干旱胁迫对苜蓿幼苗叶绿素荧光特性和膜脂过氧化的影响

为明确干旱胁迫对紫花苜蓿不同抗旱品种幼苗叶片的光合生理及膜脂过氧化的影响,以陇中苜蓿(强抗旱),陇东苜蓿(中抗旱)和甘农3号紫花苜蓿(弱抗旱)为试验材料,采用营养液砂培方法,以-1.2 MPa PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,比较不同胁迫时间(0、3、6、9和12 d)处理下紫花苜蓿叶片相对含水量(RWC)、叶绿素(Chl)含量、活性氧(O_2~(·-)、H_2O_2和OH~·)和丙二醛(MDA)含量及叶绿素荧光参数的变化。结果表明:随干旱胁迫时间延长,供试苜蓿品种的RWC、Chl a含量、Chl a/b比值、最大荧光(F_m)、潜在光化学效率(F_v/F_o)、最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学淬灭系数(qP)、PSⅡ光化学量子产量(Yield)和表观光合电子传递速率(ETR)不断下降;而其O_2~(·-)、H_2O_2、OH~·和MDA含量不断增加。陇中苜蓿叶片RWC、Chl a含量、F_m、F_v/F_o、F_v/F_m、Yield和ETR的降幅及H_2O_2和MDA含量的增幅均低于陇东苜蓿和甘农3号。相关性分析表明,供试苜蓿RWC、Chl a、Chl a/b、F_m、F_v/F_m、qP、ETR、Yield与O_2~(·-)、H_2O_2、OH~·、MDA均呈极显著负相关。主成分分析表明,对陇中苜蓿抗旱性影响最大的主要为叶绿素荧光特性因子(qN、Yield、Chl a、qP和ETR),而对陇东苜蓿和甘农3号抗旱性影响最大的主要为膜脂过氧化因子(OH~·、H_2O_2、O_2~(·-)和MDA)。相比陇东苜蓿和甘农3号,陇中苜蓿的叶绿素荧光参数受干旱影响小,其抗旱的重要生理原因是具有较强的叶片保水能力,较低的光合机构损伤及膜脂过氧化程度。     

混合盐碱胁迫对紫花苜蓿幼苗生理和基因表达的影响

本研究以‘ZN-1’和‘保定’苜蓿(Medicago sativa L.‘Baoding’)为试验材料,以浓度梯度为0 mmol·L^-1,40 mmol·L^-1和80 mmol·L^-1,pH值为9.3的混合盐碱溶液(NaCl∶Na₂SO₄∶NaHCO₃∶Na₂CO₃摩尔比为1∶1∶1∶1)进行胁迫处理,比较2个紫花苜蓿幼苗的生长指标、生理指标和基因表达(ROS清除、离子转运和光合调控3类基因)差异,以期为解析紫花苜蓿耐混合盐碱胁迫响应机制提供理论依据。结果表明,随着混合盐碱胁迫浓度的增加,2个紫花苜蓿的株高、干重、叶绿素含量、光合速率以及Fv/Fm等均出现明显的损伤(P<0.05)。其中,‘ZN-1’的耐混合盐碱性显著高于‘保定’苜蓿,主要表现为‘ZN-1’的株高和生物量更高、叶绿素含量和抗氧化酶的活性更高,净光合速率更强,脯氨酸和可溶性糖含量更高,叶片ROS积累量和地下部Na⁺积累更...     

基于平衡施肥的紫花苜蓿光合特性及光合因子的产量效应研究

为探明平衡施肥对紫花苜蓿光合特性及产量的影响,并明确光合特性各因子对紫花苜蓿产量形成的贡献,以“甘农3号”紫花苜蓿为材料,采用“3414”试验设计,通过田间试验研究,探讨了平衡施肥对紫花苜蓿产量形成的关键因子—光合特性的影响及其产量效应。结果表明:1)平衡施肥可通过提高紫花苜蓿的叶绿素含量、RuBP羧化酶活性、光合速率、碳水化合物含量、群体叶面积指数以增强光合特性,并且N 103.5 kg·hm^-2、P₂O₅ 105 kg·hm^-2、K₂O 90 kg·hm^-2配施最有利于提高紫花苜蓿的光合特性;2)平衡施肥可显著提高紫花苜蓿干草产量,以N 103.5 kg·hm^-2、P₂O₅ 105 kg·hm^-2、K₂O 90 kg·hm^-2配施对产量的提高最显著,年总干草产量达到25636.26 kg·hm^-2,相比肥料偏施,平衡施肥才能保障紫花苜蓿高效生产;3)通过主成分归一化分析可知,群体叶面积指数、RuBP羧化酶活性、叶绿素是对紫花苜蓿产量形成贡献率最大的光合因子,其产量贡献率依次为22.8%、21.3%、15.9%。综上,平衡施肥是紫花苜蓿获得高产的重要栽培措施之一;通过调控紫花苜蓿群体叶面积指数、RuBP羧化酶活性和叶绿素含量等主要光合因子,可有效提高紫花苜蓿生产性能。     

