紫花苜蓿耐盐育种及耐盐遗传基础的研究进展

通过对紫花苜蓿耐盐育种的研究，综述了近年来国内外紫花苜蓿的耐盐鉴定、耐盐选择的现状及其数量遗传学基础。     

紫花苜蓿耐盐育种及耐盐遗传基础的研究进展

通过对紫花苜蓿耐盐育种的研究，综述了近年来国内外紫花苜蓿的耐盐鉴定、耐盐选择的现状及其数量遗传学基础。     

紫花苜蓿耐盐、抗旱生理机制研究进展

紫花苜蓿(Medicago sativa)在我国西北干旱半干旱地区的农牧业生产和生态环境建设中发挥了重要作用。本研究综述和讨论了国内外学者近年来在紫花苜蓿适应盐和干旱环境的生理机制及其耐盐性和抗旱性评价方面的研究成果,旨在为紫花苜蓿耐盐性和抗旱性的改良提供参考。     

紫花苜蓿耐盐相关基因克隆研究进展

随着植物分子生物学的快速发展,对植物耐盐性的研究已深入到耐盐相关基因的克隆、基因结构与功能的分析及其表达特性的研究。紫花苜蓿(Medicago sativa)是比较耐盐的植物,从苜蓿中分离克隆耐盐相关的基因,分析其结构与功能。不仅可以加深对耐盐分子机制的认识,而且在植物基因工程领域具有重要的应用前景。本文综述了苜蓿盐诱导相关基因的研究进展。     

海雀稗PvCIPK9基因克隆及耐盐功能鉴定

盐生植物海雀稗(Paspalums vaginatium)是一种极其耐盐的多年生草本植物。本研究从海雀稗转录组数据中筛选对盐胁迫响应的PvCIPK9基因,克隆了PvCIPK9基因CDS序列全长,并对其表达模式、启动子元件等进行分析。为研究PvCIPK9基因的耐盐功能,构建了PvCIPK9过表达载体,采用农杆菌介导的花序侵染法转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),获得过表达PvCIPK9的转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana),对转基因拟南芥的耐盐性进行鉴定。结果表明,盐胁迫条件下,转基因拟南芥的生长表型显著优于野生型,转基因拟南芥在盐胁迫下的种子萌发率及相对生长量均显著高于野生型;此外,盐处理后转基因拟南芥的抗氧化酶活性也显著高于野生型,以上结果初步说明过表达PvCIPK9基因增强了拟南芥对盐胁迫的抵抗能力。本研究为深入解析海雀稗PvCIPK9在植物耐盐性中的作用奠定了基础。     

紫花苜蓿苗期耐盐指标筛选及耐盐性综合评价

为筛选出适合在盐渍土壤中生长的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)种质,采用水培法,对48份紫花苜蓿种质材料在不同NaCl浓度(0.0%,0.3%,0.5%,0.7%,0.9%)处理15d的生长速度(GR)、绿叶数(NGL)、苗高(SH)、叶绿素含量(Chl)、叶片相对电导率(REC)、存活率(SR)、植株干重(DW)等7项指标进行测定,以各单项指标的耐盐系数作为衡量耐盐性的依据,运用主成分分析、聚类分析和逐步回归等方法进行综合评价及分类。结果表明:通过主成分分析,本试验将NaCl处理下紫花苜蓿苗期的7个单项指标转换成5个彼此独立的综合指标,代表了试验材料90.14%的信息;通过隶属函数法分析,得到不同种质材料苗期耐盐性综合评价值(D值),材料M-1409的D值最高(0.751),耐盐性最强,材料M-820的D值最低(0.326),耐盐性最差;并通过聚类分析,将48份材料划分为4个耐盐群体,其中强耐盐材料11份,中等耐盐材料18份,弱耐盐材料10份,敏盐材料9份;进一步利用逐步回归法建立了紫花苜蓿种质材料苗期耐盐性预测回归模型:D=-0.522+0.779GR+0.382SH+0.084REC+0.297SR,筛选出显著影响紫花苜蓿苗期耐盐性的4个单项指标(GR,SH,REC,SR);本研究可为紫花苜蓿耐盐种质资源评价及新品种选育提供科学理论依据。     

