49份野生扁蓿豆种质资源的AFLP遗传多样性分析

应用AFLP标记对采自中国7个省市自治区的49份野生扁蓿豆种质材料进行遗传多样性及遗传结构的分析。研究结果显示：（1）利用4对条带清楚且稳定的AFLP引物组合共扩增出298个条带,其中多态性条带有219个,多态性条带比率为73.5%,每个引物扩增多态性条带数平均为54.8条。（2）49份野生扁蓿豆种质间多态性比率平均为32.70%,Nei’s基因多样性指数平均为0.115,Shannon多样性指数平均为0.172,表明供试种质材料间遗传多样性较丰富,遗传多样性水平较高。（3）河北省的扁蓿豆种质遗传变异最丰富,辽宁省的扁蓿豆种质变异幅度最小,不同地理类群间的扁蓿豆种质遗传多样性指数有显著差异。（4）种质材料间基因分化系数为0.6436,说明64.36%的遗传变异来源于不同种质材料间;地区间基因分化系数为0.2895,说明28.95%的遗传变异来源于不同地区间。表明地区间差异小于种质材料间的遗传变异。（5）UPGMA方法的聚类分析和主成分分析结果表明,49份种质材料间的遗传相似系数（GS）为0.5849-0.9904,遗传距离（GD）为0.0096-0.5363,49份扁蓿豆种质分为6大类,表现出明显的地域性。

扁蓿豆MrLEA2基因的克隆和原核表达

从扁蓿豆(Medicago ruthenica L.)幼苗中克隆到一个编码晚期胚胎发生丰富蛋白的基因MrLEA2,Pfam数据库检索表明其编码产物属于LEA_2蛋白家族。半定量RT-PCR分析发现MrLEA2在幼苗中表达水平不受非生物胁迫(脱水、高盐和低温)和脱落酸诱导。利用MrLEA2基因构建原核表达载体,在大肠杆菌中实现了过量表达。通过斑点试验和菌落计数实验,对过量表达MrLEA2蛋白的大肠杆菌细胞在高盐(0.5mol/L NaCl和0.5mol/L KCl)、55℃高温和-20℃冷冻胁迫处理下的生长存活情况检测发现,MrLEA2蛋白过量表达能够明显提高大肠杆菌对上述胁迫的耐受性。研究表明,MrLEA2蛋白对高盐和温度胁迫引起的细胞损伤具有保护作用。

10份不同种源野生花苜蓿材料种子萌发期抗旱性评价

为筛选出抗旱花苜蓿(Medicago ruthenica L.)种质资源,为花苜蓿抗旱机理研究和品种选育提供研究材料和理论参考,本研究利用PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,以无菌水为对照,测定发芽率、发芽势、胚根长、胚芽长、鲜重及干重6项指标,同时为消除各材料的背景差异,计算各指标的相对值,并通过模糊数学隶属函数法对10份不同种源花苜蓿材料进行抗旱性综合评价。研究表明,在PEG-6000溶液模拟干旱胁迫下,15%PEG-6000溶液可以促进10份花苜蓿材料胚根长的生长,其余指标在干旱胁迫下均受到了一定程度的抑制且随着干旱胁迫程度的增加,抑制作用也随之加大。10份材料中,来自西乌线的7号材料和多伦的2号材料抗旱性最强,来自西霍线的9号和8号材料抗旱性最弱。

不同种源10份野生花苜蓿材料萌发期和幼苗期耐盐性评价

为筛选耐盐花苜蓿(Medicago ruthenica L.)种质资源,本研究以10份不同种源野生花苜蓿材料为对象,在150 mmol/L和200 mmol/L NaCl胁迫下测定花苜蓿种子萌发期的发芽率、发芽指数、发芽势、胚根长、胚芽长、鲜重、干重等指标,在200 mmol/L NaCl胁迫下测定幼苗期的株高、存活率、生物量等指标,使用隶属函数法对萌发期和幼苗期的耐盐性进行综合评价。结果表明,花苜蓿种子萌发期和苗期的所有测定指标均随盐浓度的增加呈下降趋势,但不同材料的下降程度有所不同;150 mmol/L盐胁迫显著抑制花苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数,对胚根长、胚芽长抑制作用较小;200 mmol/L盐胁迫严重抑制种子萌发,大部分种子丧失萌发能力,部分萌发种子无法成长为正常植株,出现部分幼苗死亡现象;10份材料的耐盐性在不同测定时期存在差异,综合萌发期和苗期测定指标进行隶属函数分析,结果表明10份花苜蓿材料的耐盐性表现为MR2>MR3>MR9>MR5>MR4>MR1>MR6>MR7>MR10>MR8。

