綠化、生態修復、運動休閑與公共空間美化等諸多領域,已成為改善人居環境、提升生態質量與促進社會可持續發展的重要植物資源。正所謂“草木榮華,得時而秀”,草坪草之生態與景觀功能,于當代城市與自然環境中的地位愈發突出。
然則,草坪草雖耐踐踏、易建植,但對外部環境卻極為敏感。尤其在鹽脅迫、干旱、高溫、低溫及重金屬污染等逆境條件下,常出現生長受阻、品質下降與草坪退化等現象,給其穩定應用與生態功能發揮帶來了不小的限制。進入新時代,全球氣候變化與生態環境惡化日益加劇,草坪草面臨的逆境類型與脅迫強度持續升級,鹽分積聚、干旱少雨、極端高溫與寒流頻襲,疊加工業化進程中重金屬排放等非生物脅迫因素,已成為草坪草良種選育、建坪技術與養護管理中亟須關注與突破的關鍵阻礙。
如何提升草坪草對復雜逆境的適應能力,解析其耐逆機制,構建科學高效的耐逆育種與管理技術體系,就成為草坪科學與草業科技領域亟待解決的重要課題。近年來,隨著分子生理學、分子遺傳學、基因組學、轉錄組學與代謝組學等前沿技術的不斷發展,草坪草逆境響應研究逐步由“現象描述”邁向“機制解析”。草坪草在逆境條件下的信號感知與轉導、離子調控、滲透調節、活性氧清除及基因調控等生理生化機制與分子調控網絡,已逐步被揭示,為耐逆性改良與應用提供了堅實的理論支撐。
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高羊茅植物響應溫度沖擊的獨特和共同代謝目標的全球觀點(Hu et al.,2015)。圖a~f 中,紅色部分代表在預馴化(pre-acclimation,PA)植株中檢測到的代謝物數量,橙色部分代表在非馴化(non-acclimation,NA)植株中檢測到的代謝物數量,兩顏色重疊部分代表在馴化和非馴化植株中檢測到的共同代謝物數量。在GC-MS 分析中,兩種高羊茅基因型葉片的預馴化組和非馴化組的代謝物維恩圖,顯示了每組獨特或重疊代謝物的總數,以及每組功能類別。分圖a~c 表示PI 574522 分別在第2 天、第4 天和第8 天相對于對照組的倍數變化值;分圖d~f 表示PI 512315 分別在第2 天、第4 天和第8 天時相對于對照的倍數變化值。分圖g 和h 分別展示了PI 574522 和PI 512315中的代謝物分布
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土培海雀稗轉基因材料的鎘脅迫表型、葉片展開度及相對含水量分析(劉宇,2020)
青島農業大學傅金民教授團隊長期聚焦草坪草逆境分子生理與育種研究,圍繞草坪草耐逆種質創制與新品種選育、鹽堿地適應性利用及抗逆分子機制解析等方向形成了鮮明研究特色。多年來,團隊針對鹽脅迫、低溫、高溫、干旱及重金屬污染等主要非生物逆境,系統開展了草坪草生理響應、代謝調控、基因表達及耐逆性改良等多層次研究,在草坪草逆境適應機制解析與抗逆育種方面積累了較為豐富的研究成果。
相關研究不僅涵蓋草坪草在不同逆境條件下生長發育、生理生化特性及代謝調節規律的解析,還深入涉及耐逆關鍵基因的挖掘與功能研究,并結合分子標記輔助育種、外源調控及種質創新等技術路徑,逐步構建了較為完善的草坪草逆境生理與抗逆育種研究體系,在一定程度上實現了從基礎研究到應用推廣的有效銜接。
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草坪草逆境分子生理購買
傅金民主編
北京: 科學出版社, 2026.3