施氮对苜蓿初花期光合日变化、叶片形态及干物质产量的影响

通过研究不同氮素水平下滴灌苜蓿叶片形态特征、光合日变化规律,分析不同施氮水平下滴灌苜蓿光合日变化、叶片形态与干物质产量的关系,以期进一步揭示施氮对紫花苜蓿干物质及产量形成的影响机制,进而为优化实际生产中紫花苜蓿的氮管理策略提供理论依据。采用单因素随机区组设计,设置0（CK）、60（N₁）、120（N₂）和180 kg·hm^-2（N₃）共4个施氮水平,在紫花苜蓿初花期对光合日变化、叶片形态、叶片氮含量和苜蓿产量构成进行测定。结果表明,施氮处理下苜蓿的叶片净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率均高于不施氮处理,施氮处理的苜蓿叶片胞间CO₂浓度低于不施氮处理。对净光合速率和蒸腾速率综合影响最大的环境因子是光合有效辐射。随着施氮量的增加,紫花苜蓿的叶长、叶宽、叶面积、比叶重,以及叶片干重、茎秆干重、干物质产量、叶片氮含量、淀粉和可溶性糖含量均呈先增加后降低的趋势。不同施氮水平下,对叶片形态结构影响最大的为叶面积,其次分别为比叶重、叶长和叶宽,对苜蓿干物质产量影响从大到小依次为叶片氮含量>净光合速率>叶面积>蒸腾速率>比叶重。不施氮和高氮处理下光合速率下降主要是因为光合活性受到抑制,属于非气孔因素。基于主成分分析,干物质产量、叶片形态以及光合作用综合得分最高的为N₂处理,其次分别为N₃、N₁和CK处理。因此,施氮肥有助于紫花苜蓿光合面积和光合速率的协同改进,有利于光合产物的生成,从而促进苜蓿干物质产量的增加,在施氮量为120 kg·hm^-2时提升效果最为明显。     

磷对铝胁迫紫花苜蓿幼苗根系生长和生理特征的影响

为了探究磷对铝胁迫下紫花苜蓿幼苗生长和生理特征的影响,分别用不含和含200 μmol·L^-1磷（P）、100 μmol·L^-1铝（Al）、200 μmol·L^-1 P+100 μmol·L^-1 Al的简易 ［Ca（NO₃）₂］营养液（pH=4.5）处理铝敏感紫花苜蓿品种‘Wl440’幼苗。结果表明,在铝处理中添加磷后,苜蓿幼苗根系和叶片中的铝含量分别比铝处理降低81.53%和61.47%,苜蓿幼苗的根长和根系活力显著提高,叶片电导率和丙二醛（MDA）含量显著下降;光合生理得到明显改善,与铝处理相比,磷添加处理幼苗叶片的叶绿素含量、蒸腾速率、气孔导度和光合速率明显提高,光系统Ⅱ和光系统I的电子传递速率增加;磷添加处理明显提高了铝胁迫苜蓿根系的草酸和苹果酸含量,体内有机酸螯合铝离子的能力增强,光合能力提高。因此,磷能够通过增加根系有机酸含量,改善铝胁迫苜蓿光合系统,从而缓解苜蓿铝毒害。     

紫花苜蓿/燕麦间作的光合特征及其对产量的调控效应

为探究紫花苜蓿(Medicago sativa L.)/燕麦(Hordeum vulgare L.)间作下光能利用特征对其产量的影响，本研究对其进行3年田间试验，并于紫花苜蓿初花期(第二茬)和燕麦抽穗期对2者产量和光合指标进行测定。结果表明，紫花苜蓿二茬产量在单作中显著高于间作，燕麦则表现为间作极显著高于单作。紫花苜蓿总叶绿素含量、叶绿素a含量、蒸腾速率和净光合速率均表现为单作显著高于间作；而燕麦株高、净光合速率、碳水化合物、蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性均表现为间作显著高于单作。紫花苜蓿和燕麦的RuBP羧化酶活性表现为单作显著大于间作。紫花苜蓿二茬产量与总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b、气孔导度和RuBP羧化酶呈极显著相关性；燕麦的产量与株高、碳水化合物和胞间CO₂浓度呈极显著相关性。综上，间作中影响紫花苜蓿产量的主要因素是光合色素、气孔导度和RuBP羧化酶；影响燕麦产量的主要因素是株高、碳水化合物和胞间CO₂浓度。     

