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。     

紫花苜蓿与蓝花苜蓿抗旱性比较研究

试验采用两次反复干旱法在三叶期对77份紫花苜蓿及蓝花苜蓿材料进行干旱胁迫,以正常浇水为对照,于第二次胁迫后调查植株存活率、株高、地上生物量、地下生物量、根长及根冠比等6项形态指标。对各指标抗旱系数进行方差、相关性、主成分及聚类分析,以揭示紫花苜蓿及蓝花苜蓿材料对干旱胁迫的响应及抗旱性差异。结果表明,在紫花苜蓿与蓝花苜蓿材料中,地下生物量均为抗旱系数差异最大的指标,最大值与最小值之间的差异分别为4.07倍(紫花苜蓿)和2.11倍(蓝花苜蓿)。株高的抗旱系数在不同亚种及种质间差异均达到极显著水平,且与存活率、地上生物量及根冠比间均存在显著相关性,表明株高在鉴定苜蓿抗旱性的6个有效指标中效果最明显。主成分分析可将6个形态指标分别归类为地上部性状和地下部性状,且可根据前两个主成分因子将紫花苜蓿和蓝花苜蓿清晰地划分为两个抗旱性不同的独立类群。聚类结果将77份材料划分为抗旱特征不同的5个亚组,可根据不同研究目的进行选择利用。综上,依据6个形态指标对紫花苜蓿及蓝花苜蓿进行抗旱性评价的结果为四倍体紫花苜蓿的抗旱性要强于二倍体蓝花苜蓿,试验结果对多倍体逆境胁迫研究和紫花苜蓿抗旱育种研究具有重要意义。     

15份燕麦材料苗期抗旱性综合评价

为了研究干旱胁迫对不同燕麦材料苗期生理特性的影响以及评价不同材料的抗旱性,采用营养液砂培法,于两叶一心期对15份燕麦材料施加15% PEG胁迫,分别于胁迫0、7和14 d测定供试材料的抗氧化酶活性、丙二醛含量、渗透调节物质含量、叶绿素含量、水分利用率和相对电导率。利用相关性和主成分分析筛选燕麦抗旱性鉴定指标,通过聚类分析和隶属函数法对15份材料进行抗旱性综合评价。结果表明：干旱胁迫下,供试燕麦的抗氧化酶活性随胁迫时间的延长呈现“先升后降”的趋势;丙二醛含量、渗透调节物质含量和相对电导率均随胁迫时间的延长而增加,水分利用率及叶绿素含量显著下降（P<0.05）。10个抗旱性指标之间具有较好的相关性,相关系数最高达0.97。主成分分析结果表明,干旱胁迫下燕麦的质膜系统因子、光合因子、渗透调节因子可作为抗旱性评价的综合指标,通过第一主成分可将15份燕麦材料清晰地划分为抗旱性不同的两个独立类群;聚类分析进一步将供试材料划分为抗旱性不同的4个亚组,其中6份材料（蒙燕1号、青引1号、定燕2号、DA92-2F4、青燕1号、巴燕5号）属于抗旱种质。抗旱隶属函数综合评价值（D）显示,抗旱性较强的燕麦材料有青燕1号（0.829）、青引1号（0.744）和DA92-2F4（0.728）,而陇燕3号（0.208）、坝燕6号（0.240）和张燕4号（0.241）抗旱性相对较弱。利用多方法关联分析的综合评价方法所得结果更加准确,可靠性较高。研究结果为燕麦抗旱性评价及抗旱种质筛选提供了参考。     