黄河三角洲耐盐紫花苜蓿品种(系)筛选

为探明苜蓿成株期耐盐性评价方法并筛选耐盐苜蓿资源,采用多个鉴定指标对30份苜蓿品种进行耐盐性综合评价。试验采用大田鉴定法,以株高、鲜重产量、综合评价等3个指标为评价依据,以无棣苜蓿为对照,对30份紫花苜蓿种质的耐盐性进行了综合评价。结果表明:供试的30个苜蓿品种中,耐盐之星、WL366HQ、WL354HQ、WL656HQ、WL525HQ、WL903、WL168HQ、WL363HQ、WL353LH、巨能995、WL440HQ、维多利亚、巨能7、中苜6号、中苜3号、WL298HQ、WL712、SR4030和WL319HQ的产量与无棣苜蓿相比增产比较高,耐盐性较好,适合在黄河三角洲推广应用。     

轮回选择培育紫花苜蓿耐盐新品系

经过二代轮回选择和一代混合选择得到的70个耐盐优株相互杂交的后代群体为材料,在含盐量为0.3%~0.5%的盐碱地上种植,通过表型选择挑出106个耐盐优株,并进行了耐盐性一般配合力的测定,其中耐盐性一般配合力高的植株73株,中等的23株,较低的10株。淘汰一般配合力较低和中等的植株,让耐盐性一般配合力高的优株相互杂交,完成第三代轮回选择,得到了耐盐优株相互杂交的耐盐苜蓿新品系。     

紫花苜蓿耐盐新品系选择效果的研究

紫花苜蓿耐盐新品系是以保定，南皮，ＲＳ和秘鲁苜蓿为亲本材料，于１９８８－１９９４年在河北省中捷农场和山东省德州市苗圃，通过四代混合选择而成。１９９５－１９９７年通过盆栽耐盐鉴定，品种比较试验和生产试验，对新品系耐盐性进行系统研究。结果表明，在０．３％和０．４％ＮａＣｌ胁迫下，盆栽耐盐苜蓿的干重比保定苜蓿分别提高１３．０％和１１．３％。     

紫花苜蓿MsMYB58基因克隆及抗旱功能鉴定

干旱是限制紫花苜蓿(Medicago sativa)生长的重要环境限制因子,MYB转录因子广泛参与调控植物的生长发育和非生物胁迫。本研究对紫花苜蓿MsMYB58基因进行克隆及生物信息学分析,初步解析紫花苜蓿MsMYB58在干旱胁迫应答过程中的功能。结果显示,MsMYB58开放阅读框全长1 002 bp,编码蛋白含有333个氨基酸,分子量为37.80 kDa,属于典型的R2R3-MYB家族成员,定位在细胞核、细胞壁和细胞膜中。MsMYB58的组织特异性表达主要在茎中,在根中的表达最少;在脱落酸、盐和自然干旱处理中,MsMYB58的表达水平呈现不同的变化趋势。干旱胁迫下,过表达MsMYB58的转基因烟草的过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶的活性和脯氨酸含量显著增加,而丙二醛的含量则显著下降,叶绿素荧光参数PSⅡ利用效率和PSⅡ最大光化学量子产量显著升高,非光化学猝灭显著下降。本研究初步探究了紫花苜蓿MsMYB58在干旱胁迫应答过程中的功能,为进一步挖掘紫花苜蓿干旱响应功能基因提供理论基础。     

