黄花苜蓿MfNAC34基因克隆及特性分析

NAC转录因子具有调节植物生长发育和应答非生物胁迫的功能。本研究从内蒙古锡林郭勒草原野生黄花苜蓿材料中克隆获得1个NAC家族蛋白基因MfNAC34(GenBank登录号为MH481768),分析MfNAC34基因编码蛋白的理化性质、亚细胞定位和转录激活特性。结果显示:MfNAC34基因开放阅读框序列为621 bp,编码亲水性蛋白质,分子量为23.52 kD,理论等电点为4.09。MfNAC34为定位在细胞核内的胁迫诱导的转录因子,且转录激活域位于其C端。

补播苜蓿对退化草地植物群落结构和生产力的影响途径

近年来,紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和黄花苜蓿(Medicago falcata L.)被广泛选作补播材料,用于修复退化草地。尽管研究表明二者的植物学特征存在差异,但鲜有人关注它们是否会通过不同的方式影响退化草地的生产力。为了探究二者对退化草地的修复效果是否存在差异,并确定影响补播地生产力的限制因素,本研究选取黄花苜蓿和紫花苜蓿作为补播种对退化草甸草原进行了补播,并在隔年对草地植被、土壤理化性质和微生物量进行监测。结果表明,两种苜蓿都可以显著增加退化草地生产力并改善土壤健康状况。然而,紫花苜蓿通过增加土壤铵态氮改变植被群落结构,其补播样地生产力也由土壤速效养分影响;黄花苜蓿通过增加土壤速效磷含量改变植被群落结构,其补播样地生产力由植被群落结构和土壤微生物量共同影响。初步结果表明,黄花苜蓿更适宜在养分贫瘠的退化草地进行补播。此外在选择紫花苜蓿补播时,可以适当施肥以提高补播成功率。

黄花苜蓿MfMYB3R-3基因克隆及结构与功能的生物信息学分析

MYB转录因子是植物中分布最广的转录因子家族之一,在植物响应生物及非生物胁迫,调控逆境胁迫相关基因表达方面起着重要的作用。本研究基于黄花苜蓿转录组数据,鉴定和克隆了黄花苜蓿MfMYB3R-3基因,并进行了生物信息学分析。结果表明,MfMYB3R-3基因CDS区长1701 bp,编码566个氨基酸,具有SANT保守结构域,为MYB3R型转录因子;MfMYB3R-3蛋白化学分子式为C_(2690)H_(4314)N_(796)O_(873)S_(20),理论等电点为8.75,该蛋白是亲水性不稳定偏碱性非分泌蛋白,不具有信号肽,无跨膜结构,亚细胞定位预测在细胞核。系统进化分析发现,黄花苜蓿MfMYB3R-3蛋白与蒺藜苜蓿的MYB3R-3的亲缘关系最近。

基于SNP分子标记的新疆野生黄花苜蓿遗传多样性分析

为揭示新疆野生黄花苜蓿的遗传多样性,研究利用SLAF-seq技术对材料进行SNP开发。结果显示,材料测序平均Q30值为96.32%,平均GC值为37.99%。研究共开发了376 641个SLAF标签,多态性SLAF标签119 331个;SNP平均完整性为24.77%,平均杂合率5.53%。供试新疆野生黄花苜蓿品系的有效等位基因数、观测等位基因数、期望杂合度、观测杂合度和Shnnon Wiener指数的平均值分别为1.380、1.594、0.220、0.117和0.327。研究表明,聚类分析将材料分为7类,PCA将材料分为3类,但样品的来源为同一个祖先。

野生黄花苜蓿胚性愈伤诱导研究

为优化黄花苜蓿胚性愈伤培养条件,本研究以黄花苜蓿(Medicago falcata L.)为试验材料,探讨培养基、外植体、激素浓度以及凝固剂对黄花苜蓿胚性愈伤形成的影响。结果表明,以成熟胚为外植体接种至MS培养基的愈伤块呈淡黄色,质地为粘性且体积较大,该处理下添加1 mg·L^(-1)2,4-D和0.05 mg·L^(-1) KT愈伤诱导率可达95.24%。利用该培养条件进一步探究了凝固剂对愈伤组织诱导的影响,发现培养基中添加6 g·L^(-1)琼脂和7 g·L^(-1)植物凝胶可以有效降低愈伤组织褐化率。因此,诱导黄花苜蓿最适培养基为:以成熟胚为外植体,其成分包括MS培养基,添加1 mg·L^(-1)2,4-D+0.05 mg·L^(-1) KT+6 g·L^(-1)琼脂/7 g·L^(-1)植物凝胶。