紫花苜蓿不同发育时期次生壁合成调控的转录组分析

【目的】探讨紫花苜蓿次生壁合成的基因网络调控变化和表达模式,确定一些关键候选基因和转录因子,为紫花苜蓿次生壁加厚调控网络的分子机制研究奠定基础。【方法】对‘中苜1号’紫花苜蓿分枝期(S1)、现蕾期(S2)、初花期(S3)和盛花期(S4)的茎进行近红外光谱法测定次生壁主要物质含量和Illumina Hi SeqTM2500高通量转录组测序。以紫花苜蓿的近缘物种蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)基因组作为参考基因组进行序列比对并组装构建转录本。利用FPKM法计算基因表达量,以Fold change(差异表达倍数)≥2或≤0.5(表达上调或下调)、FDR(false discover rate)≤0.05为筛选条件,在3个相邻时期转录组比较组合中(S2VS S1,S3 VS S2,S4 VS S3)筛选差异表达基因。通过Gene Ontology数据库和KEGG Pathway数据库对紫花苜蓿不同发育时期差异表达基因的功能和参与的代谢途径进行注释。【结果】共获得41 734个基因在紫花苜蓿不同发育时期的转录表达情况,27个功能注释与紫花苜蓿纤维素、木质素合成密切相关的基因差异表达,其变化趋势与纤维素和木质素含量测定结果基本一致,即随着生长发育时期的变化,表达水平逐渐提高。研究表明,初花期是紫花苜蓿次生壁合成调控的转折期,纤维素和木质素含量与其合成基因表达量在初花期均显著提高。MTR_2g016630(Ces)和MTR_7g103590(Ces A1)等纤维素合成酶基因表达水平在初花期显著上升,木质素合成途径中,MTR_1g064090(PAL1)、MTR_1g111240(C4H)和MTR_2g104960(CCR)基因表达量在初花期或盛花期相比分枝期上调表达倍数达到10倍以上。本研究中27个与植物生长发育相关的转录因子在紫花苜蓿不同发育时期差异性表达,其中NAC家族和MYB家族转录因子有18个,也有少量WRKY、BHLH、ERF、C3H等转录因子。【结论】获得‘中苜1号’紫花苜蓿在4个生长发育时期茎的基因表达谱数据,共获得54个差异表达基因,其中稳定上调基因24个,稳定下调基因30个。这些基因很有可能参与紫花苜蓿次生壁的合成调控。     

基于叶绿素荧光参数的紫花苜蓿种质苗期抗旱性评价

为筛选出干旱胁迫下抗旱高光效的紫花苜蓿（Medicago sativa L.）种质，本试验采用室内苗期抗旱评价方法，对109份（28个国家）紫花苜蓿种质在正常浇水（Water Treatment，WT）和干旱胁迫（Drought Treatment，DT）处理下的株高（Plant Height，PH）、地上生物量（Aboveground Biomass，AB）、叶片相对含水量（Relative Water Content，RWC）、相对叶绿素含量（Relative chlorophyll content，SPAD）以及叶绿素荧光参数（phi2，NPQt，RFd，qL，Fv/Fm）等9个指标进行测定，并利用方差分析、相关性分析、主成分分析、综合加权隶属函数法与聚类分析等方法进行综合评价。结果表明：通过对9个指标进行统计分析，在干旱胁迫下，各指标呈现不同程度变化，变异系数最大的为AB，DT组为0.61，WT组为0.59。相关性分析显示，除qL和RWC之外，其余指标均与综合度量D值显著相关，表明叶绿素荧光参数可作为干旱胁迫下筛选高光效紫花苜蓿的指标。通过聚类分析和综合加权隶属函数分析，筛选出抗旱高光效种质14份（CF048333，ZW1231，CF031987，ZW0810，ZW1005，CF049861，CF031979，CF034260，ZW0730，CF031946，ZW0793，CF049906，CF031986，CF031988），这些种质大部分来自干旱半干旱地区，如哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦，摩洛哥、阿塞拜疆、北美、也门等。综上可得，本研究筛选出的抗旱种质可作为紫花苜蓿抗旱高光效育种的基础材料。     

