‘清水’苜蓿与‘WL168’杂交后代的表型特征及生理特性

本研究以‘清水’紫花苜蓿（Medicago sativa L.‘Qingshui’）与‘WL168’紫花苜蓿（Medicago sativa L.‘WL168’）的杂交后代选育系RSA-01,RSA-02和RSA-03为研究对象,于种植第5年对其表型特征及生理特性进行观测分析。结果表明：RSA-01,RSA-02地上生物量显著低于‘WL168’（P<0.05）,而RSA-03显著高于‘清水’;RSA-02,RSA-03茎粗显著高于‘清水’和‘WL168’,而茎叶比均低于‘清水’;各形态指标中,茎粗变异系数最小,且RSA-03值最小,为2.17%;通径分析表明,RSA-01,RSA-02和RSA-03的茎叶比、茎粗与其地上生物量的直接通径系数分别为-0.649和0.709,-0.700和0.422,-0.858和0.189,茎叶比、茎粗是影响地上生物量的关键因素;RSA-01,RSA-03的过氧化物酶活性显著低于‘清水’和‘WL168’。与亲本‘清水’相比,RSA-03的地上生物量和茎粗都具有显著的杂种优势,但其抗逆性减弱,该研究结果为后期产量改良及抗逆性研究提供理论依据。     

紫花苜蓿与草地早熟禾轮作模式对其农艺性状和营养品质的影响

为研究紫花苜蓿（Medicago sativa,本试验中记为A）与草地早熟禾（Poa pratensis,本试验中记为K）轮作对其农艺性状和营养品质的影响,本试验以种植5年的紫花苜蓿（A）和草地早熟禾（K）为前茬,在2块草地上分别种植紫花苜蓿（A）和草地早熟禾（K）,即形成AA,AK,KA,KK 4种种植模式,以AK和KA为轮作处理,AA和KK为连作对照。研究了轮作对紫花苜蓿和草地早熟禾各刈割茬次的株高、干草产量、干鲜比、茎叶比、粗蛋白（Crude protein,CP）、中性洗涤纤维（Neutral detergent fiber,NDF）和酸性洗涤纤维（Acid detergent fiber,ADF）等指标变化的影响。结果表明：第1~3茬,AK轮作草地早熟禾的株高较KK连作提高6.31%~9.47%,且在第2茬差异显著（P<0.05）。KA轮作紫花苜蓿的株高较AA连作提高6.72%~9.02%,且在第2茬差异显著（P<0.05）。AK轮作的草地早熟禾年干草产量较KK连作提高8.54%,KA轮作的紫花苜蓿年干草产量较AA连作提高11.57%。AK轮作草地早熟禾的干鲜比较KK连作在3茬间差异显著（P<0.05）,且增加幅度大于KA比AA的增加幅度。不同轮作模式对茎叶比的提高在后2茬差异明显。AK轮作下,草地早熟禾的粗蛋白含量比KK提高14.16%~15.95%,增长幅度优于KA比AA的增加幅度。AK轮作和KA轮作的中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维在不同茬次较KK连作和AA连作模式差异显著（P<0.05）。紫花苜蓿与草地早熟禾轮作可以提高后茬牧草的株高、干草产量、茎叶比和干鲜比以及粗蛋白含量;并且降低后茬的酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维。本试验旨在通过探究紫花苜蓿与草地早熟禾轮作下牧草农艺性状和营养成分的变化情况,为今后豆-禾牧草轮作、草种搭配以及模式排布提供借鉴依据。     

