黄花型扁蓿豆叶绿体基因组及其系统发育分析

本研究对黄花型扁蓿豆的叶绿体基因组进行序列特征、密码子偏好性分析,并结合系统发育树及共线性分析探究黄花型扁蓿豆与其他近缘种的亲缘关系,以明确其物种分类。结果显示:黄花型扁蓿豆叶绿体基因组全长127572 bp,GC含量34.19%;密码子偏好性分析表明,其叶绿体基因在编码过程中对A/U结尾密码子的使用具有偏好性;系统发育树及共线性分析表明,野生黄花型扁蓿豆叶绿体基因组与青藏扁蓿豆具有更高的相似性。

内源激素对扁蓿豆荚果开裂影响的研究

植物内源激素参与荚果的成熟与衰老过程。为探讨激素对扁蓿豆荚果裂荚性的影响,本试验以抗裂荚和易裂荚两种裂荚特性的科尔沁沙地扁蓿豆为材料,比较不同时期两种裂荚特性材料的荚果腹缝线处激素的差异,结果表明:扁蓿豆荚果腹缝线处共检测到生长素、乙烯前体(1-氨基环丙烷羧酸)、赤霉素、脱落酸、细胞分裂素、水杨酸和茉莉酸等7类植物激素;在整个荚果发育时期,抗裂荚材料荚果腹缝线的生长素总含量、乙烯前体(1-氨基环丙烷羧酸)含量和赤霉素含量均高于易裂荚材料;脱落酸含量在第20 d出现了抗裂荚材料高于易裂荚材料的现象,细胞分裂素、水杨酸和茉莉酸含量的变化则相反;主成分分析表明,前3个主成分的贡献率累计达78.15%,特征值总和为5.471,基本概括了7类激素的主要信息。

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。

扁蓿豆SWEET基因家族鉴定及在干旱和寒冷胁迫下的表达分析

SWEET(Sugars will eventually be exported transporter)蛋白是一类新型糖转运蛋白。本研究基于扁蓿豆(Medicago ruthenica)基因组对MrSWEET基因家族进行了鉴定和生物信息学分析,并通过qPCR初步分析MrSWEET在干旱和寒冷环境下的表达模式,以期深入探究扁蓿豆SWEET基因家族在非生物胁迫中的作用。结果表明,扁蓿豆SWEET糖转运蛋白家族共有18个成员,都具有典型的MtN3_saliva/PQ-Loop结构域。系统发育分析表明,其可分为4个进化枝,其中CladeⅠ包括MrSWEET1a、-1b、-2a、-2b、-3a、-3b;CladeⅡ包括MrSWEET4~6;CladeⅢ包括MrSWEET9~15,MrSWEET16~17属于CladeⅣ。所有的MrSWEET成员都含有Motif 1、3、4、5,可能与糖转运蛋白的功能有关。MrSWEET基因启动子区域含有多个与光响应、激素响应和非生物胁迫以及植物生长发育有关的功能元件。在干旱(15%PEG6000)和寒冷(4℃)胁迫下,扁蓿豆根部的MrSWEET基因表达水平相对高于叶片,且根部大多数基因在干旱和寒冷胁迫处理6、12 h时表达量最高;干旱处理下,根部的MrSWEET1a和MrSWEET16相对表达量在3、6、12、24 h和7 d时均高于对照,寒冷处理下根部的MrSWEET16表达量以及处理7 d的MrSWEET1a表达量高于对照,说明其可能参与调控扁蓿豆对干旱和寒冷胁迫的响应。

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。

三种近缘豆科牧草植物花粉形态特征观察与比较

为研究野生黄花型扁蓿豆分类归属问题,提供扁蓿豆物种鉴定和分属依据。对野生黄花型扁蓿豆(Medicago ruthenica L.)、扁蓿豆和黄花苜蓿(Medicago falcata L.)的花粉形态特征进行了观察和测量,比较三者之间的差异。结果表明,两种扁蓿豆和黄花苜蓿的花粉均属N_(3)P_(4)C_(5)型单粒花粉,两种扁蓿豆花粉大小相近,均小于黄花苜蓿。但三者花粉外壁纹饰存在较大差异。黄花型扁蓿豆和扁蓿豆花粉表面具蜡质,黄花苜蓿花粉表面蜡质极少;黄花型扁蓿豆花粉外壁纹饰以穴状纹饰为主、伴有少量脑状纹饰,扁蓿豆花粉外壁纹饰整体为穴状纹饰,黄花苜蓿花粉外壁纹饰则整体为脑状纹饰。研究结果显示:黄花型扁蓿豆花粉外壁纹饰与扁蓿豆相近,与黄花苜蓿差异较明显,可作为扁蓿豆物种及不同种质的区分依据。