沙打旺EST-SSR分子标记开发及其遗传多样性分析

沙打旺是一种高产优质、抗逆性强的多年生异花授粉豆科牧草,但分子标记的缺乏限制了其在遗传育种等方面的研究和利用。本研究旨在开发大量沙打旺EST-SSR分子标记,为沙打旺种质改良和遗传多样性分析提供参考资源。首先利用De novo转录组测序技术对两个沙打旺种质(CF019650, CF020070)进行RNA-seq测序,并对测序数据进行拼接获得总长度为190587631 bp的151516个unigenes。进一步在其中的30262个unigenes中检测到39163个EST-SSR位点,SSRs分布频率为25.85%。其中6635 (21.93%)条unigenes含有两个及以上SSR位点,复合SSRs有3514个(11.61%)。对所有EST-SSR位点进行引物设计,共得到22367对特异性引物。利用两个沙打旺种质(CF019650, CF020070)对随机合成的100对引物进行初步筛选,其中90对可扩增出目的特异性条带。随机选择其中51对引物对27个沙打旺种质的遗传多样性进行评估,结果表明:51对引物的平均等位基因数、平均多态性信息含量(PIC)、平均期望杂合度(He)和平均观测杂合度(Ho)分别为8.750、0.682、0.719和0.730。主成分及聚类分析结果揭示不同生态型(匍匐或直立)沙打旺种质的遗传分布具有明显的种质特异性,且聚类结果与其地理来源之间具有较高的相关性。新开发的EST-SSR分子标记可促进沙打旺遗传改良和基因组学研究,有助于沙打旺分子标记辅助育种、QTL定位和遗传变异分析。     

甘肃省燕麦主产区白粉病调查及病原鉴定

为了解甘肃省燕麦（Avena sativa）产区白粉病的发生及其危害情况,本研究对张掖、甘南、武威和定西等市（州）主要燕麦产区进行了白粉病调查,同时采集病样对白粉病病原进行鉴定。结果表明,除甘南州的合作市和碌曲县未发现白粉病外,其余调查县（市）均有发生,其中天祝县种植的‘甜燕麦’病情指数最高可达50.10,山丹县种植的‘牧乐思’和‘加燕2号’病情指数较低,分别为0.28和0.34;同一燕麦品种在不同调查区发病程度差异较大,其中‘甜燕麦’病情指数变化最大（3.40~50.10）,‘白燕7号’在永登县病情指数高达43.29,在通渭县仅为1.22;不同品种在同一种植区的发病程度也有差异。结合形态学和分子生物学方法对调查过程中采集的白粉病病原菌进行鉴定,发现甘肃省燕麦白粉病可能存在禾本科布氏白粉菌黑麦专化型Blumeria.graminis（DC.）f.sp.secalis和禾本科布氏白粉菌燕麦专化型B.graminis（DC.）f.sp.avenae共2种。     

种植区环境对燕麦种质成株期白粉病抗性的影响

为探究种植区环境对燕麦种质成株期白粉病抗性的影响,利用相对抗病指数分别对种植在甘肃省半干旱区(甘肃农业大学兰州牧草试验站)和二阴地区(通渭县华家岭镇)的28份燕麦资源在田间自然感病条件的白粉病成株期抗性进行了鉴定和评价。结果表明:28份材料中4641和99AS207在两个试验点均表现为高抗,4607、Rigdon、DA92-3F4、青永久252、青永久9和青永久98等6份材料在两个试验点均表现为中抗,但4628、伽利略和青永久307在牧草站表现高抗白粉病,在华家岭表现高感,而709、青永久316、青永久49在牧草站高感白粉病,在华家岭表现高抗;所有参试材料中以4628的相对抗病指数变化最大,在华家岭和牧草站分别为0和0.92。结果表明种植区环境对燕麦白粉病抗性有显著影响,参试材料在半干旱地区的病害平均严重度高于二阴地区。     

22个紫花苜蓿品种种子萌发期耐盐性综合评价

为快速、有效地鉴定紫花苜蓿(Medicago sativa)品种的耐盐性,筛选耐盐种质,在室内模拟盐分的条件下,通过培养皿纸上发芽法,用4个不同浓度(0.3%、0.6%、0.9%、1.2%)NaCl溶液对22个苜蓿品种进行萌发试验,测定其发芽势、发芽率、芽长及根长,并通过打分法对其耐盐性进行综合评价。结果表明:随着盐浓度的升高,供试苜蓿品种的发芽势、发芽率、芽长及根长均呈下降趋势。低浓度盐胁迫可促进苜蓿生长,高浓度严重抑制苜蓿种子萌发。22个苜蓿品种中耐盐性最强的为三得利、新牧1号和生存者,最弱的为哥萨克721。1.2%NaCl对苜蓿品种耐盐性的鉴别力最强,22个品种的耐盐性在此浓度处理下分化最大。