不同种源野生花苜蓿种子特征及萌发特性研究

为探究花苜蓿(Medicago ruthenica L.)种子特征及萌发特性,本研究以21份不同种源野生花苜蓿种子为材料,对其发芽率、发芽势、硬实率、单荚粒数、千粒重等指标进行测定,采用模糊隶属函数法对不同种源花苜蓿材料进行分析,以综合评价其种子质量。结果表明,不同种源花苜蓿种子特征及萌发特性均存在一定差异,千粒重为1.84~3.50 g,单荚粒数为1.95~3.55个,发芽率为69.33%~97.33%,发芽势为41.33%~92.67%,硬实率为88.00%~98.67%。相关性分析表明发芽率与种子厚度呈极显著正相关关系(P<0.01);发芽势与千粒重、种子厚度、经度、纬度均显著相关关系(P<0.05),与种子长度呈极显著正相关关系(P<0.01);千粒重与种子厚度呈显著正相关(P<0.05),与种子长度、宽度均呈极显著正相关(P<0.01)。隶属函数综合评价表明,12号材料种子平均隶属值达0.79,排名第一,质量最好;21号材料种子平均隶属值仅达0.27,质量最差。

种植密度对扁蓿豆生产性能和光合特性的影响

【目的】探究不同种植密度对扁蓿豆生产性能和光合特性的影响。【方法】试验在内蒙古呼和浩特市土默特左旗沙尔沁乡进行,以科尔沁沙地扁蓿豆为材料,采取裂区设计,主区为不同行距处理,设置100、140、180 cm 3个水平,副区为不同株距处理,设置100、80、60 cm 3个水平,分析不同株行距对扁蓿豆鲜草产量、干草产量和种子产量等生产性能,以及净光合速率、气孔导度和蒸腾速率等光合特性的影响。【结果】株行距80 cm×140 cm处理下,扁蓿豆鲜草产量、干草产量最高,分别为29375.000、10784.722 kg/hm^(2);株行距80 cm×100 cm处理下,扁蓿豆种子产量最高,为645.833 kg/hm^(2);株行距80 cm×140 cm处理下,扁蓿豆净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶室内部光强均最高,分别为1.356μmol/(m^(2)·s)、0.018 mol/(m^(2)·s)、0.808 mmol/(m^(2)·s)和1201.544 mol/(m^(2)·s)。【结论】科尔沁沙地扁蓿豆在内蒙古呼和浩特市种植的适宜株距为80 cm,行距为100~140 cm,该密度下其生产性能和光合特性较好。

内蒙古扁蓿豆野生资源形态特征研究

对产自内蒙古不同分布区12份扁蓿豆种质资源的12个形态性状进行主成分和聚类分析。结果表明,12个形态性状在材料间都表现显著差异,扁蓿豆种质资源遗传变异丰富;通过多变量的主成分分析,前6个主成分代表了扁蓿豆形态多样性的85.72%,株高、叶面积、叶长、株丛直径、枝条长和千粒重等6个性状是造成扁蓿豆表型差异的主要因素;基于形态性状的聚类分析把12份材料聚为4类,其中第4类MR-12扁蓿豆资源的株高、枝条长和株丛直径明显高于其他类,叶片大且叶量丰富,营养性状表现良好;结实性状中荚果长和千粒重较大,综合性状表现较好,可以作为引种驯化和育种的试验材料。

秋水仙素处理直立型扁蓿豆的诱变效应分析

用不同浓度的秋水仙素和二甲基亚砜(DMSO)对直立型扁蓿豆2种状态的种子进行诱导,分析其染色体数、成苗率、生长速度、叶片气孔密度等诱变效应。结果表明,0.05%的秋水仙素添加1.5%的DMSO,在温度为20℃时处理吸胀种子5 h,细胞染色体加倍率较高(50%),但未获得成苗植株。在此基础上,缩短处理时间,用0.05%的秋水仙素添加1.0%的DMSO,在4℃和25℃下交替处理吸胀种子2 h,获得的变异植株幼苗生长缓慢,相对成苗率36%,株型变异率30%,气孔参数变异率66.7%。