低温条件下γ-氨基丁酸对扁蓿豆种子萌发的影响

【目的】提高低温下种子萌发期和早期幼苗生长期扁蓿豆耐寒性。【方法】模拟高寒草甸5月地温,研究不同GABA浓度下扁蓿豆种子萌发情况以及最佳浓度下GABA对其种子淀粉酶活性、根系活力和种子表型特性的影响。【结果】低浓度(0.1~1.0 mmol/L)的GABA可促进种子萌发。0.5 mmol/L的浸种处理为最佳效应浓度,此浓度下种子发芽势、发芽指数、活力指数、正常种苗数、胚根胚芽长和苗干重显著提高48.03%、28.36%、44.54%、7.41%、27.33%、21.23%和10.17%,同时显著缩短平均发芽时间4.72%。通过0.5 mmol/L的GABA浸种浓度对常温和低温处理下α-淀粉酶活性、根系活力和种子表型特征的探究,得出常温(25℃)下,GABA对α-淀粉酶活性和根系活力有提高作用,但未达到显著水平,对种子表型几乎无影响,但此浓度可显著增强低温下萌发前期(萌发4 d)种子中的α-淀粉酶活性,提高种子根系活力,缓解低温下幼苗发育不良和生长较慢的情况,促进幼苗生长发育。【结论】0.5 mmol/L的GABA浸种处理是提高低温下扁蓿豆耐寒性的最佳浓度。

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。

扁蓿豆种内杂种鉴定及其F1和F2代主要农艺性状优势分析

扁蓿豆是一种抗逆性强,遗传多样性丰富的豆科牧草,可作为同属牧草的杂交育种材料,为其提供丰富的基因资源。而如何获得真杂交种是开展杂交育种和杂种优势利用的重要基础。为获得遗传性状更加丰富的扁蓿豆新种质材料,以株型直立且高产的直立型扁蓿豆和抗逆性强的野生扁蓿豆(黄花变异材料,简称黄花扁蓿豆)为亲本,采取正反交配置了两个杂交组合。通过相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记技术从118个杂交F1代中鉴定出85个真杂种。从直立型扁蓿豆♀×黄花扁蓿豆♂的杂种F1代中获得其F2代,进一步对表现优良的13株F1代和20株F2代的株高、株型指数、一级分枝数、近似叶面积、叶茎比和单株地上生物量等主要农艺性状进行杂种优势分析。结果表明:F1代各性状的表型值变异系数为18.82%~45.72%,其中单株地上生物量、叶茎比、一级分枝数变异较大。各性状中亲优势为-54.2%~26.9%,其中叶茎比(8.22%)表现出超亲优势。F2代各性状变异系数(19.66%~41.63%)较F1代减小,除近似叶面积(12.69%)、株型指数(17.46%)和叶茎比(35.38%)外其余性状中亲优势(-52.38%~-19.75%)均减弱。F1与F2代产量相关性状的中亲优势和超亲优势多为负向,种内杂种优势较弱。研究结果将为扁蓿豆及苜蓿属其余牧草的品种改良提供新种质。

青海省扁蓿豆引种栽培适应性研究

扁蓿豆(Medicago sp.)是豆科苜蓿属一年生或多年生草本植物,具有抗寒、抗旱、适应性强等特点,是一种营养价值较高的优质豆科牧草,在青藏高原地区具有较高的经济价值和生态价值。本文对扁蓿豆的生物学特性、遗传多样性、生态价值、经济价值和青海种植适应性等相关研究进展进行了综述,以期为扁蓿豆在青海省的引种栽培提供参考依据。