苜蓿根瘤菌绿色荧光蛋白标记株的构建及对菌株结瘤固氮能力的影响

以苜蓿中华根瘤菌Sinorhizobium meliloti12531,Sinorhizobium meliloti343和苜蓿根瘤菌Rhizobium meliloti GN5为受体菌,以Escherichia coli pRK2073为辅助菌及绿色荧光蛋白GFP104为供体菌,采用三亲本杂交法进行结合转导。以Winogradsky无氮培养基和TY培养基对标记菌株进行荧光表达及固氮特性的遗传稳定性检测,再对选出的荧光标记菌株以甘农5号紫花苜蓿和WL.343紫花苜蓿为宿主进行回接验证,测定了回接植物的生物量,结瘤数和标记菌的占瘤率等指标。结果表明:(1)三亲本杂交法适用于苜蓿根瘤菌GFP荧光标记菌株的构建,能以S.meliloti 343、R.meliloti GN5和S.meliloti 12531为出发菌株成功构建荧光标记菌株;(2)传代筛选后得到的荧光标记菌株中,S.meliloti 343-gfp2、R.meliloti GN5-gfp4和S.meliloti12531-gfp4遗传稳定性好,荧光表达量高;(3)含抗生素Winogradsky无氮培养基平板筛选与现有含抗生素平板分离筛选法相比,能显著提高荧光标记根瘤菌株的筛选效率;(4)获得的苜蓿根瘤菌荧光标记菌株间无显著差异,对标记菌株形成根瘤的固氮能力,及标记菌株对苜蓿植株生物量的影响进行比较,GFP荧光标记根瘤菌具有较高的遗传稳定性。     

硼处理根瘤菌接种液对紫花苜蓿根、茎、叶中可溶性糖含量的影响

以甘农5号紫花苜蓿(Medicago sativa'G a n n o n g N o.5')为材料,设置未添加硼且未接菌的紫花苜蓿为对照和添加不同硼浓度(0、0.05、1、5、10和100 mg·L?1)的两种根瘤菌菌液(Sinorhizobium meliloti LZgn5f和S.meliloti 12531f)接种紫花苜蓿幼苗根部,研究硼处理根瘤菌接种对不同时期根、茎、叶中可溶性糖含量的影响.结果表明:1 mg·L?1硼处理外源根瘤菌12531f和100 mg·L?1硼处理内源根瘤菌gn5f接种后,不同取样时期苜蓿根和茎中可溶性糖含量均高出对照和单独接菌处理,且可以促进不同时期苜蓿体内可溶性糖向根和茎中运输积累.综上所述,适宜的硼处理两菌株均可促进不同生长时期叶中可溶性糖向根和茎中运输积累,保持根、茎、叶中可溶性糖的动态平衡.     

紫花苜蓿幼苗氧化应激防御系统对自毒作用的响应

【目的】通过研究自毒作用对紫花苜蓿品种种子萌发、幼苗生长及叶片细胞膜氧化防御系统的影响,明确紫花苜蓿幼苗响应自毒作用的活性氧代谢机理,为进一步阐明自毒物质对紫花苜蓿的抑制机理和自毒效应防控提供理论基础。【方法】选用紫花苜蓿品种德宝和WL298HQ为试验材料,取开花期叶片制备成T1(0.0025 g/mL)、T2(0.0125 g/mL)、T3(0.0225 g/mL)浸提液模拟自毒作用,研究自毒作用对种子生物活性和化感指数的影响,以及对幼苗生长、活性氧(H₂O₂、OH.和O₂^.-)、氧化防御系统中的抗氧化酶和抗氧化剂、渗透调节物质的影响。【结果】不同浓度的叶浸提液抑制德宝和WL298HQ苜蓿种子萌发,T3抑制幼苗生长。与WL298HQ相比,德宝响应自毒作用具有明显的生理差异：1)自毒物质作用于细胞膜上,诱发了氧化应激,加速活性氧ROS代谢,导致了MDA、H₂O₂和OH·过量积累;2)德宝在T1下可通过提高叶片保护酶(SOD、POD、CAT、APX、GR)活...     