利用ISSR标记解析胡卢巴和扁蓿豆、黄花苜蓿的亲缘关系

为揭示胡卢巴和扁蓿豆、黄花苜蓿的亲缘关系,利用ISSR分子标记技术对其种质资源之间的亲缘关系进行遗传基因检测分析。研究结果表明,胡卢巴、扁蓿豆和黄花苜蓿有较广的遗传基础,而且扁蓿豆种质材料相对于胡卢巴种质材料与黄花苜蓿的亲缘关系更近,但是,相对于黄花苜蓿,扁蓿豆与胡卢巴的亲缘关系更近,黄花苜蓿与胡卢巴的亲缘关系相对较远。虽然,在这个结论里得出了扁蓿豆相对于黄花苜蓿与胡卢巴的亲缘关系较近,但不一定能说明扁蓿豆这个种属于胡卢巴属。

基于ISSR分子标记的扁蓿豆植物分类学研究

利用ISSR分子标记技术,对传统分类学上的扁蓿豆属植物及其野生近缘属胡卢巴属、苜蓿属种质资源之间的亲缘关系进行了研究。结果表明,扁蓿豆的Shannon’s遗传多样性指数和Nei’s基因多样性指数最大,显示出较高遗传多样性水平,而胡卢巴属植物最小,显示出较低的遗传多样性水平;4种材料的基因分化指数(Gst)为0.416,基因流系数Nm为0.703,说明这4种材料遗传分化较大,基因流动非常微弱。相对于胡卢巴属植物,扁蓿豆与紫花苜蓿和黄花苜蓿有着更近的亲缘关系,在扁蓿豆不单独作为一个属的情况下,将其作为苜蓿属的一个种是可行的。

扁蓿豆与肇东苜蓿远缘杂交品系的产草量稳定性

通过三个气候区，四个研究基点，四种土壤类型，六个品系连续四年产草量稳定性分析结果表明：反交半直立型（804号）的回归系数（b＝0．99）近似于1，具有平均稳定性；反交直立型（80号）、正交回交种（805号）、反交回交种（806号）的回归系数分别为b＝1.08、1．18和1．01，均大于1，低于平均稳定性；正交直立型（801号）、正交半直立型（802号）的回归系数分别为b＝0．84、0．85，小于1，高于平均稳定性。

^(60)Co-γ辐射对‘龙牧806’苜蓿幼苗生长和叶片生理和细胞结构的影响

为了探究^(60)Co-γ辐射‘龙牧806’苜蓿干种子的幼苗生长、叶片生理和叶片细胞形态结构的变化,试验采用不同剂量^(60)Co-γ辐射剂量对苜蓿种子进行辐射处理。结果表明:辐射对苜蓿幼苗的生长、叶片生理和叶片细胞形态结构产生不同程度的影响。随着辐射剂量的增加,株高和根冠比均呈现先增加后降低的变化趋势,主根长度和生物量出现降低的变化趋势,1 200~1 500Gy辐射剂量下对幼苗的生长抑制作用更强。辐射后的叶片可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量呈现先增加后降低的变化趋势,丙二醛含量和相对电导率随辐射剂量增加出现增加的变化趋势。600~900Gy辐射后叶片细胞和叶绿体形态结构的影响比较小,而辐射剂量为1 200~1 500Gy叶片细胞形态出现明显变形、空泡和质壁分离现象,叶绿体形态和类囊体变形严重,淀粉粒数量多和个体大,线粒体数量明显减少。

