新牧4号紫花苜蓿受精前后胚珠发育及种子形成动态

果实水平上的“胚珠多种子少”现象是种子生产中的一个共性问题,其中,有性繁殖过程至关重要,进行受精前后胚珠发育及种子形成动态的研究,对揭示种子产量的形成机制具有重要意义。以新牧4号紫花苜蓿为研究对象,通过切片、荧光观察及人工控制试验等,对其受精前后胚珠的发育、受精过程及结籽格局等进行研究,探讨有性繁殖方面制约种子产量形成的因素。结果表明:1)受精前,胚珠发育没见异常,腹缝线上也不具有维管分布的位置效应,但在受精过程中,19.6%的成熟胚囊被胼胝质包裹而不能正常受精。2)异花授粉较自花授粉具有更高的花粉萌发率和花粉管生长速度,进入子房后的花粉管优先达到子房的中部和基部,并使得这些位置的胚珠优先受精。3)自然条件下,授粉后第2天,中部和基部胚珠优先膨大,第3~6天,膨大胚珠的比例进一步增加,随后基部和中上部已经膨大的部分胚珠出现败育,最终形成荚果内两端胚珠败育率高、中间低的结籽格局。4)资源调控试验表明资源限制不仅影响受精前胚珠形成的数目,还加剧受精后已膨大胚珠的败育率。综上所述,新牧4号紫花苜蓿胚珠的发育与种子的形成受胼胝质沉积、受精顺序、资源分配状况及位置效应多种因素的影响,其中,由胼胝质沉积引起的受精率低以及资源限制引起的受精后胚珠的败育率高是影响种子产量的主要因素。

草原4号紫花苜蓿两种再生分化途径的建立和比较

以草原4号紫花苜蓿无菌苗为材料,选择直接和间接两种再生途径进行再生。结果表明:以下胚轴和子叶为外植体建立的间接再生体系,最优愈伤培养基为1mg/L 2,4-D+0.2mg/L KT,14d诱导率分别为100%和72.41%;最佳分化培养基为0.5mg/L 6-BA+0.9mg/L KT,60d后的分化率分别为88.89%和80.00%;不定芽接种到生根培养基(1/2 MS+0.1mg/L NAA+20g蔗糖+5.5g/L琼脂)40d后生根率可达73.30%;下胚轴为外植体的再生体系诱导愈伤和分化效果均优于以子叶为外植体。以子叶节为外植体建立直接再生体系,通过基础培养基就可获得再生植株,经55d培养就可炼苗移栽且生根率为84.44%。两种方法中,直接分化途径的再生体系更为高效省时,为后续遗传转化奠定了技术基础。

甘农4号紫花苜蓿组培再生体系的建立

为实现对甘农4号紫花苜蓿Medicagosativacv．Gannong No．4的遗传改良，研究拟建立一个操作简便、可重复性强、遗传性稳定、培养周期短和再生率高的转基因受体系统，为其遗传改良奠定基础。研究以MS为基本培养基，在不同浓度的2，4-D与6-BA的诱导培养基上，以甘农4号紫花苜蓿下胚轴为外植体，诱导愈伤组织。诱导率为86．85％～99．56％，其中MS＋2mg／L 2，4-D＋1mg／L 6-BA诱导率最高；浅黄色至淡绿色的愈伤组织在MS＋0．5mg／LKT＋0．1mg／LNAA培养基上的分化最好且植株颜色嫩绿。丛生芽在1／2MS＋0．5mg／LNAA的生根培养基上可再生成完整的苜蓿植株。

苜蓿新品种草原4号的选育

草原4号苜蓿(Medicago sativa cv.Caoyuan No.4)是对400余份苜蓿原始材料进行抗虫性鉴定,选择优良无性系,并结合抗虫性和配合力测定组配基础群体,通过3次轮回选择育成的抗蓟马苜蓿新品种(登记号:477)。该品种根直立,具有水平生长根;茎直立,有茸毛;叶为三出复叶,表面有茸毛;花紫色;荚果螺旋2~3回;千粒重1.86~2.35g。抗虫性强(为害点系数为0.26,虫情指数为0.33)、抗旱、抗寒、耐瘠薄。在呼和浩特地区可刈割3茬,干草平均产量在12 000~16 000kg·hm^(-2),种子产量达230.90kg·hm^(-2)。粗蛋白质含量在19%左右。适宜在我国华北南部苜蓿蓟马为害严重的各省(区)种植。