干旱胁迫对不同苜蓿种质苗期抗旱性的影响

【目的】探明不同苜蓿种质的苗期抗旱性,为抗旱性较强的基因筛选及新疆和类似地区的牧草种植提供参考。【方法】采用室内盆栽,利用隶属函数法计算不同干旱胁迫〔正常浇水量(土壤相对含水量70%)、轻度干旱胁迫(土壤相对含水量55%)、中度干旱胁迫(土壤相对含水量40%)和重度干旱胁迫(土壤相对含水量25%)〕下室内盆栽5个苜蓿种质(新牧4号、中苜3号、歌纳、A-17和D-23)苗期的生长、生理和光合指标(抗旱性指标)的隶属函数值,并对各种质的抗旱性进行综合评价。【结果】新牧4号的生长、生理和光合指标隶属函数值为0.162~0.507,平均0.404,以生理指标的SPAD值最大,光合指标的水分利用效率最小;中苜3号各指标隶属函数值为0.230~0.733,平均0.419,以生长指标的根冠比最大,光合指标的水分利用效率最小;歌纳各指标隶属函数值为0.272~0.591,平均0.449,以生理指标的相对电导率最大,脯氨酸最小;A-17各指标隶属函数值为0.183~0.537,平均0.398,以生理指标的SPAD值最大,丙二醛最小;D-23各指标隶属函数值为0.145~0.557,平均0.414,以光合指标的水分利用效率最大,生理指标的相对电导率最小;根据隶属函数值的平均值,5个不同苜蓿种质苗期抗旱性依次为歌纳>中苜3号>D-23>新牧4号>A-17。【结论】歌纳的苗期抗旱性最好,可用于抗旱基因的筛选,并可在干旱地区进行大规模种植。

11份新疆野生黄花苜蓿形态学比较及倍性检验

以11份新疆野生黄花苜蓿(Medicago falcata)为材料,在同质园中通过对其形态特征及染色体倍性比较分析,以期为新疆黄花苜蓿资源评价及核心种质构建提供参考依据。通过形态学的测量以及以新疆大叶苜蓿(M.sativa‘Xinjiang Daye’)作为倍性检验的参照材料,使用CyFlow Space流式细胞仪对相关参试材料进行倍性检测。结果表明,11个材料的13个性状之间变异系数为7.62%~19.98%,11个材料之间的变异系数为9.66%~17.22%,平均变异系数为13.56%。聚类分析将11个材料分为5类:其中YM、MNS-2、YW-13份材料各成一类,YM为二倍体材料,叶面积最小,花部性状较好,可以作为杂交育种以及构建新疆野生黄花苜蓿核心种质库的重要材料;MNS-2为四倍体材料,绝对株高最高;YW-1为复合体材料,茎粗及单序小花数最高;其余材料均为四倍体,其中AGXWB和MNS-1聚为一类,此类的特征是具有较长的节间、较多的茎节数以及叶片面积较大;材料BLK、YL、YW-2、FY、JMN、ALT聚为一类。

基于表型性状的新疆野生黄花苜蓿核心种质构建

本研究利用70份新疆野生黄花苜蓿种质的19个表型性状构建新疆野生黄花苜蓿核心种质,设置随机、位点优先和偏离度取样三种取样方法,10%,15%,20%,25%,30%五种取样比例,抽选核心种质。结果表明,70份材料的19个表型性状的平均变异系数为24.05%,平均遗传多样性指数为1.9246;19个农艺性状提取出6个主成分,累计贡献率达74.131%;15个取样策略中,位点优先取样、取样比例为30%时,抽提出的21份核心种质能够较好的保留原始种质的表型性状并有效降低遗传冗余度。因此,本研究简化了育种工作,为提高育种工作效率提供一定的理论支持。

