基于ITS2序列及其二级结构对矩镰荚苜蓿和近缘种的分子鉴定

为准确鉴定矩镰荚苜蓿(Medicagoarchiducis-nicolai)及其近缘种花苜蓿(M.ruthenica)、阔荚苜蓿(M.platycarpos)和毛荚苜蓿(M.edgeworthii),利用DNA条形码技术对4个物种的ITS2序列进行注释、比对、检验,计算种内种间遗传距离,邻接法(neighbor-joining, NJ)构建系统发育树,通过RNAfoldwebserver预测4个近缘种的ITS2二级结构。结果显示,矩镰荚苜蓿及其近缘种的ITS2序列长度为220~221 bp,稳定性好;种间遗传距离(0.004 55~0.022 73)明显大于种内遗传距离(均为0),存在明显的“BarcodingGap”区域;NJ系统发育树显示,毛荚苜蓿聚为一支,矩镰荚苜蓿、花苜蓿和阔荚苜蓿聚为另一支,然后矩镰荚苜蓿与阔荚苜蓿又各自形成单系;在二级结构中,矩镰荚苜蓿与阔荚苜蓿、毛荚苜蓿存在明显差异,但与花苜蓿极为相似,难以区分。分析表明:除花苜蓿外,以ITS2序列作为条形码并辅以二级结构,可以达到对矩镰荚苜蓿、阔荚苜蓿和毛荚苜蓿准确、快速鉴定的目的。

不同激素配比对矩镰荚苜蓿4种外植体愈伤组织诱导的影响

【目的】筛选出矩镰荚苜蓿(Medicago archiducis-nicolai)最佳外植体及最佳再生条件。【方法】以矩镰荚苜蓿种子为材料,选择MS(含0.8%琼脂+3%蔗糖)为基本培养基,添加不同种类及浓度配比生长调节剂对矩镰荚苜蓿子叶、叶柄、茎、叶片进行诱导愈伤和愈伤再分化。【结果】外植体诱导率由高到低依次为:茎>叶柄>真叶>子叶,外植体褐化率由高到低依次为:茎<真叶<叶柄<子叶;在1.5 mg/L 2,4-D+0.1 mg/L KT+MS+0.8%琼脂+3%蔗糖条件下最适合真叶诱导愈伤,诱导率为78%,褐化率为8%;1.5 mg/L 2,4-D+1.0 mg/L KT+MS+0.8%琼脂+3%蔗糖最适合子叶、叶柄、茎诱导愈伤,在此培养基中,茎的出愈率为96%,褐化率为0,叶柄的出愈率最高,为92%,褐化率为2%,子叶的出愈率为60%,褐化率为4%;在0.3 mg/L NAA+1.0 mg/L KT+MS+0.8%琼脂+3%蔗糖条件下最适合子叶、叶柄诱导胚性愈伤;在0.3 mg/L NAA+1.0 mg/L 6-BA+MS+0.8%琼脂+3%蔗糖条件下最适合真叶诱导胚性愈伤;在0.3 mg/L NAA+0.5 mg/L KT+MS+0.8%琼脂+3%蔗糖条件下最适合茎诱导胚性愈伤。【结论】4种外植体均产生愈伤组织,且进一步诱导愈伤组织可分化形成体细胞胚。4种外植体中,茎的愈伤诱导率最高,褐化率最低,为最佳外植体。

切段长度、种植深度和覆草厚度对矩镰荚苜蓿地下茎扩展能力的影响

为探究矩镰荚苜蓿(Medicago archiducis-nicolai)地下茎扩展性的影响因子,选择祁连山东段高山草原野生矩镰荚苜蓿根茎为材料,在原生境下,设置不同的覆草厚度(0,1和3 cm)、种植深度(5,10 cm)和根茎切段长度(10,20 cm)共12个处理,通过观测根茎成苗后新根茎发生特性、数量、地上和地下生物量等,分析了不同栽培措施对矩镰荚苜蓿根茎生长特征和扩展能力的影响。结果显示:不同覆草厚度下,矩镰荚苜蓿的新根茎数、根茎扩展最大距离、地上生物量、地下生物量均存在显著差异,且对每个测试指标而言,影响效果均表现为盖0>盖3>盖1。在种植方式上,种植深度和片段长度对地上生物量有显著影响,依次为20×10>10×10>20×5>10×5,但对于衡量根茎扩展能力的各指标均没有显著影响,表明本试验选择的种植方式均是矩镰荚苜蓿根茎的适宜繁殖条件。综合分析表明,无覆草、片段长度20 cm、种植深度10 cm的种植方式可以实现矩镰荚苜蓿根茎扩展的最优化。

