羊草(Leymus chinensis)是禾草科赖草属植物，根据叶片颜色可分为灰绿型羊草（Grey-green grass，GG）和黄绿型羊草（Yellow-green grass，YG），在中国内蒙古东部草原、东北三省和新疆等地均有分布。羊草是中国的优良牧草，具有蛋白质含量高和适口性好等特点；同时，羊草的地下横走根茎十分发达，能够形成强大的根网，盘固土壤，保持水土。因此，羊草具有重要的经济和生态价值。如何增加羊草的生物量一直是人们关注的重点。羊草从5月开始返青生长到8月末开始枯黄，每年仅有4个月的生长时间，有限的生长期制约着羊草生物量的积累。通过延缓羊草黄化来延长其生长期，将会增加羊草生物量的积累。延缓叶绿体凋亡，延长光合作用时间，培育滞绿型（Stay-green）羊草将是增加羊草生物量的一个有效途径。本研究通过比较两种不同生态型羊草在黑暗诱导下叶绿体凋亡速度的不同，从光合生理、细胞结构、蛋白水平和基因表达上系统简析了灰绿型羊草滞绿特性及其原因。主要结论如下：
　　1.两种生态型羊草叶绿素含量及其光合活性的变化：在黑暗诱导下，两种生态型羊草的叶绿素和类胡萝卜素都有显著降低。相对灰绿型羊草，黄绿型羊草叶绿素和类胡萝卜素降低速率更快，降低幅度更大。随着光合色素含量的降低，黄绿型羊草叶片光合活性也显著降低。无论是光系统Ⅱ的最大光合量子产量（Fv/Fm）、实际光合量子产量[Yield（Ⅱ）]、光合电子传递速率（ETR）还是非光化学萃灭（NPQ），黑暗处理后黄绿型羊草叶片都有明显降低。相反，灰绿型羊草叶片上述光合指标并没有发生显著的变化。所以，两种生态型羊草在黑暗诱导下其叶绿体色素含量和光合功能的变化并不相同，灰绿型羊草具有典型的滞绿表型。
　　2.两种生态型羊草叶绿体形态特征的差异：透射电镜结果显示，两种生态型羊草单个细胞中叶绿体数目存在显著差异，黄绿型羊草叶绿体含量高于灰绿型羊草。此外，黄绿型羊草中存在两种形态结构不同的叶绿体，除了透镜型叶绿体外，还有一种圆球形叶绿体，而且两种类型叶绿体分别位于不同的细胞。经过黑暗诱导后，黄绿型羊草叶片叶绿体数目显著降低，同时叶绿体降解过程中产生的质体小球数量却显著增加。上述结果表明黑暗诱导下黄绿型羊草叶绿体降解速度明显快于灰绿型羊草。
　　3.两种生态型羊草类囊体光合蛋白含量的变化：光能吸收、光合电子传递以及ATP合成等过程是在类囊体光合蛋白复合体上进行的。聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）和蓝绿温和胶（BN-PAGE）结果显示，黄绿型羊草叶片在黑暗诱导下类囊体光合蛋白大量降解，而灰绿型羊草类囊体光合蛋白在黑暗诱导下没有明显降解。
　　4.两种生态型羊草光合基因表达活性的变化：对转录组测序（RNA-seq）结果分析发现，PsbK、PsbQ、PsbP、PsbW、PsbR和PsbS等基因在两种生态型羊草中的表达存在明显差异，这些基因表达的差异是造成两种生态型羊草光合特性不同的基础。NYC1和NOL是控制植物叶绿素降解的关键基因，该基因表达活性的增加可以促进叶绿素降解。本研究发现，黑暗诱导下两种羊草中NYC1和NOL表达活性都在增加，但是黄绿型羊草中这两个基因表达活性增加的幅度要显著大于灰绿型羊草，这样会导致黄绿型羊草叶绿素降解速度快于灰绿型羊草。
　　综上所述，对两种生态型羊草在黑暗诱导下进行了光合色素、光合活性、叶绿体形态、类囊体光合蛋白以及光合基因表达活性的分析，结果显示灰绿型羊草在黑暗诱导下叶绿体凋亡速度明显慢于黄绿型羊草，具有典型的滞绿特性。