清水紫花苜蓿育性变异材料鉴定分析与生理研究

对清水紫花苜蓿育性变异材料进行育性鉴定分析和生理变化研究,为培育不育系材料奠定基础。选取6株育性变异材料的无性繁殖株系GN-A₁、GN-A₂、GN-A₃、GN-A₄、GN-A₅和GN-A₆及育性正常植株（CK）在盛花期采集花粉粒进行I₂-KI育性染色鉴定及对不同发育时期花蕾的营养物质代谢指标［可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）、淀粉（Sta）、游离脯氨酸（Pro）］、膜脂过氧化指标［过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）］进行测定分析。结果表明：可育株（CK）染色率高达98.37%,花粉粒饱满且呈规则圆球状;GN-A₁、GN-A₂、GN-A₃、GN-A₆ 花粉染色率均低于5%,花粉粒干瘪且呈椭圆状或不规则状,初步鉴定属于不育株;GN-A₄、GN-A₅ 花粉染色率分别为54.80%、63.60%,干瘪花粉粒相对较少,多呈椭圆状,分别属于典型半不育株和半不育株。不育株（GN-A₁、GN-A₂、GN-A₃、GN-A₆）花蕾随着发育时间的变化其SS、SP、Sta、Pro含量供应均在不同程度上出现了不足;不育株 POD、SOD活性在整个发育时期均高于可育株,CAT活性在第Ⅰ、Ⅱ时期高于可育株而后逐渐降低,可育株的MDA含量在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ时期均显著高于不育株（P<0.05）。由变异系数分析可知,CAT、POD、SOD活性、SS、SP含量在不育株花蕾中变异幅度较大,而在可育株发育过程中较稳定,说明生理指标变化与育性的改变密切相关。     

紫花苜蓿与3种多年生禾本科牧草轮作的土壤养分生长季动态比较

为研究紫花苜蓿与多年生禾本科牧草轮作对土壤养分的影响,以5龄紫花苜蓿(A)为前茬,设紫花苜蓿-草地早熟禾(AK)、紫花苜蓿-无芒雀麦(AS)、紫花苜蓿-苇状羊茅(AT)3种轮作模式,以连作紫花苜蓿(AA)为对照,研究了不同处理在生长季土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷含量的动态变化.结果 表明:0～20 cm土层,在第1茬牧草刈割后,牧草生长季中和生长季末3个时间点.AS轮作较AA连作有机质含量分别降低9.99％、9.28％、7.81％,AT轮作较AA连作全氮含量分别降低13.30％、6.76％、11.41％,AT轮作较AA连作碱解氮含量分别降低11.72％、18.13％、12.30％,AT轮作较AA连作全磷含量分别降低4.95％、5.23％、6.42％,AK轮作较AA连作有效磷含量分别提高13.25％、13.16％、10.83％.在20～40 cm土层3个生长季时间点;AT轮作较AA有机质含量分别降低15.57％、12.38％、13.56％,AT轮作较AA连作全氮含量分别降低7.44％、3.76％、5.67％,AT轮作较AA连作分别碱解氮含量分别降低16.49％、17.87％、18.45％,AK轮作较AA连作有效磷含量分别增加19.87％、16.72％、12.55％.紫花苜蓿后茬种植禾本科牧草,会降低土壤有机质、全氮、碱解氮含量,并提高土壤速效磷含量,对全磷含量无显著影响.     

蓟马取食诱导对紫花苜蓿次生代谢物含量及防御酶活性的影响

以抗蓟马苜蓿品种甘农 9 号(Medicago sativa cv. Gannong No. 9)、感蓟马苜蓿品种甘农 3 号 (Medicago sativa cv. Gannong No. 3)和高感蓟马苜蓿品种 WL363HQ(Medicago sativa cv. WL363HQ) 为试验材料,紫花苜蓿苗期接种不同头数(0、4、5、6 头/枝条)的蓟马成虫,取食 5 d 后比较不同抗性苜蓿品种叶片中次生代谢物质(黄酮、单宁、木质素)含量和防御酶(过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶 (PAL)、多酚氧化酶(PPO))活性的变化。结果表明：随着蓟马头数的增加,供试苜蓿品种的黄酮、单宁和木质素含量均显著高于 CK(P＜0. 05)。5、6 头/枝条处理时,甘农 9 号的单宁含量分别较甘农 3 号显著提高了 53. 49%,47. 70%;较 WL363HQ 分别显著增加了 71. 52%,58. 60%(P＜0. 05)。甘农 9 号的木质素含量在 5、6 头/枝条处理下均显著高于甘农 3 号和 WL363HQ,增幅分别为 5. 60%,3. 50% 和 6. 13%,3. 96%(P＜0. 05)。蓟马取食胁迫显著提高了供试苜蓿品种的 POD 和 PAL 活性,显著降低了 PPO 活性(P＜0. 05)。甘农 9 号的 POD 和 PAL 活性在 5 头/枝条处理下较甘农 3 号分别显著增加了 2. 60%,1. 09%;较 WL363HQ 分别显著提高了 1. 36%,3. 54%;6 头/枝条处理后甘农 9 号的 POD 和 PAL 活性均显著高于甘农 3 号(5. 19%,9. 36%)和 WL363HQ(2. 58%,11. 18%)(P＜0. 05)。     