苜蓿和扁蓿豆萌发期耐盐指标筛选及耐盐性综合评价

为探究苜蓿(Medicago sativa L.)和扁蓿豆(Medicago ruthenica(L.)Trautv.)种子萌发期的耐盐性强弱,采用复盐溶液模拟盐胁迫的方法,研究了不同浓度梯度(0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%)盐胁迫对5份野生苜蓿和5份野生扁蓿豆种子萌发的影响。测定了发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长、苗长、幼苗干重,利用方差分析、相关分析、主成分分析、隶属函数分析和灰色关联分析进行了耐盐性综合评价。结果表明相同指标不同浓度盐溶液和不同材料之间多存在显著差异,各指标之间存在不同程度的相关关系。各指标中与耐盐强弱最相关的指标为幼苗干重,其关联度为0.752,其次为发芽率,关联度为0.745。供试10份材料中来源于中国内蒙古通辽市大青沟自然保护区的扁蓿豆和中国内蒙古呼和浩特武川县的扁蓿豆耐盐性较强,其综合耐盐D值和关联度均较高,分别为0.807、0.699和0.793、0.716。总体比较供试苜蓿和扁蓿豆材料,扁蓿豆萌发期耐盐性较强。

扁蓿豆和苜蓿种子萌发期抗旱性和耐盐性比较

为明晰扁蓿豆[Medicago ruthenica(Linn.)Trautv.]和苜蓿(Medicago varia Martin.)种子萌发期的抗旱性和耐盐性强弱,以不同浓度的聚乙二醇(PEG-6000)和Na Cl溶液模拟干旱和盐胁迫,研究了不同程度干旱和盐浓度对采自甘肃景泰的扁蓿豆和苜蓿品种阿尔冈金(M.varia Martin.cv."Algonquin")种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,干旱胁迫和盐胁迫降低了扁蓿豆和苜蓿种子的发芽率、发芽指数、活力指数,抑制了胚芽和胚根的生长。-0.3^-0.9 MPa和-1.5 MPa的PEG处理下苜蓿和扁蓿豆种子的相对发芽率间无显著差异,-1.2 MPa的PEG胁迫下苜蓿种子的相对发芽率显著高于扁蓿豆。-0.3^-1.2MPa的PEG胁迫下苜蓿种子的相对发芽指数均显著高于扁蓿豆,其相对芽长无显著差异。Na Cl渗透势为-0.9^-1.5 MPa时,苜蓿种子的相对发芽率显著高于扁蓿豆;-0.3^-1.2 MPa的Na Cl胁迫下苜蓿种子的相对发芽指数和相对活力指数均显著高于扁蓿豆。通过种子萌发期的相对发芽率、相对发芽指数、相对活力指数、相对胚根长和相对胚芽长5项指标,应用隶属函数法对参试材料种子萌发期抗旱性和耐盐性进行综合评价的结果表明,苜蓿品种阿尔冈金种子萌发期的抗旱性、耐盐性均强于来自景泰的扁蓿豆。此结果和人们以往对扁蓿豆和苜蓿的认识"扁蓿豆的抗旱性和耐盐性优于苜蓿"不一致。

盐碱及变温条件对花苜蓿种子发芽的影响

用3个变温处理(10/20℃,15/25℃,20/30℃)、6个浓度盐处理(盐为NaCl,浓度为0、50mmol/L、100mmol/L、150mmol/L、200mmol/L、250mmol/L)和碱处理(碱为Na2CO3,浓度为0、5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、25mmol/L)研究盐、碱以及盐碱与温度的交互作用对两种不同来源花苜蓿种子萌发的影响。结果表明:随着盐、碱浓度的升高,种子发芽率、发芽速度均显著降低。低浓度盐、碱条件下,温度对花苜蓿种子发芽影响不显著;但在较高浓度的盐、碱条件下,不同温度处理对种子发芽率和发芽速度的影响差异显著;最适发芽温度为15/25℃。随着盐浓度升高,花苜蓿种子胚根长度逐渐减小,但胚轴长度没有明显变化;在一定浓度Na2CO3胁迫下花苜蓿能正常发芽,当Na2CO3浓度为15mmol/L(pH=10.95)时,两种花苜蓿发芽率均高于60%。两种花苜蓿相比较,林下花苜蓿抗盐碱性高于草甸花苜蓿。