气候变化下矩镰荚苜蓿的地理分布格局及潜在适生区预测

该研究基于标本和文献信息,选取19个环境因子和1个海拔因子,利用ArcGIS软件和MaxEnt模型对矩镰荚苜蓿(Medicago archiducis-nicolai)在5个气候情景(末次间冰期、末次盛冰期、全新世纪中期、当前和未来气候)下的地理分布进行空间重建,模拟预测了气候变化背景下的分布格局和潜在适生区变迁。预测结果显示:(1)当前气候下,矩镰荚苜蓿集中分布在青藏高原东缘与黄土高原的交汇地带,具体包括青海东部-南部、甘肃中部-西南部、四川西北部、宁夏南部、西藏东部和陕西西部边缘。(2)高海拔、寒冷和干燥是矩镰荚苜蓿适生区的主要环境特征。(3)不同气候下潜在适生区的总面积变化相对稳定,但高度适生区对气候变化较敏感,从末次间冰期到末次盛冰期,高度适生区从青海东部的河湟谷地向甘肃中部的洮河谷地东移,全新世纪中期又西移至河湟谷地,但始终没有迁离出陇中盆地。(4)未来气候(2070s)背景下,矩镰荚苜蓿的高度和中度适生区面积较当前气候有小幅增加,但潜在适生区面积和分布格局仍保持稳定。研究表明,在青藏高原东缘地带,由昆仑山、祁连山和秦岭三大山脉造就的高原盆谷,为矩镰荚苜蓿提供了安全的就地避难所,形成了其独特而稳定的狭域分布格局,未来气候变化(2070s)对该植物不会造成很大威胁。

切段长度、种植深度和覆草对矩镰荚苜蓿根茎出芽和成苗生长的影响

为探究对矩镰荚苜蓿(Medicago archiducis⁃nicolai)根状茎切段无性繁殖的影响因素,以祁连山东段高山草甸自然分布的矩镰荚苜蓿为试验材料,设置2个切段长度(20 cm和10 m)、2个种植深度(10 cm和5 cm)、3个覆草措施(覆草3 cm、覆草1 cm和无覆草)共12个处理,研究了不同处理对矩镰荚苜蓿根茎出芽和成苗生长的影响。结果表明:1)覆草措施对成苗率、叶龄和单株地下生物量有显著影响,无覆草处理下成苗率、叶龄和单株地下生物量最高,3 cm覆草次之;2)切段长度和种植深度均对成苗率有显著影响,分别在20 cm切段长度和5 cm种植深度处理下成苗率最高;3)多因素方差分析结果显示,只有覆草厚度×种植深度交互作用对根茎繁殖产生显著影响,且仅对单株地上生物量影响显著,在10 cm种植深度和0 cm覆草厚度交互处理下,单株地上生物量最大;4)TOPSIS模型综合评价分析显示,20 cm切段长度×10 cm种植深度×0 cm覆草组合处理,是矩镰荚苜蓿根状茎无性繁殖的最佳栽培条件。

矩镰荚苜蓿与近缘种花苜蓿的DNA条形码筛选

为了筛选适于鉴定易混淆种矩镰荚苜蓿(Medicago archiducis-nicolai)和花苜蓿(M.ruthenica)的DNA条形码,本研究采集了两近缘种的113个样本,对6个候选条形码序列(通用序列rbcL,psbA-trnH,trnL-trnF,trnK-matK,ITS 2和新序列GA3ox1)进行PCR扩增、测序和序列比对,经过barcoding gap分析、wilcoxn检验以及构建NJ系统发育树评价各序列的鉴定能力。结果显示:6条候选序列的扩增和测序成功率在85%以上;rbcL序列在两近缘种间不存在变异位点,其余5条候选序列各有不同的种内变异和种间变异;5条候选序列的种间最小遗传距离均大于种内最大遗传距离,GA3ox1,ITS2和psbA-trnH序列在种内种间存在明显的“Barcoding Gap”区域;在候选序列构建的NJ系统进化树中,利用GA3ox1和psbA-trnH,矩镰荚苜蓿和花苜蓿均能各自形成单系,但trnL-trnF,t rnK-matK和ITS2不能将两个近缘种区分开。通过分析,我们推荐使用核编码基因GA3ox1作为鉴定矩镰荚苜蓿和花苜蓿的首选序列,叶绿体基因psbA-trnH作为辅助条形码。