天山北坡龙牧806苜蓿的特征特性及栽培技术

介绍了龙牧806苜蓿的特征特性,从选地、整地施肥、播种、田间管理、病虫草害防治、收获与加工利用等方面总结其在天山北坡的栽培技术,以为其推广栽培提供参考。

直立型扁蓿豆对干旱胁迫和复水的响应及适应策略

以直立型扁蓿豆[Medicago ruthenica(L.)Sojak.cv.Zhilixing]为材料,于苗期连续干旱处理12 d后复水4 d,研究直立型扁蓿豆幼苗形态结构特征、生理代谢及生物量分配对干旱胁迫及复水的响应,揭示直立型扁蓿豆对干旱胁迫及复水的适应策略。结果表明:随着干旱胁迫时间延长,直立型扁蓿豆叶片气孔开放率逐渐降低,处理9 d后气孔及表皮细胞密度比正常浇水处理(CK)分别增加48.5%和36.6%,形成小而密的表皮细胞和气孔。生理上,除MDA含量随胁迫时间的延长逐渐增加外,其余指标均先升高后降低,干旱胁迫9 d时达最高,SOD、POD、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸分别较CK提高88.9%、111.2%、86.7%、140.5%、147.8%和124.6%。同时,生物量随胁迫时间的延长先增大后减小,于干旱胁迫9 d达最大值,比CK增加16.4%,总的分配格局表现出地上生物量投资高于地下,地下生物量投资比例随胁迫时间的延长逐渐增加,而地上生物量变化与其相反。复水后各指标均能恢复至CK水平或超过CK,表现出极强的复水敏感性和潜在恢复能力。该品种扁蓿豆对干旱胁迫及复水的适应主要分为3个时期:主动适应期,其生理参数的可塑性指数为形态参数的1.33倍,主要通过抗氧化及渗透调节来减少水分散失增加水分吸收、缓解氧化伤害以适应干旱逆境;被动适应期,其形态参数的可塑性指数为生理参数的1.31倍,主要采用牺牲生物量的生存策略以及降低色素含量减少光吸收的光保护机制来提高逆境下的生存能力;复水恢复期,根冠比、气孔开放率、气孔及表皮细胞密度比CK分别增加25.9%、29.7%、24.2%和16.3%,其较高的根冠比和叶片较高的气孔开放率及小而密的气孔及表皮细胞特征,保证了直立型扁蓿豆吸水能力以及水分运输效率的迅速恢复。综上,直立型扁蓿豆抗旱能力较强,能够通过形态生理的改变以及调整不同器官的生物量分配来应对与适应干旱逆境及复水,且在不同处理阶段采取不同的适应策略以达到生存目的。

EMS诱变对直立型扁蓿豆出苗和幼苗生长的影响

用0.9%EMS(甲基磺酸乙酯)溶液分别对直立型扁蓿豆2种萌发状态种子进行不同时间的处理,分析其发芽率及出苗率,并观察其幼苗成活率及部分生长指标的变异情况。结果表明,0.9%EMS分别处理直立型扁蓿豆发芽种子、吸胀种子48h和3h(半致死时间),其相应幼苗的株高、叶长、叶宽、叶片数整体呈降低趋势;而0.9%EMS处理直立型扁蓿豆发芽种子1h对其幼苗生长有一定程度的促进作用。以半致死剂量下的浓度和时间处理直立型扁蓿豆吸胀种子的变异率、成活率分别为15.38%和43.3%均高于处理其发芽种子,EMS处理吸胀种子可作为更有效的诱变方式。同时试验通过设立2个对照得到磷酸缓冲液对幼苗生长有一定抑制作用。

扁蓿豆DNA甲基转移酶基因MrMET1的克隆及表达分析

DNA甲基化是一类重要的表观遗传修饰,在植物对非生物胁迫的响应中发挥重要作用。DNA的甲基化需要DNA甲基转移酶催化。为挖掘扁蓿豆中DNA甲基转移酶基因,解析其是否参与扁蓿豆抗逆性应答,本研究利用RT-PCR技术从扁蓿豆中克隆到1个胞嘧啶5-甲基DNA转移酶基因,该基因含1071 bp的开放阅读框,编码357个氨基酸。生物信息学分析确定该基因为DNA甲基转移酶1 MrMET1基因。实时荧光定量PCR显示,MrMET1基因在不同非生物胁迫(低温,干旱,NaCl)及ABA处理下,不同时间表达量呈现不同的变化趋势,推测该基因参与了扁蓿豆对非生物胁迫的响应。本研究结果对深入解析METs基因的功能,理解牧草对非生物逆境胁迫响应机制具有一定的参考意义。

扁蓿豆DNA甲基转移酶基因MrDRM2的克隆和生物信息学分析

由DNA甲基转移酶催化的DNA甲基化在调控基因表达及植物生长发育中发挥重要作用。本研究根据扁蓿豆(Medicago ruthenica L.)的转录组测序信息设计特异性引物,利用RT-PCR技术从中克隆到1个DNA甲基转移酶基因的cDNA片段,长1767 bp,编码588个氨基酸残基。利用生物信息学分析推测这个基因属于DNA甲基转移酶中的结构域重排甲基转移酶(domains-rearranged methyltransferases,DRMs)亚家族。系统发育分析表明该基因与豆科其他植物的DRM2基因具有较高的同源性。利用实时荧光定量PCR分析其在扁蓿豆受到低温(4℃)、NaCl、干旱胁迫及ABA处理下不同时间的表达量,发现其表达受非生物胁迫诱导。推测MrDRM2基因参与了扁蓿豆对非生物胁迫响应的调控。本研究结果可进一步丰富扁蓿豆DNA甲基转移酶基因信息,为深入理解扁蓿豆DNA甲基转移酶基因的功能及其在非生物胁迫应答中的表观遗传调控提供一定的基础。