转MsLEA4-4基因拟南芥株系的耐盐性分析

为了深入研究紫花苜蓿（Medicago sativa）MsLEA4-4基因的抗逆性,本试验对前期获得的转MsLEA4-4基因的拟南芥（Arabidopsis thaliana）株系进行不同浓度盐胁迫处理,以验证MsLEA4-4基因在拟南芥植株体内的耐盐性。试验结果表明：盐胁迫后转基因株系的发芽率达到55%,比对照植株（Control plant,CK）高81%;转基因株系的鲜重、叶绿素含量均高于CK（P<0.05）;盐胁迫后转基因株系的存活率比CK提高75.0%~81.3%;盐胁迫明显抑制根系生长,但转基因植株的侧根数量比CK多4~5根（P<0.05）;盐胁迫后转基因株系体内的可溶性糖含量（P<0.05）和超氧化物歧化酶（P<0.01）,过氧化氢酶（P<0.01）,过氧化物酶（P<0.05）活性均高于CK,脯氨酸（P<0.01）和丙二醛（P<0.05）含量均低于CK。综上可得,MsLEA4-4基因参与了拟南芥体内的耐盐性调控,提高了转基因拟南芥对盐胁迫的耐受性。本研究为进一步探索MsLEA4-4在转基因紫花苜蓿盐胁迫中的功能及培育耐盐性紫花苜蓿品种提供依据。     

紫花苜蓿MsLEA4启动子的克隆及表达分析

为了深入研究紫花苜蓿（Medicago sativa）MsLEA4基因的功能,本试验采用染色体步移技术从紫花苜蓿基因组中扩增出MsLEA4启动子序列,构建GUS植物超表达载体,并根据序列分析结果对紫花苜蓿进行相应逆境胁迫。结果表明：紫花苜蓿MsLEA4启动子含有响应脱落酸（abscisic acid,ABA）调控的顺式作用元件ABRE,响应赤霉素（gibberellin,GA）调控的顺式作用元件P-box,参与胚乳合成的顺式作用元件GCN4和Skn-1,以及涉及光调控和光周期的顺式作用元件;外源ABA、GA、持续光照以及黑暗均能诱导MsLEA4基因的表达;GUS基因只在拟南芥花和荚果中表达。因此,MsLEA4基因能参与紫花苜蓿的逆境调控,与该基因启动子序列中所含的一系列顺式作用元件相关。本研究为进一步探索MsLEA4基因在紫花苜蓿逆境胁迫、光调控以及组织特异性表达中的作用奠定了基础。     

不同紫花苜蓿品种对蚜虫抗性的比较试验

通过对11个紫花苜蓿品种(系)对以苜蓿斑蚜为主的复合蚜虫种群的田间和室内抗性鉴定研究,田间结果表明:德宝、甘农3号、德福、阿尔冈金、中苜1号、三得利、WL232、X0010属于高抗;室内结果显示:甘农3号、X0010、金黄后、猎人河、中苜1号、陇东、阿尔冈金、德福属于高抗。综合分析表明,苜蓿抗蚜性的性状为数量遗传性状;不同的苜蓿品种对蚜虫的抗性在苗期与成株期有很大的差异;国外育成的抗蚜品种在兰州市的抗性级别基本与国外测定的抗性级别相同或相近。     

