美国某些大学在十九世纪九十年代便开始了对草坪草品种的改良。这项工作的基础是挑选出具有优良基因的植株,进行大量无性繁殖。1970年,美颁布了有关情况,规定了对制种权予以保护。从那以后才开始通过制种改良草坪草。这些研究计划大部分是在团体与私人的支持下进行的。但传统的改良方法仍十分重要,它能获得大部分可望的特性。目前生物工程技术也得到应用,它有助于育成更新,更完美的新品种。
大部分草坪草植物是异花授粉,自体不能融合,因此就不可能通过自交得到具有纯正基因型的植株。种是一些种群的总和,每个种群具有相同或相似的基因型。这些种群是通过植物外表特征,生理特性和抗病性,亦或通过对子代鉴定等方式来区分的。个体可通过人工授粉,杂交或多代杂交后繁衍成种群。作为一个品种,种群必须特征明显,性状稳定。
草类主要是四倍体和六倍体。也就是说每一植株中具有4套或6套杂色体,这就很难确保种群中的所有个体都具有希望的基因型。而草地早熟禾是无融合性生殖植株,它的杂色体数为36—120条,后来又发现多年生黑麦草是两倍体植株。
草坪草品种改良,是依靠高效率地从大量植株中筛选出具有所需性状的个体。被挑选出的个体经过杂交,若所需性状具有很好遗传性,种群中的大部分个体就极有可能具有这种性状,否则将继续选择。由于许多性状具有不可遗传性,而想将其集中形成种群式品种往往十分困难,因此许多性状往往需要经过多年多次筛选才能获得。
分子标定是一种新方法,它对草坪草育种工作非常有用。如果被标定的部分与希望性状高度相关的话,那么它将加速对某一性状的筛选,确保种群内所有植株都携带某一基因,并能将它遗传给后代。分子标定对帮助品种分类,质量鉴定也十分有意义。当前,主要工作是通过无性繁殖育种,研究对象是杂种狗牙根,结缕草和早熟禾。
草坪育种专家、草坪生理学家和分子生物学家,在筛选性状的过程中,充分运用组培等现代化技术,大大提高了研究水平,缩短了研究时间。
在俄荷拉马州州立大学,密西西比州州立大学和密苏里大学,研究人员正在利用不同技术筛选提高狗牙根,结缕草和ST钝叶草的耐寒力,以便扩大它们的种植区域。在俄荷拉马,检验出狗牙根的耐寒性是由CDNAS通过控制蛋白质的合成表达出来的。在密西西比州,利用组织培养发现更多地耐热和抗褐斑病的匍匐剪股颖。俄亥俄州州立大学正通过对多年生黑麦草的耐高温品种进行试验,并寻找heat-shock蛋白质。
转基因在许多草坪育种中意义重大。这些被转移的基因包括多种抗病的壳多糖酶基因。许多实验已成功地将多种有益基因移植到匍匐剪股颖、早熟禾和高羊茅上,然后从中选出新品种。
草坪草中的内生生物,是指与某些草种形成共生体的共生真菌。主要包括无性生殖的新型粉孢和有性生殖的香柱菌。草坪草为内生生物提供食物和保护,而真菌产生的生物碱和其他化学物质能防治虫害、干旱和病害。但一些生物碱也会影响食草性牲畜,例如可减少草料投喂量。
但内生生物对草坪草未必都有好处。例如,一种在亚利桑那羊茅中的内生生物只对抗旱有好处,但它不产生任何生物碱防治害虫。草坪草育种专家正在寻找最好的内生生物组合,对多年生黑麦草、高羊茅、细狐羊茅、匍匐紫羊茅、硬羊茅和蓝羊茅进行试验。另外,育种专家又通过种内杂交、人工接种、组培等方法将内生生物转移到其他品种中去。除上述草坪品种以外,其他草种尚未发现内生生物。现在人们正尝试着将内生生物移植入早熟禾上。
匍匐剪股颖可与内生生物伴生。在细弱剪股颖中已发现内生生物。它们绝大部分为有性生殖型,使植株易患香柱病。若无香柱病内生生物在细弱剪股颖上被发现,就能将其移入匍匐剪股颖植株内,而且不会使植物减慢生长或破坏它的再生能力。
草坪育种工作的资金来源,不是由联邦及州基金提供而是直接或间接受到私人企业资助。种子公司常雇佣育种专家为其工作,并常从大学里购买专利权。例如,美高尔夫联合会在大学里多年来已资助几个感兴趣的研究计划。
草坪有益于减轻水和风对土壤侵蚀,通过蒸腾作用降低建筑物周围的温度,大雨时减少地表径流涵养水源,减少水土流失,提供运动场,并能美化环境。许多草坪草品种无论从外观上还是从品质都得到极大的改良。
的确,在育种方面还存在许多困难,如对草坪品种材料的筛选技术的改进和使用化学除草剂的范围对新病虫害的防治。
译自美国《种子世界》