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。

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。

Effects of Artificial Aging on Physiological Characteristics and Seed Vigor of Medicago ruthenica Seeds

As shown by the changes in physiological characteristics and seed vigor of three Medicago ruthenica samples during artificial aging process, the germination potential, germination rate, germination index, vigor index and simple vigor index declined with the extension of aging time on the whole. After artificial aging for 6 min, the vigor was higher than that of the control. The conductivity, malondialdehyde content and soluble polysaccharide content of seed leachate increased with the aging time and negatively correlated （ P 〈 0.05） with the seed vigor indicators. The physiological indicators were very significantly correlated （P 〈 0.01 ） with the vigor indicators in the Medicago ruthenica sample from Dorbod Qi, UIanqab City（China）.

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。

不同水分胁迫下水杨酸对分枝期扁蓿豆生长及光合生理的影响

为明确水杨酸对扁蓿豆分枝期抗旱性的调控作用,采用盆栽试验研究正常供水(80%田间持水量)、轻度水分胁迫(60%田间持水量)、中度水分胁迫(40%田间持水量)以及重度水分胁迫(20%田间持水量)条件下,不同浓度[0(对照),0.02,0.10,0.50,2.50mmol/L]水杨酸处理对扁蓿豆分枝期生长、抗性生理及光合特性的影响。结果表明,轻度、中度水分胁迫下,0.10mmol/L水杨酸显著提高了叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量,同时使超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)得到显著提高,而气孔限制值(Ls)显著降低;重度水分胁迫下,0.50mmol/L水杨酸显著提高了株高、一级分枝数、叶面积、叶片相对含水量、叶绿素含量、游离脯氨酸含量、可溶性蛋白含量,同时SOD、POD、CAT活性以及叶片Pn、Gs、水分利用效率(WUE)显著提高,而使电导率、丙二醛(MDA)含量以及LS显著降低。可见,适宜浓度水杨酸可以改善干旱胁迫下扁蓿豆分枝期的生长,提高其抗旱能力。

扁蓿豆抗旱形态解剖结构观察与分析

对6个不同来源(产地)扁蓿豆(Melilotoidesruthenica(L.)Sojak)的根、茎、叶形态结构进行了观察研究。结果表明:可初步将叶片小、叶色淡绿、气孔密度大、细胞小、叶片栅栏组织排列紧密、具表皮毛作为扁蓿豆属牧草抗旱的形态解剖指标。在本实验选取的7份材料中,来源于内蒙古乌兰察布盟的两份扁蓿豆材料较其他来源的扁蓿豆抗旱性强,可作为今后抗旱育种的种质资源。

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。

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。

不同NaCl胁迫对苗期扁蓿豆渗透调节物质及光合生理的影响

采用盆栽法研究不同浓度NaCl（0,50,100,150,200,250,300mmol/L）胁迫对扁蓿豆苗期有机渗透调节物质及光合参数的影响。结果表明,相同胁迫天数下,随盐浓度的升高。扁蓿豆可溶性蛋白含量、可溶性糖含量呈降低趋势,脯氨酸含量呈升高趋势。各个观测期和浓度之间存在差异,胁迫第7和14天,300mmol/L浓度下可溶性蛋白含量显著低于对照（P〈0.05）;胁迫第7,14和21天,50~100mmol/L浓度下,可溶性糖含量明显高于对照,但胁迫第28天,250~300mmol/L浓度处理显著低于对照（P〈0.05）。胁迫第7天,150~300mmol/L浓度处理、胁迫第14天,200~300mmol/L浓度处理、胁迫第21天,250~300mmol/L浓度处理扁蓿豆脯氨酸含量均分别显著高于对照及其他处理（P〈0.05）。可见,盐胁迫下,扁蓿豆产生的3种渗透调节物质调节方式不同,盐胁迫对扁蓿豆幼苗的抑制程度与盐浓度、胁迫时间呈正比。不同的胁迫浓度和胁迫时间,扁蓿豆3个观测期光合参数变化不尽相同。胁迫第14天,叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci）随盐浓度的升高呈先上升后降低的趋势。50~100mmol/L浓度处理Pn、Tr和Gs显著高于对照,但300mmol/L浓度处理Pn和Tr显著低于对照及其他处理（P〈0.05）。胁迫第28天,4个光合参数随盐浓度的升高而降低。叶片气孔限制值（Ls）和水分利用效率（WUE）在胁迫14和28d时,变化规律一致,随盐浓度的升高呈上升趋势。

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.

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。

不同处理方法破除扁蓿豆品系90-36种子硬实的效果研究

扁蓿豆品系90-36硬实率高达41%。采用打磨、KNO3、KMnO4、HCl、NaOH、H2O2、H2SO4、赤霉素、高温干燥、热水浸种、低温放置和液氮处理12种方法,探讨破除其种子硬实的适宜方法。结果表明:98%H2SO4处理25～60 min,发芽率可达90%左右,硬实率可下降到8%以下;砂纸打磨能使发芽率达84%,硬实完全破除;30%H2O2处理40 min、400 mg/LGA处理24 h、70℃干燥处理0.5 h、0.3%KMnO4处理2 h可破除部分硬实。

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。