干旱胁迫对不同根型苜蓿根系生理特性及解剖结构的影响

【目的】揭示不同根型苜蓿幼苗根系对干旱胁迫的响应和调控机制。【方法】采用沙培盆栽法，以根茎型清水紫花苜蓿、直根型陇东紫花苜蓿、根蘖型公农 4 号杂花苜蓿为试验材料，设置对照 （CK）、中度（M）和重度（S）3 种干旱处理，研究干旱胁迫对不同根型苜蓿根系生理特性和解剖结构的影响。【结果】随干旱胁迫加剧，各根型苜蓿根系可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和 MDA 含量及 SOD、 POD、CAT 活性绝大部分显著升高，其中清水紫花苜蓿根系 MDA 含量增幅相对较小，这与增加渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白）和抗氧化保护酶系统（POD、SOD、CAT）有关，且各根型苜蓿幼苗期对脯氨酸、可溶性糖、POD 和 SOD 的响应更敏感；各根型苜蓿根系木质部面积、韧皮部面积、木质部导管数量、导管面积、导管直径均随干旱胁迫程度加剧显著增加，而皮层厚度大多显著减小。 【结论】各根型苜蓿幼苗期根系通过对渗透调节物质、抗氧化保护酶和根系内部解剖结构的调节来维持自身的正常生理代谢功能，抵抗一定的水分亏缺。     

不同根颈直径苜蓿生理生化特性对低温胁迫的响应

为了探究不同颈粗苜蓿（Medicago sativa L.）的抗寒性与其根颈中生理生化特性的关系。以‘公农1号’紫花苜蓿为试验材料,对不同颈粗（3.50 mm,5.25 mm,7.00 mm）苜蓿根系进行低温胁迫（4℃,-10℃,-15℃,-20℃）处理,测定了苜蓿根颈活力、非结构碳氮含量和抗氧化酶活性。结果表明：低温胁迫对苜蓿根颈活力、非结构碳氮含量、非结构碳氮比（Cnstructured carbon nitrogen ratio,C/N）及过氧化氢酶（Catalase,CAT）活性均有极显著影响（P<0.01）;随低温胁迫的增加不同颈粗的苜蓿根颈活力均降低,可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈增加-降低-增加的变化,淀粉含量、C/N和CAT活性均呈先增加后降低的趋势;苜蓿根颈活力大小与根颈中可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、CAT活性及C/N显著相关（P<0.05）。研究认为,根颈直径大的苜蓿抗寒性较强,其通过调控根颈中可溶性蛋白、可溶性糖含量和CAT活性及C/N以适应低温胁迫。     

盐分胁迫对紫穗槐幼苗生理生化特性的影响

本研究通过人为控制土壤盐分梯度,以盆栽当年生紫穗槐幼苗为材料,研究不同盐分条件下紫穗槐叶片光合速率、酶活性、有机渗透调节物质等生理特性,探讨紫穗槐耐盐机制。结果表明,随盐分胁迫程度的加剧,紫穗槐幼苗的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、K⁺含量逐渐下降,超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物歧化酶(POD)活性、Na⁺、可溶性糖和游离脯氨酸含量则显著上升;叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、类胡萝卜素含量随土壤盐分浓度的增加逐渐增大,而叶绿素a与叶绿素b含量之比无显著变化。以上生理指标反映出紫穗槐幼苗对盐渍环境的适应性变化,是其抵御逆境的一种积极调节机制。     