“博學之,審問之,慎思之,明辨之,篤行之。”學術研究貴在兼收并蓄、融通并進。《草坪草逆境分子生理》一書在系統總結團隊多年研究積累的基礎上,廣泛吸收國內外相關領域的最新研究進展,力求對草坪草逆境生物學進行較為系統的梳理與歸納,期望為學界同仁及相關實踐工作者提供參考與借鑒,助力該領域持續深化研究與應用拓展。正所謂“兼聽則明”,本書力求在匯聚多方智慧的過程中,推動草坪草逆境響應機制研究向更加深入與系統的方向邁進。全書共分五章,結構清晰,內容豐富。
首章聚焦鹽脅迫,系統梳理了草坪草從種子萌發、形態建成到離子調控、滲透調節、活性氧代謝及基因調控等多層面響應機制,力求呈現耐鹽性形成過程及分子基礎,并探討外源調控與分子育種策略。
第二章至第四章依次圍繞低溫、高溫與干旱脅迫,深入解析草坪草在不同逆境條件下的生理適應性、代謝調節與基因響應機制,提出耐逆性提升的技術路徑。
第五章則關注重金屬脅迫,系統整合草坪草在重金屬吸收、積累、解毒及分子調控等方面的研究進展,探索其在生態修復與可持續利用中的潛在應用,拓展逆境生理研究的廣度與深度。
傅金民教授是我國草坪學的學科帶頭人之一,他在美國學習和工作了近10 年,專攻草坪學,獲得博士學位后,又先后從事博士后研究及相關工作。2008 年回國效力,入選中國科學院“百人計劃”。近30 年來,他始終堅持不懈地開展草坪學研究,尤其專長于草坪草種質資源收集、評價和新品種選育,以及草坪草抗逆性狀遺傳規律和基因發掘,取得了豐碩的成果:在草坪草抗逆機理研究方面取得突破性進展,選育草坪草新品種4個,授權國家專利10 余項,培育的草坪草新品種和建立的草坪建植與管理技術體系已大規模推廣應用。由于在草坪學領域的學術成就和影響力,他相繼當選為全國草種質資源技術協作組組長、國家林業和草原局第一屆草品種審定委員會專業委員會副主任、中國林業與環境促進會草業分會會長、中國草學會草坪專業委員會副理事長等。
《 草坪草逆境分子生理》 是諸位作者多年來研究成果的結晶,也是國內外相關研究進展的系統、全面總結。該書作者三十年磨一劍,出色地完成了這部具有較高學術水平與實踐指導意義的著作。該書的出版,對于推動我國草坪草逆境生理研究、抗逆品種選育、草坪的建植與管理,均具有重要的參考價值。該書可作為草坪學、園藝學、風景園林學、草業科學、作物科學、生態學、環境科學等學科的學生、科研人員、技術推廣人員、管理人員的重要參考用書。
南志標
中國工程院 院士
蘭州大學草地農業科技學院 教授
草種創新與草地農業生態系統全國重點實驗室 首席科學家
本文摘編自《草坪草逆境分子生理》(傅金民主編. 北京: 科學出版社, 2026.3)一書“前言”“序”,有刪減修改,標題為編者所加。
責任編輯:李秀偉 劉新新 劉曉靜
國家科學技術學術著作出版基金項目
本書系統介紹了草坪草在各種環境(主要包括鹽、低溫、高溫、干旱、重金屬等)脅迫下的響應機制,包括生長發育過程中差異化的生理過程和分子調控機制。本書深入探討了草坪草在各種脅迫類型下的形態變化、生理反應和分子響應機制。例如,書中詳細描述了鹽脅迫對種子萌發、根系生長,以及草坪草耐鹽基因功能的影響。此外,針對這些脅迫,書中還提出了提高草坪草抗逆性的育種改良手段,如耐鹽、抗寒、耐熱等特性品種的選育,以及外源添加物的應用。
本書的讀者對象主要是植物生理學和農業研究領域的專業人士,尤其是從事草坪草種植、養護和改良的科研人員與技術人員。此外,本書在環境脅迫下草坪草抗性機制方面提供了翔實的數據和理論支持,可為關注環境脅迫下植物抗性機制的學者提供參考。
(本文編輯:劉四旦)
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