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随着人口剧增和社会经济的发展,人类对能源的需求与日俱增,但大量的煤和石油等矿物燃料燃烧而导致的全球温室效应,也在不断地威胁地球生态环境。为此,人类开始把目光聚集到利用光合作用储存生物能的可再生植物能源上。在众多的草本植物中,多年生C4植物-芒草被认为是一种相当有潜质的低投入高产出的生物质作物。该作物能够有效地利用水资源,循环利用环境营养元素,单位面积光能利用率也较高。在我国芒草作为可再生生物质能源起步较晚,研究相对薄弱。在欧洲芒草广泛种植,但应用于生产的Miscanthus× giganteus,品种单一,对冷害十分敏感,只能够通过根茎繁殖,易受病虫害和气候条件影响。因此,发掘适应不同环境的芒草新种质,研究其遗传背景和农艺性状是十分必要的。本研究收集了分布于我国中部、东部、南部地区包含芒草(Miscanthus)和斑芒(Saccharum)的52个体,我们把每一个体定义为一个无性系。这些无性系的根茎种植在浙江农林大学试验田(临安,119°72N,30°23E),经过细胞流式仪鉴定,确认它们为二倍体。我们还分析了法国北部INRA Estrees Mons实验基地的21个栽培品种,其中包含芒草的3个种：M. × giganteus、M. sinensis、M. saccharijlorus,发现它们染色体倍数呈现出多样性,14个品种为二倍体(2x=38),3个品种为三倍体(3x=57),4个品种为四倍体(4x=76)。我们利用甘蔗叶绿体DNA为模板,设计了cpDNA引物,用于检测欧洲栽培品种和野生无性系的细胞质遗传物质。研究结果发现欧洲的栽培品种和中国收集的野生无性系的基因变异多来自于单核苷酸的替换,由这些变异构建的单倍体结构图可以确认大部分栽培品种和野生无性系的细胞质遗传背景。证实了M.×giganteus种和M. sacchariflorus和M. sinensis的区域分布地区。浙江和四川两省收集的无性系中拥有大量的单倍体,可以作为潜在的扩大基因库的收集地。我们观察了法国INRA苗圃和中国临安收集圃的主要品种和无性系的植物学特征,发现可以用小穗无芒和茎秆带腋芽的特征来区分M. x giganteu;M. sacchariflorus有2倍于小穗的白芒；M. floridulus圆锥花序庞大,在中国的开花时间较早；而M. sinensis的花序轴长度只有圆锥花序的1/5到1/2。在各种内部,多倍体小穗比二倍体的小穗更长。在中国野外收集的M. floridulu茎秆粗壮,丛生直径大,能在第二年就达到较高的生物产量,可作为潜在高生物量的候选者。S. arundinaceu和M. sinensis丛生直径紧凑,产量较低。在生长初期,茎秆直径和丛生直径是与生物产量密切相关的农艺学性状。对芒草3个进行三水平氮处理后发现各个种的净光合速率(PN)和气孔导度随施氮水平的增加而提高,M. x giganteus的光合作用效率对氮的响应最为明显。光合速率对胞内CO2浓度的响应曲线初始斜率(即羧化效率)在各个种中均随着施氮水平的增加而上升。PEPC的含量在不同种中随着氮处理的增加而显著提高,但rbcL的含量上升的程度没有PEPC明显,说明在高氮水平下,芒草将更多的氮分配给PEPC。施氮并没有影响维管束CO2的泄漏率,各个氮水平下该值均保持在0.35左右。因此,施氮促进芒草光合作用,主要是通过提高气孔导度和PEPC的含量来实现的。