‘新牧4号’紫花苜蓿原生质体游离和培养因素的研究

主要探讨影响苜蓿原生质体游离和培养的因素,为原生质体培养体系的建立提供依据。以‘新牧4号’紫花苜蓿的子叶、下胚轴和愈伤组织为材料,研究了酶液的p H值,酶解时间,酶液组合和不同培养方法对原生质体游离和培养效果的影响。结果表明:当酶液p H 5.8时,有活力的原生质体的产量最高,同时细胞碎片少;子叶、下胚轴和愈伤组织适宜的酶解时间均为10 h;酶液组合为2%纤维素酶+0.5%果胶酶+0.3%或0.5%离析酶,游离出的有活力的原生质体产量较高;采用液体浅层培养和固液双层培养,均观察到原生质体发生分裂,但固液双层培养法更有利于‘新牧4号’紫花苜蓿原生质体的分裂和培养。

甘农4号紫花苜蓿愈伤组织原生质体游离条件的研究

以甘农4号紫花苜蓿下胚轴诱导所得愈伤组织为材料,研究酶液组合,渗透压调节物甘露醇浓度,酶解时间,愈伤组织继代时间及预处理措施对原生质体游离效果的影响。结果表明:当酶液组合为2%纤维素酶+0.5%果胶酶+0.3%半纤维素酶,渗透压为0.6mol/L甘露醇,愈伤组织继代培养时间为12d,预处理措施为在CPW-11溶液中预质壁分离1h,酶解时间10～12h时,游离出的原生质体产量最高,可达3.34×106个/g,原生质体活力高达82.8%。

‘热研4号’王草替代紫花苜蓿对TMR发酵品质及有氧稳定性的影响

本试验旨在探讨不同比例‘热研4号’王草(Pennisetum purpureum×P.americana‘Reyan No.4’)替代紫花苜蓿(Medicago sativa L.)对全混合日粮发酵品质及有氧稳定性的影响。试验设‘热研4号’王草替代比例为0%(H0,紫花苜蓿对照组),18%(H18),30%(H30),42%(H42)4个处理,青贮60 d后开袋取样,分析其发酵品质和营养成分,并分别在有氧暴露的第0,3,6,9,12 d取样评定其有氧稳定性。结果表明:随着热研4号王草替代比例的增加,发酵全混合日粮中乳酸含量、pH及氨态氮/总氮逐渐减小,各组氨态氮/总氮小于100 g·kg^-1TN且均未检测到丁酸;发酵60d后,H42组水溶性碳水化合物含量显著高于H0,H18组(P<0.05),与发酵前相比,各组干物质和粗蛋白含量有所下降,H42组干物质和粗蛋白含量下降最小;有氧暴露期间,好氧细菌、酵母菌和霉菌的数量逐渐增加,乳酸菌的数量逐渐降低,H42组pH在12 d内未超过4.2,有氧稳定性最好。由经济效益分析可知,H42组饲料成本最低。综上所述,选用H42组进行全混合日粮发酵最为适宜。

蒙农青饲2号高丹草选育

从高粱雄不育系A4×白壳苏丹草杂种F2代分离群体中开始选择优秀单株,通过4次单株选择、1次混合选择及品比、区域与和生产试验,历经9个世代育成蒙农青饲2号高丹草。该品种根系发达,株高350cm,生育期134d,绿杆成熟,分蘖多,再生性强,每年刈割利用3次,鲜草产量132000kg/hm2,种子产量5600kg/hm2;茎叶柔嫩、多汁,茎叶比3.01,拔节期粗蛋白质含量11.70%,开花期的粗蛋白质含量9.32%、粗脂肪3.48%、粗纤维37.57%、粗灰分5.68%、无氮浸出物42.12%,糖锤度3.89%,富含17种氨基酸,CN-含量低,营养价值高,适口性好,可青饲、青贮或晒制干草;植株抗逆能力强,生态适应性广,适宜在有效积温≥2400℃的地区推广种植。