新疆昌吉32个紫花苜蓿品种的田间抗病性评价北大核心CSCD

为筛选出适宜当地条件的高产抗病品种,连续2年2次调查了2018年建植于新疆昌吉市呼图壁县的32个紫花苜蓿品种上各种病害的发病率和病情指数,并测定了各品种次年的越冬率和5次刈割期的草产量,评价了不同品种的抗病性,采用灰色关联度法分析了各品种的综合特性。结果表明,试验地发生了苜蓿茎点霉叶斑与黑茎病、白粉病、黄斑病、匍柄霉叶斑病和尾孢叶斑病5种病害,且以前3种为主,前3种病害的发病率最高分别达到了97.08%、100.00%及57.14%。供试品种仅有茎点霉叶斑与黑茎病的病情指数存在显著差异(P<0.05),表现为旱地与WL343HQ的病情指数显著高于皇冠、WL168HQ与阿迪娜等品种,而其他病害品种间未表现出差异(P>0.05)。根据抗性级别的频率分布,对于苜蓿茎点霉叶斑与黑茎病,53.13%的苜蓿品种为高抗品种,25.00%的苜蓿品种为抗性品种,12.50%的苜蓿品种为中抗品种,3.13%的苜蓿品种为低抗品种,6.25%的苜蓿品种为感病品种;对于苜蓿白粉病,32个品种的抗性分布频率为抗性品种占3.13%,中抗品种占25.00%,低抗品种占15.63%,感病品种占56.25%,无高抗品种;供试品种对苜蓿黄斑病抗性分布频率为高抗品种29个,占90.63%,抗性品种占9.38%,无中抗、低抗及感病品种。32个品种的5次草产量总和为22.48~29.52 t·hm^(-2),其中,5茬总产量最高的苜蓿品种为龙威3010,总产量最低的苜蓿品种为陇东苜蓿。供试的所有品种未出现明显冻害,越冬良好,越冬率均在80%以上,其中有22个品种大于90%。综合特性较好的5个品种为皇冠、WL363HQ、中苜3号、敖汉苜蓿和旱地(综合得分0.850~0.942),较差的品种为耐盐之星、WL343HQ、冲击波、雷霆与陇东苜蓿(综合得分0.650~0.721)。     

苜蓿根系分泌物对土壤中难溶性磷的影响

选取中苜1号、标靶、TG3、骑士2、骑士T和阿迪娜6个苜蓿（Medicago sativa）品种,采用水培法分别在缺磷条件下和供磷条件下收集根系分泌物,研究其对土壤中难溶性磷的活化作用及磷素有效性的影响。结果表明,和未添加苜蓿根系分泌物的土壤相比,苜蓿根系分泌物处理后的土壤,有效磷（Olsen P）含量提高,缺磷条件下Olsen P含量高于供磷处理;磷酸二钙（Ca2 P）含量极显著降低（P＜0.01）;磷酸铝盐(Al P)、磷酸铁盐(Fe P)和磷酸八钙(Ca8 P)的含量显著降低（P＜0.05）;闭蓄态磷（O P）和磷酸十钙（Ca10 P）含量则无显著变化（P＞0.05）,缺磷条件下苜蓿根系分泌物对土壤中难溶性磷的活化效果高于供磷条件下的。6个苜蓿品种中,加入TG3根系分泌物的土壤Ca2 P的降幅最大,磷的有效性最高,骑士T次之;骑士T的Ca8 P含量降幅最大。苜蓿根系分泌物对Al P、Fe P、Ca8 P、Ca2 P均具有活化作用,且对Ca2 P的活化作用最明显,Ca2 P是苜蓿缺磷胁迫下Olsen P的主要来源。     

黄花苜蓿MfNAC37基因的克隆及盐胁迫下的表达分析

NAC蛋白是植物特有的转录因子,在植物的生长发育和逆境适应中发挥着重要作用。为了探究野生黄花苜NAC蛋白的功能,本研究以转录组数据为基础,克隆获得了1个序列全长为1080bp的NAC转录因子基因MfNAC37,其编码359个氨基酸,分子量(Mw)为40.59kD,理论等电点(pI)为7.74。MfNAC37在野生黄花苜蓿的根、茎和叶中均有表达,且在根中的表达量最高,同时其表达受盐胁迫调节,但在不同组织中的调节表达模式不同,表明MfNAC37参与调控野生黄花苜蓿应答盐胁迫的作用过程,为探究野生黄花苜蓿应答盐胁迫的分子机制提供了重要信息。     

紫花苜蓿响应低温胁迫转录因子的鉴定及表达分析

研究证明,转录因子广泛参与植物的生长发育过程并响应多种生物/非生物胁迫信号途径。低温胁迫可导致紫花苜蓿(Medicao sativa)减产、越冬率降低以及生产年限缩短。利用新一代高通量转录组测序技术,本研究对4℃低温胁迫下紫花苜蓿中响应低温胁迫的转录因子基因进行了鉴定,并对其表达情况进行分析,结果表明,转录组测序共获得78 925条Unigene序列和3 448个差异表达基因。其中,从3 448个差异表达基因中共鉴定出43个转录因子家族,共251个基因被显著地诱导表达。不同转录因子家族基因受低温胁迫诱导表达不同。本研究有助于在整体水平加深了解紫花苜蓿转录因子表达特性,为进一步研究这些响应低温胁迫的转录因子的功能提供参考。     