基于植株各器官生理响应对12种苜蓿抗旱性的综合评价

为筛选抗旱性强的苜蓿（Medicago sativa L.）品种,本试验以12个苜蓿品种为材料,利用聚乙二醇（Polyethylene glycol,PEG-6000）模拟干旱处理,设置了100 g·L^-1和200 g·L^-1两个胁迫梯度,分别测定叶片、茎、根颈、根系4个器官的渗透调节物质含量、抗氧化酶活性和植株根冠比,通过主成分分析计算植株各器官生理指标在抗旱性评价过程中所占权重,结合抗旱系数评价苜蓿品种的抗旱性。结果表明,在100 g·L^-1和200 g·L^-1 PEG模拟干旱胁迫下,植株的生长受到抑制,生物量、株高、叶面积、根长均减小,根冠比增加;各器官脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量增加;超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性提高;在所有的生理指标中,脯氨酸、可溶性糖、过氧化氢酶活性对干旱胁迫的响应较敏感。不同器官生理调节物质的抗旱系数存在差异,叶片各指标对干旱胁迫的响应小于茎和根系,根颈脯氨酸和可溶性糖含量对干旱胁迫的响应大于叶片、茎和根系。在评价品种抗旱性时,根系可溶性蛋白含量、根颈脯氨酸含量、根颈可溶性糖含量、根系可溶性糖含量及根系过氧化氢酶活性占权重较大。综合分析得出,100 g·L^-1 PEG处理时,‘公农1号’、‘中苜1号’和‘前景’的抗旱性比较强;200 g·L^-1PEG处理时,‘骑士2’、‘东苜1号’、‘巨能2’和‘斯贝德’的抗旱性较强,可作为苜蓿抗旱栽培的参考品种。     

外源甜菜碱对低温胁迫下紫花苜蓿幼苗生理特性的影响

本研究以‘甘农5号’紫花苜蓿（Medicago sativa L ‘Gannong No.5’）品种为实验材料,设置两种施加方式（叶施、根施）和六个外源甜菜碱浓度（0,10,20,30,40和50 mmol·L^-1）处理苜蓿幼苗,在低温（4℃）胁迫7 d后测定其生长和相关生理指标,探究外源甜菜碱缓解苜蓿低温胁迫的生理机制。结果表明,叶施和根施外源甜菜碱均能够有效缓解低温胁迫下苜蓿幼苗苗长、根长、地上及地下生物量和叶绿素含量的降低,增加可溶性糖和游离脯氨酸的含量,减少叶片相对膜透性和丙二醛含量的升高,显著提高抗氧化酶活性以及非酶抗氧化物质含量,同时,外源甜菜碱还可以促进低温胁迫下苜蓿幼苗内源甜菜碱的积累和甜菜碱脱氢酶活性,增强渗透调节能力,进而提高苜蓿对低温胁迫的抗性。通过隶属函数分析得出,叶施30 mmol·L^-1和根施40 mmol·L^-1的外源甜菜碱对缓解苜蓿幼苗低温胁迫的效果最佳。     

干旱胁迫后复水对新疆大叶苜蓿幼苗光合和叶绿素荧光的影响

为研究新疆大叶苜蓿抗旱机制,以新疆大叶苜蓿为材料进行盆栽控水试验,设定正常供水(CK)、轻度胁迫(T1)和重度胁迫(T2)3个处理,分析干旱胁迫后复水对新疆大叶苜蓿光合和叶绿素荧光的影响。结果表明,随干旱胁迫的加剧,叶绿素a (Chl a)、叶绿素b (Chl b)、叶绿素总含量[Chl (a+b)]、净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、最大光化学效率(F_v/F_m)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(Q_p)和实际光合量子产量(Yield)均呈下降趋势,而初始荧光(F_o)、非光化学猝灭系数(NPQ)及叶片水分利用速率(WUE)均呈上升趋势。T1处理在复水3 d后,Chl a,Chl (a+b),C_i,WUE,F_v/F_m,ETR,Q_p和F_o恢复至对照,而T2处理则在复水第5 d时恢复到对照。其中Chl a,[Chl (a+b)],C_i,G_s,F_v/F_m,ETR和Q_p在复水第7 d后出现超补偿效应。该研究表明新疆大叶苜蓿的抗旱性强,为全面了解新疆大叶苜蓿的干旱适应能力提供理论依据。     

苜蓿叶片及根系对水分亏缺的生理生化响应

利用PEG-6000模拟研究水分胁迫(ψ_s=-0.2 MPa)48 h,后复水48 h,阿尔冈金和陇东苜蓿(Medicago sativa L.)品种幼苗根系与叶片的渗透调节作用及抗氧化酶活性的变化。结果表明:叶片的渗透调节能力及抗氧化酶活性均强于根系;受到水分胁迫后,叶片与根系水势、渗透势及饱和渗透势明显下降并随着时间的延长而逐渐降低;但抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性显著增强并随着胁迫的延续而保持高活性;细胞膜相对透性在胁迫中后期逐渐增大,MDA开始累积;叶片脯氨酸、可溶性糖、K⁺和可溶性蛋白含量随着胁迫时间的延长亦逐渐累积,根系可溶性糖含量逐渐显著升高,脯氨酸含量没有明显变化,而可溶性蛋白和K⁺含量呈现下降趋势;复水后产生一定的恢复补偿效应,但叶片生理代谢未能恢复到正常水平;陇东与阿尔冈金苜蓿抗氧化酶活性间存在差异,且二者对水分胁迫的适应能力亦略有差别。     