不同抗虫性苜蓿根围土壤线虫群落研究

为探索不同抗虫性苜蓿品种根围土壤线虫群落的特征,本试验以线虫为生物指标,对‘草原2号’杂花苜蓿(Medicago varia Martin.‘Caoyuan No.2’)和‘草原4号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Caoyuan No.4’)根围土壤线虫群落特征进行了研究。结果表明:‘草原2号’感虫苜蓿根围土壤线虫种类及数量显著高于‘草原4号’抗虫苜蓿;‘草原4号’土壤线虫富集指数(Enrichment index,EI)显著高于‘草原2号’;‘草原4号’0~10 cm土层的土壤线虫区系位于土壤养分好且以细菌降解为主的A区,其它位于D区。综上所述,种植抗虫性不同的苜蓿品种会对其根围土壤线虫群落组成、数量及营养类群产生不同的影响。在建立人工苜蓿草地及土壤恢复过程中应优先选择抗虫性强的苜蓿‘草原4号’。

配比施肥对苜蓿品质和产量的影响

为研究施肥量对苜蓿生产性能的影响,试验以‘新牧4号’紫花苜蓿为材料,采用3414施肥试验方案,研究不同氮、磷、钾肥配比施肥对苜蓿产量、品质的影响。结果表明:不同施肥处理对苜蓿产量、品质影响不同。N2P2K3组合的鲜草产量最高(83.62 t/hm^2),N2P2K1次之,分别比N0P0K0 (65.17 t/hm^2)增产28.31%、20.42%。各处理叶、茎的粗蛋白含量均是第一茬较高;各处理、各茬次中的叶蛋白含量均高于茎,而酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维均低于茎中的含量;第一茬叶蛋白较高的是N2P2K0,为30.94%;三茬平均叶蛋白含量较高的是N1P2K2,为28.44%,N2P1K2次之,N2P2K2最低,为23.00%。综合分析认为,试验区2年生苜蓿的最佳施肥配比是N2P2K3组合,即120 kg/hm^2尿素+90 kg/hm^2过磷酸钙+90 kg/hm^2硫酸钾。

两个苜蓿品种营养器官解剖结构特征比较

为了明确具有极强抗虫特性的‘草原4号紫花苜蓿’(Medicagosativa L.‘CaoyuanNo.4’)营养器官的解剖特征,该研究选择具有抗蓟马特性较强的‘草原2号杂花苜蓿’(Medicagovaria Martin.‘CaoyuanNo.2’)为对照,采用显微镜观察比较两品种的根、茎、叶解剖结构特征,为揭示‘草原4号紫花苜蓿’抗蓟马特性提供理论依据。结果显示:(1)‘草原4号紫花苜蓿’根部解剖结构的皮层薄壁细胞厚度、内皮层厚度、形成层厚度、木质部厚度和木射线宽度等5个指标均极显著高于(P<0.01)‘草原2号杂花苜蓿’,其中木射线宽度(159.37μm)是‘草原2号杂花苜蓿’的1.82倍。(2)‘草原4号紫花苜蓿’的茎部厚角组织厚度(21.4μm)极显著高于‘草原2号杂花苜蓿’(P<0.01),而韧皮部宽度、髓直径却均极显著低于‘草原2号杂花苜蓿’(P<0.01)。(3)‘草原4号紫花苜蓿’叶片解剖构造的7个指标均极显著高于‘草原2号杂花苜蓿’(P<0.01),其中栅栏组织层数(2~3层)极明显地高于‘草原2号杂花苜蓿’(1~2层)。研究表明,‘草原4号紫花苜蓿’的组织结构特征具有明显的抗虫特征,且其组织的抗虫特征比‘草原2号杂花苜蓿’更为突出。