黄花苜蓿种质资源苗期抗旱性鉴定评价

本研究选择16份黄花苜蓿(Medicago falcata)、1份紫花苜蓿(Medicago sativa)‘中苜1号’和1份杂花苜蓿(Medicago varia)‘阿尔冈金’作为试验材料,采用苗期反复干旱法模拟干旱胁迫,通过11个形态与生理指标变化分析和模糊数学隶属函数法对18份种质抗旱性进行综合评价。结果表明,干旱胁迫后,不同苜蓿种质的株高、叶长、叶宽、地上生物量、CAT、POD活性均出现不同程度下降,下降程度从1%~71%不等;可溶性糖、MDA、ABA、fPro含量均出现不同程度上升,上升程度从9%到65%不等。株高和地上生物量与综合评价D值呈极显著相关关系,叶片相对含水量与综合评价D值呈显著相关关系,这3个指标可作为黄花苜蓿抗旱性评价核心指标。基于综合评价D值,18份苜蓿种质的抗旱性强弱顺序为PI 634112>PI 502445>PI 561456>PI 631635>PI 499666>W621494>PI 325384>PI 634105>PI 502450>PI 502449>PI 491407>PI 440518>PI 440527>PI 384506>PI 325396>‘中苜1号’>‘阿尔冈金’>PI 464765。黄花苜蓿不同种质之间抗旱性存在差异,且染色体倍性对抗旱性存在一定影响。本文筛选出的抗旱材料和鉴定指标可为今后抗旱苜蓿品种的选育提供依据。

不同处理破除新疆黄花苜蓿种子硬实效果的研究

本试验以新疆野生黄花苜蓿为材料,采用机械打磨、变温(高温干燥、低温处理、液氮处理)、浸种(热水、浓硫酸、盐湖水)等方法处理种子,通过分析比较各处理下的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等指标来探究打破种子硬实的最佳处理方法。结果表明,机械打磨降低硬实率的效果最佳,可以完全破除硬实;100℃热水浸种也可有效降低硬实率,种子发芽率可达70%以上,液氮处理30 min也可提高发芽率至80%;高低温处理、盐湖水浸种等处理能够降低硬实率,但效果不显著;浓硫酸浸种虽然可以完全打破硬实,但处理浓度和时间难以控制,很容易导致种子死亡。综合分析,机械打磨和热水浸种是破除黄花苜蓿种子硬实较为理想的处理方法。

30份新疆野生黄花苜蓿荚果裂荚力数字化评价

本研究以新疆博乐温泉县30份黄花苜蓿(Medicago falcata L.)种质作为试验材料,通过艾德堡HP-50数显推拉力计,结合黄花苜蓿的荚果裂荚率,分析黄花苜蓿荚果水平/竖直放置下的裂荚机械力,为选育新疆地区抗裂荚黄花苜蓿种质提供了一种准确、高效的评价方法。试验结果表明:新疆野生高裂荚黄花苜蓿种质荚果的裂荚机械力极显著低于低裂荚黄花苜蓿种质荚果的裂荚机械力(P<0.01);在水平放置下,黄花苜蓿荚果的裂荚机械力与裂荚率呈极显著相关关系;当荚果水平放置时,机械力大于3.395 N的黄花苜蓿被认为是低裂荚种质,而机械力小于1.885 N的黄花苜蓿被认为是高裂荚种质。研究表明,通过推拉力计测试水平放置下的黄花苜蓿荚果开裂的机械力,可以准确反映新疆野生黄花苜蓿不同种质间的开裂特性,并为黄花苜蓿裂荚特性的标准化测量提供重要参考。

激素对黄花苜蓿扦插成活率及生长的影响

以现蕾期黄花苜蓿的新鲜茎节为扦插条,研究不同激素对黄花苜蓿扦插成活率及生长的影响。结果表明,3种激素处理后黄花苜蓿扦插成活率依次为吲丁萘乙酸>硝钠萘乙酸>萘乙酸,且浓度为1 200 mg/L的吲丁萘乙酸激素处理扦插成活率高达90.83%,且生根率为100%。