扁蓿豆研究进展

综述了扁蓿豆Medicago ruthenica研究工作进展,包括分类学地位的变化以及分布范围、遗传多样性、生物学特性、农艺学特性、育种与引种等方面的研究概况。并针对扁蓿豆研究存在的问题,提出今后研究应当集中在扁蓿豆的适应区域、抗逆基因的筛选、荚果开裂问题以及进一步的建立人工草地等方面。

3种生态型野生扁蓿豆种质资源ISSR与SSR遗传多样性分析

遗传多样性的量化与分类是收集和利用种质资源的重要前提。运用SSR和ISSR技术分析扁蓿豆种质资源的遗传多样性。从供试材料中筛选到具有多态性的SSR引物18对,ISSR引物18条。SSR引物共扩增到109条清晰的多态性条带,多态性比率为80.09%,相似系数变化范围为0.669～0.885。ISSR引物共扩增到125条清晰的多态性条带,多态性比率为87.08%,相似系数变化范围为0.448～0.811。对2种标记结果进行UPGMA聚类分析,结果表明,扁蓿豆材料部分聚为1类,黄花扁蓿豆材料大部分聚为1类。Mantel检测显示,2种标记的遗传相似性呈显著相关(r=0.019 6,t=0.121 2),扁蓿豆比黄花扁蓿豆的遗传多样性水平稍高,细叶扁蓿豆之间的遗传差异较大。

扁蓿豆的抗性研究进展

综述了扁蓿豆(Medicago ruthenica)抗旱性、耐盐性、抗寒性和抗病虫等四方面的研究工作进展,包括植物学特性、种子特性、物候期及根、茎、叶的生长发育、利用价值及分布和抗逆性方面的研究概况。并针对扁蓿豆研究存在的问题,提出今后研究应当集中在扁蓿豆的适应区域、抗逆基因的筛选、荚果开裂问题以及进一步的建立栽培草地等方面,以期对我国扁蓿豆种质资源的收集、保存、开发利用、新品种选育及北方生态建设提供理论依据。

不同产地扁蓿豆种子萌发期抗旱性综合评价

采用不同渗透势聚乙二醇(PEG6000)溶液模拟干旱胁迫,研究了甘肃景泰、陇西、镇原、永昌、天水、榆中、宁县、夏河、临夏、渭源和内蒙古土默特、陕西陇县12个扁蓿豆(Medicago ruthenica)居群种子萌发期的抗旱性。结果表明,PEG胁迫降低了扁蓿豆种质资源的发芽率、发芽指数、活力指数,抑制了胚芽和胚根的生长。-0.3 MPa的渗透势胁迫可促进陇西扁蓿豆种子的萌发,且在此浓度下其相对发芽指数和相对活力指数均显著高于其他11份材料。在-0.3 MPa PEG胁迫下景泰和土默特扁蓿豆的相对胚根长较高,表现出一定的抗旱性;高渗透势的胁迫严重抑制了扁蓿豆胚芽和胚根的生长。以种子萌发期的相对发芽率、相对发芽指数、相对活力指数、相对胚根长和相对胚芽长等5项为指标,应用隶属函数法对12份扁蓿豆抗旱性进行综合评价,抗旱性强弱依次为:景泰>陇西>土默特>镇原>永昌>天水>榆中>宁县>夏河>临夏>陕西陇县>渭源。

扁蓿豆不同分布区野生居群形态多样性研究

结合数量统计分析对扁蓿豆14个居群的14项形态特征进行了研究,结果表明:除叶长、荚果长、荚果宽、荚果形状、种子长和千粒重以外,其余形态性状在居群间或居群内都表现显著差异;以14个形态性状为基础的聚类分析将所研究的14个居群分为4类;主成分分析结果显示株高、叶面积、花序结荚数、花序种子数和种子宽等5个性状是造成扁蓿豆表型差异的主要因素.

中国扁蓿豆遗传多样性的ISSR分析

利用ISSR标记,对来源于中国7个省(市)的44个扁蓿豆居群的亲缘关系进行了分析。从80条ISSR引物中筛选出多态性强、重复性好的16条引物,对44个扁蓿豆居群基因组DNA进行扩增,共扩增出133条谱带,平均每个引物扩增出8.31条带,其中多态性带115条,多态性位点百分率为87.08%。扁蓿豆种质间遗传相似系数变化范围在0.436～0.908之间。利用UPGMA聚类分析,44个扁蓿豆居群被划分为8个类群,与地理来源有较高的相关性。