贵州地区不同秋眠级苜蓿品种根系发育能力研究

从根系发育角度对美国11个秋眠级标准对照苜蓿品种在贵州地区的适应性进行研究。结果表明,苜蓿随着秋眠级升高,根颈直径呈先减小后增大的趋势,最大的是UC-1887(FD10),为1.439 cm;主根长度呈先增长后减小的趋势,最长的是Pierce(FD8),为59.75 cm;侧根数逐步减少,最多的是Vernal(FD2),为19.33;最少的为Pierce(FD8),为12.25。主根直径、主根体积、主根生物量、侧根体积、侧根生物量及根系体积、根系生物量都呈增大的趋势,苜蓿第1年根系主要集中在0~20 cm土层,根系体积所占比例为77.82%～92.35%,根系生物量所占比例为75.14%～90.96%。通过聚类分析及不同秋眠级苜蓿品种的综合表现,在贵州地区,苜蓿根系发育能力较强的秋眠级为7～10。     

黄花苜蓿MfNAC 95基因鉴定及其应答盐胁迫的表达分析

植物特有的NAC转录因子参与植物生长发育和逆境适应的过程,为了探究NAC蛋白的功能,以黄花苜蓿为材料,基于盐胁迫条件下根部转录组数据分析,获得了1个全长为696bp的NAC转录因子基因,命名为MfNAC 95,其编码231个氨基酸的蛋白质,分子量(Mw)为26.21 kD,理论等电点(pI)为7.83。MfNAC 95在黄花苜蓿的根、茎和叶中均有表达,但在根中的表达量显著高于在茎和叶中的表达量,且盐胁迫均可上调其在根、茎和叶中的表达,但上调表达的模式不同,表明MfNAC 95参与黄花苜蓿响应盐胁迫的过程,为揭示MfNAC 95在黄花苜蓿应答盐胁迫过程的分子机制提供了重要信息。     

不同施钾量对苜蓿碳水化合物含量及抗蓟马的影响

为了明确施钾是否能有效提高苜蓿对蓟马的抗性并研究相关生理变化,本试验以感蓟马苜蓿品种甘农3号和抗蓟马苜蓿品种甘农9号为材料,设0、6、9、12、15 (K₂O) g/m²等5个钾浓度水平,在大田蓟马为害高峰期,评价和测定了不同钾水平处理下苜蓿的受害指数、叶片钾含量、产量、碳水化合物含量;在苜蓿第二茬中,随着钾水平的升高,甘农3号和甘农9号老叶和心叶的钾含量、可溶性糖、淀粉和木质素含量升高,产量显著增加(P<0.05);受害指数均显著降低,且受害指数均在K₂水平下最低,分别较K₀水平降低了47.60%和46.11%;在第三茬中,甘农3号和甘农9号的受害指数、产量、钾含量、可溶性糖、淀粉和木质素含量的变化规律与第二茬相似,受害指数在K₂水平下分别较K₀水平降低了30.78%和23.27%。第二茬和第三茬中,在低于9 (K₂O) g/m²施钾水平下,苜蓿叶片钾含量与受害指数显著负相关(P<0.05);高于12 (K₂O) g/m²水平下,苜蓿叶片钾含量与受害指数无显著相关性(P>0.05)。钾元素可通过提高苜蓿碳水化合物的合成(尤其是可溶性糖和淀粉)及生长性能来提高苜蓿对蓟马的耐害性。施钾后甘农3号的受害指数均低于未施钾甘农9号的受害指数,因此,通过施钾管理来提高苜蓿对蓟马的耐害性是一种有效的措施。9 (K₂O) g/m²是本试验中最经济有效的施肥量。