盐胁迫对黄花苜蓿发芽及幼苗生长的影响

为了选择适宜松嫩地区轻度盐碱化草地种植的牧草,解决饲草蛋白质含量低的问题,发展耐盐碱的优质豆科牧草是关键。种子发芽和幼苗生长是植物生活史最关键的阶段,决定着植株的后续生长。本实验研究了盐对黄花苜蓿种子发芽和幼苗生长的影响,与紫花苜蓿CW400和紫花苜蓿公农2号对比,在0,20,40,60,80,100,120,140,160,180,200mmol/L浓度NaCl胁迫条件下,研究了3种材料的种子发芽率、发芽指数(Gi),胚根、胚轴生长状况及脯氨酸含量。结果表明,随着盐浓度的升高3种苜蓿的发芽率、发芽指数(Gi)都受到不同程度的抑制,盐浓度越高,抑制作用越明显。与紫花苜蓿CW400及公农2号相比,黄花苜蓿在发芽百分数和发芽指数上显著降低,但是胚根生长不受盐浓度的影响,各处理与对照间没有显著差异。复萌实验结果显示3种苜蓿种子在盐溶液中能够保持活力。紫花苜蓿CW400,黄花苜蓿均在60mmol/LNaCl中达到最大总发芽率100%,但只有黄花苜蓿在所有盐浓度下总发芽率全部达到90%以上,各盐处理间复萌率无显著差异,复萌率最高。脯氨酸作为渗透调节剂在幼苗中能够迅速积累,黄花苜蓿、紫花苜蓿CW400和紫花苜蓿公农2号在100mmol/LNaCl中的脯氨酸量分别是对照的3.1,2.3和1.4倍。黄花苜蓿耐盐性较紫花苜蓿CW400和紫花苜蓿公农2号强,更适合在松嫩草地上种植。

盐、碱胁迫与温度对黄花苜蓿种子发芽的影响

为了探讨盐、碱胁迫与温度交互作用对黄花苜蓿(Medicago falcata)种子萌发的影响,选用两种中性盐(Na Cl、Na2SO4)和两种碱性盐(Na2CO3、Na HCO3),3个温度(10/20℃、15/25℃和25/35℃)处理,测定各因子对种子最终发芽率及发芽速度的影响。结果表明,盐、碱胁迫与温度及其交互作用对黄花苜蓿种子发芽均有显著影响(P<0.05)。黄花苜蓿种子发芽率和发芽速度在10/20℃或15/25℃处理下最高,并且两者之间差异不显著(P>0.05)。随着盐、碱胁迫浓度的增加,种子发芽率和发芽速度降低,且碱性盐的胁迫作用大于中性盐。25/35℃高温显著抑制了各个处理下黄花苜蓿种子发芽,并且加剧了盐、碱胁迫对种子萌发的抑制作用。黄花苜蓿对碱性盐和高p H有一定的耐受性,在25 mmol·L-1的Na2CO3和30 mmol·L-1的Na HCO3处理下均能良好发芽。

野生黄花苜蓿叶肉原生质体培养和植株再生

取野生黄花苜蓿15～20天叶龄的叶片，去掉下表皮，用1％纤维素酶、1％半纤维素酶和0．5％果胶酶的混合液游离原生质体。用改良的MS培养基附加2，4－D、BA和NAA等，在黑暗条件下浅层悬浮培养。培养第4天、第7天和第10天，原生质体分别出现第一次、第二次和多次分裂，在此期间数次加液或换液调节渗透压，直至形成1mm左右的大细胞团，然后转移到附加2，4-D和KT等的MS固体培养基，诱导形成愈伤组织，再经4～5次继代培养，分化成为完整的再生植株。

播量对黄花苜蓿草产量与种子生产的影响

试验以黄花苜蓿为研究对象,在呼伦贝尔草甸草原进行固定行距为30cm的播量试验,探讨了播量对黄花苜蓿草产量及种子产量的影响规律。结果表明：随着播量的增大,黄花苜蓿的草产量、分枝数、每枝小花数、结荚数和种子粒数均呈先增加后减少的趋势。当播量为10.5kg/hm^2时,分枝数与草产量显著（P〈0.05）高于其他处理,且二者之间呈显著正相关（P〈0.05）,回归方程Y=34.06X＋2064;播量为14kg/hm^2时,每枝小花数、结荚数和种子数最多（P〈0.05）,而且结荚数与种子数呈显著正相关（P〈0.05）,回归方程为Y=2.626X-0.241。若在生产过程中同时兼顾草产量与种子产量,最适的播量范围是10.5-14kg/hm^2。