苗期紫花苜蓿对干旱胁迫的适应机制

紫花苜蓿(Medicago sativa)(以下简称苜蓿)是重要的豆科牧草,在世界分布广泛。本研究以强抗旱性(陇东苜蓿Medicago sativa L.cv.L ongdo ng)、中抗旱性(公农1号Medicago sativ a L.cv.Gongnong No.1)及弱抗旱性(BL-02-329)3种紫花苜蓿为试验材料进行抗旱机制的研究,主要结果如下:1.对干旱胁迫下3种苜蓿叶片活性氧清除机制的研究结果表明,干旱胁迫会造成苜蓿叶片活性氧产生速率增大、丙二醛含量增多、细胞膜透性增大。与抗旱性弱的相比,抗旱性强的苜蓿叶片活性氧产生速率低,丙二醛含量积累少,细胞膜受到的破坏较轻。     

44个紫花苜蓿品种的酸铝适应性与耐受性评价

为了解紫花苜蓿在贵州地区的适应性及耐酸铝胁迫机理，以44份紫花苜蓿品种为研究对象，研究紫花苜蓿处于酸铝胁迫下的生理变化，并揭示其生理变化与耐酸铝胁迫间的关系。利用基因与环境互作模型对两个地点1年的紫花苜蓿进行产量分析，筛选出阿尔冈金、新疆大叶苜蓿、Trifecta、Vernal和中牧1号苜蓿5个耐酸铝强适应品种。利用敏感型UC-1465和耐受型阿尔冈金进行酸铝胁迫试验。结果表明：相同处理下，耐受型紫花苜蓿的电导率、相对铝含量、死亡率显著低于敏感型；紫花苜蓿对酸铝胁迫的响应主要通过柠檬酸、苹果酸、乙酸、酒石酸、反丁烯二酸和草酸的显著（P<0.05）增加来体现，其中苹果酸的合成和分泌增多可能是其耐酸铝胁迫的重要原因。     

苜蓿不同品种AMV和WCMV带毒检测及生理生化特性研究

为明确甘肃省大面积种植的苜蓿品种苜蓿花叶病毒（AMV）和白三叶草花叶病毒（WCMV）带毒情况及这两种病毒侵染后对苜蓿生理生化特性的影响。利用双抗夹心酶联免疫吸附分析法（DAS-ELISA）和生理生化方法分别对种植于实验室30 d苗龄的12个苜蓿品种进行了带病毒检测及携带不同病毒的苜蓿叶绿素、可溶性蛋白含量、防御酶活性的测定。结果表明12个苜蓿品种可分为不携带病毒、携带病毒AMV、携带病毒WCMV、携带病毒AMV和WCMV，病毒检出率为66.7%，其中AMV检出率为50.0%、WCMV检出率为41.7%、AMV和WCMV复合侵染率为25.0%。方差分析表明，两种病毒复合侵染、AMV、WCMV单独侵染与不带病毒（CK）相比，苜蓿叶绿素、可溶性蛋白含量均显著降低，而3种防御酶过氧化物酶 （POD）、多酚氧化酶 （PPO）、苯丙氨酸解氨酶 （PAL）的活性均显著升高，且两种病毒复合侵染的苜蓿叶绿素、可溶性蛋白含量均低于两种病毒单独侵染；而POD、PPO、PAL均高于两种病毒单独侵染。结果表明AMV、WCMV侵染不同品种苜蓿对其生理生化活性有较大的影响。     

苜蓿光合速率日变化及其与环境因子的关系

利用LI-6400光合仪测定苜蓿叶片净光合速率,研究其日变化及与环境因子的关系。结果表明:苜蓿叶片净光合速率、蒸腾速率日变化均呈现"双峰"曲线,有明显的光合"午休"现象;净光合速率峰值出现在10:00和13:00,分别为33.55和27.88μmol CO₂·m^-2·s^-1,第1峰值大于第2峰值;蒸腾速率的峰值出现在11:00和14:00,比光合速率滞后1小时;相关分析表明,苜蓿净光合速率与光合有效辐射、气孔导度呈极显著正相关(r=0.8433^**、0.8223^**),与田间CO₂浓度呈极显著负相关(r=-0.8125^**);在光照强度、CO₂浓度、气温和空气湿度4个环境因子中,影响净光合速率日变化的主要因子是田间CO₂浓度。