矩镰荚苜蓿地下茎次生结构异常发育的解剖学研究

矩镰荚苜蓿是中国特有植物,分布于青藏高原东缘,具有发达的地下扩展茎。为探明矩镰荚苜蓿地下茎异常发育与高原气候适应的关系,该研究采用常规石蜡切片法对地下茎初生结构与次生结构进行解剖观察。结果表明:(1)与初生结构相比,矩镰荚苜蓿地下茎次生结构发育不均衡,仅有少量维管束正常发育,木质部发达。(2)地下茎次生生长会产生内、外两种周皮,外周皮由靠近韧皮部的内皮层细胞形成,内周皮由靠近木质部的髓细胞形成,内、外周皮形成后取代了表皮和初生结构中的主要薄壁组织,形成了较复杂的新防护系统。(3)外周皮向内隘缩或内周皮向外延伸都会引起地下茎的分裂,但暂未观察到两种分裂方式同时发生。研究认为,矩镰荚苜蓿地下茎形成内、外周皮与异常分裂,可以增强对干旱和寒冷胁迫的抵御能力,是矩镰荚苜蓿对青藏高原寒旱环境的适应策略。

低温处理对矩镰荚苜蓿休眠态转变和生理的影响

【目的】矩镰荚苜蓿(Medicago archiducis-nicolai)是青藏高原分布的一种野生优良牧草,抗寒性极强,但其越冬休眠与抗寒机理尚不清楚。本研究旨在明确矩镰荚苜蓿生理休眠发生与解除的低温条件以及低温环境下休眠提高矩镰荚苜蓿抗寒性的生理基础。【方法】以采自祁连山东段高寒草甸的野生矩镰荚苜蓿为试材,观测分析不同低温处理下矩镰荚苜蓿休眠状态的变化,测定休眠进入和破除前后的生理生化指标。【结果】2℃低温处理10~15 d,矩镰荚苜蓿再生高度显著下降,在低温15 d降到最低(P<0.05),持续低温处理6 d后,再生高度快速增加;可溶性糖、脯氨酸含量和CAT、SOD酶活性随低温处理时间的延长呈先升后降的趋势,POD酶活性变化趋势则相反,但均显著高于对照(室温);9℃和2℃处理下的再生高度和生理生化指标变化规律基本一致。【结论】矩镰荚苜蓿对低温敏感,10℃以下持续低温处理10~15 d便进入生理休眠,随着处理时间的延长,休眠很快被解除;通过休眠态的转变,增强了渗透调节能力和抗氧化能力,从而提高了越冬抗寒性。

矩镰荚苜蓿地下芽越冬期间超微结构适应性变化

为了研究矩镰荚苜蓿地下芽越冬期超微结构变化,利用透射电镜技术,对该植物越冬期地下芽幼叶细胞进行了观察。结果显示:越冬期间,矩镰荚苜蓿越冬芽幼叶细胞超微结构发生了一系列积极适应低温的变化。细胞内的大体积液泡被分解为小液泡,液泡不断地溶解和吞噬;质体由圆形和椭圆形变形为马蹄状和变形虫状,质体内淀粉粒减少甚至消失;脂滴细胞器增多;由于细胞内发生质壁分离现象,胞间连丝断连且逐渐变模糊甚至消失。分析认为,矩镰荚苜蓿在越冬期间可通过地下芽幼叶细胞器结构的变化,使其自身进入休眠状态,进而抵御寒冷胁迫。

亚高山草甸弃耕地群落演替的数量分类与排序

本文对甘南合作附近亚高山草甸弃耕地之次生演替群落进行了数量分类和排序.其结果将弃耕地植被的次生演替过程顺次划分为三个阶段:以萼果香薷,角果茴香为主的一年生杂类草阶段,以鹅绒委陵菜、矩镰荚苜蓿为主的多年生杂类草—禾草阶段和以莎草、禾草为主的顶极阶段.排序结果用极点排序法.其所得之二维排序图表明了演替植被的连续性,显示了造成演替群落序列之主导因子;x 轴为演替时间,y 轴为以土壤紧实度为主的环境梯度.