苜蓿褐斑病对牧草质量光合速率的影响及田间抗病性

研究了田间自然发病条件下褐斑病 (Pseudopeziza medicaginis)对紫花苜蓿 (Medicagosativa)叶片营养成分含量和光合速率的影响 ,并评价了 85个紫花苜蓿 ,5个杂花苜蓿 (M.varia)和 4个黄花苜蓿 (M.falcata)品种或群体对褐斑病的抗性。结果表明 ,褐斑病使苜蓿病叶中粗蛋白质含量显著下降 ,与健叶相比 ,其含量可减少 2 5% ,减少的幅度与病害严重度极显著负相关 ,r=0 .96 5(P<0 .0 1)。叶片光合速率随病害严重度的增加而降低 ,当病斑平均面积为叶面积的 13%时 ,光合速率仅为健叶的 52 % ,而当病斑平均面积为叶面积的 85%时 ,其光合速率仅为健叶的 15.9%。在参试的 94个品种或群体中 ,仅润布勒杂花苜蓿的一个群体表现为免疫。抗病性较强的有来自加拿大的巴瑞尔、阿毕卡 ,来自美国的威斯康星和我国的兴平、武功、肇东等 10个紫花苜蓿品种和润布勒杂花苜蓿的另一个群体。其余 83个品种均表现出较高的感病性 ,包括美国的 78- 15,加拿大的大西洋 ,我国的和田。

黄花苜蓿种质发芽及早期生长对NaCl胁迫的响应

选取俄罗斯、蒙古国、中国3个地域的7份黄花苜蓿种质,比较其在不同浓度NaCl胁迫下(0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%、1.50%)发芽及早期幼苗生长特性。结果表明,随着NaCl浓度增加所有种质的发芽率、发芽速度及早期幼苗的胚根、胚轴长都显著降低;盐分解除后,未萌发的种子可迅速萌发,但种质间有差异;综合比较,俄罗斯的秋柳、雅酷、达菲耐盐性最强,蒙古国种质次之,我国的锡盟、呼盟、新疆种质对盐最敏感。

低磷胁迫对黄花苜蓿生理特性的影响

我国绝大部分土壤缺乏有效磷,严重限制了作物产量的提高。黄花苜蓿耐寒、耐旱、耐贫瘠,但其对磷缺乏的响应和适应机制尚未见报道。以呼盟黄花苜蓿与锡盟黄花苜蓿为材料,研究了不同供磷水平对黄花苜蓿生长、根系形态、柠檬酸分泌和光合特性的影响,探讨了黄花苜蓿适应低磷胁迫的机制。结果表明,低磷(5μmol/LH2PO4-)胁迫显著降低了黄花苜蓿的生物量、根系表面积、总根长、根系体积、地上部磷含量、净光合速率、气孔导度与蒸腾速率,但增加了黄花苜蓿柠檬酸释放速率。常磷(500μmol/L H2PO4-)处理下,呼盟黄花苜蓿与锡盟黄花苜蓿的各项指标之间没有显著差异,但低磷处理下,锡盟黄花苜蓿干重、鲜重、株高、地上部磷含量、净光合速率、气孔导度与蒸腾速率等下降幅度明显较小,而主根长与柠檬酸释放速率的增加幅度明显较大,表明锡盟黄花苜蓿较呼盟黄花苜蓿更耐低磷。

补播羊草和黄花苜蓿对退化草甸植物群落特征的影响

呼伦贝尔草原区是我国北方重要的生态屏障,近年来不合理的利用方式导致该地区退化草地面积不断扩大,为了探究牧草补播时间及补播比例对呼伦贝尔退化草甸草原植物群落特征的影响,为该地区退化草地修复提供依据。本研究以羊草(Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.)和黄花苜蓿(Medicago falcata L.)为试验材料,采用双因素随机区组试验设计,通过测定幼苗数、高度、生物量等群落指标,并综合评价补播效果,结果表明:夏播羊草和黄花苜蓿幼苗数量显著高于春播和秋播(P<0.05),夏播和秋播植物群落总生物量呈增加趋势,春播则呈减少趋势;补播措施提高了退化草地植物群落Shannon-Weiner指数、Simpson指数和Pielou指数,豆科和禾本科植物重要值呈增加趋势,其他科植物呈下降趋势。呼伦贝尔地区夏季补播羊草和黄花苜蓿以1∶3补播效果较好,而春播由于恢复时间短,需进一步观察。