紫花苜蓿与草地早熟禾轮作序列土壤氮素时空动态变化差异

通过研究甘农9号紫花苜蓿(Medicago sativa cv. Gannong No.9)与海波草地早熟禾(Poa pratensis Haibo)轮作序列土壤氮素时空动态变化,探讨不同轮作序列土壤氮素时空分配机制。设置草地早熟禾→紫花苜蓿(PA)和紫花苜蓿→草地早熟禾(AP)轮作处理,以草地早熟禾→草地早熟禾(PP)和紫花苜蓿→紫花苜蓿(AA)为对照;于种植第二年4–10月分别采集0–20和20–40 cm土层土壤,测定全氮与碱解氮含量。结果表明,PA模式0–20和20–40 cm土层4–10月全氮含量动态均呈先下降后上升趋势;0–20 cm土层碱解氮含量动态呈上升–下降–上升趋势,而20–40 cm土层呈下降–上升–下降–上升趋势;0–20 cm土层,除8月外,4–10月PA模式全氮含量显著高于PP,20–40 cm土层,除8、9月外,4–10月PA模式全氮含量显著高于PP(P 0.05);除4月外,4–10月PA模式0–20 cm和20–40 cm土层碱解氮含量均显著高于PP(P 0.05)。AP模式0–20 cm和20–40 cm土层4–10月全氮和碱解氮含量动态均略呈下降趋势;0–20 cm土层,除4、5、6月外,其他月份AP模式全氮含量显著低于AA(P 0.05),20–40 cm土层,除10月外,其他月份AP模式与AA模式无显著性差异(P 0.05);0–20 cm土层,除4、5、6月外,其他月份AP模式碱解氮含量显著低于AA;20–40 cm土层,10月AP显著低于AA(P 0.05),其他月份下两处理间均不显著(P0.05)。综上所述,草地早熟禾→紫花苜蓿序列可显著提高土壤全氮和碱解氮含量,紫花苜蓿→草地早熟禾序列可使土壤全氮与碱解氮得到有效利用。与苜蓿→草地早熟禾轮作相比,草地早熟禾→苜蓿能有效增加土壤氮素含量。     

硼对根瘤菌胞外多糖和吲哚乙酸分泌的调控研究

为探究硼促进根瘤菌gn5f产胞外多糖和吲哚乙酸的调控机制,采用Label free蛋白质定量技术,分析硼对根瘤菌gn5f差异蛋白表达的影响。结果表明,最适硼浓度为100 mg?L^-1,该浓度可以显著促进根瘤菌gn5f胞外多糖和吲哚乙酸（IAA）的分泌,同时最适浓度处理根瘤菌gn5f共鉴定到54个差异表达蛋白,其中7个上调蛋白,47个下调蛋白。生物信息学分析表明,这些差异蛋白与能量产生及转化,脂肪酸β氧化、糖异生、氨基酸代谢及各种代谢酶类等有关。100 mg?L^-1硼促进根瘤菌gn5f产胞外多糖和IAA的机制为：硼通过促进烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）依赖性琥珀酸半醛脱氢酶、乙酰辅酶A合成酶、琥珀酸半醛脱氢酶（NADP⁺）等差异蛋白上调,继而促进丙酮酸代谢、γ-氨基丁酸（GABA）旁路代谢,谷氨酸代谢等与三羧酸循环有关的代谢通路,为胞外多糖合成提供能量及所需要的各种前体物质（D-半乳糖残基,D-葡萄糖残基以及D-葡萄糖醛酸等）,进而促进胞外多糖的合成;硼促进色氨酸合成,色氨酸在相关酶的作用下经吲哚-3-乙酰胺（IAM）或吲哚-3-丙酮酸途径合成IAA,继而促进IAA的合成。