干热胁迫对紫花苜蓿光合特性的影响

为了解紫花苜蓿（Medicago sativa L.）在干热胁迫条件下光合特性的变化规律,对其6个品种的叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、胞间二氧化碳浓度（C_i）、气孔导度（G_s）、水分利用效率（WUE）进行测定。结果表明,随着干热胁迫强度的增加,各紫花苜蓿品种叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率整体呈下降趋势;而胞间二氧化碳浓度整体呈上升趋势（P<0.05）。且经过一定时间的复水处理,WL525的蒸腾速率和气孔导度得到了明显的恢复（P<0.05）,与胁迫前的状态接近,且其他品种的蒸腾速率和气孔导度也得到一定程度的恢复;而供试品种的净光合速率、胞间CO₂浓度及水分利用效率均没有得到明显改善。相关分析表明,在干热胁迫条件下,净光合速率与蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率均成极显著正相关（P<0.01）,而与胞间二氧化碳浓度成极显著负相关（P<0.01）。     

干热胁迫对紫花苜蓿叶片生理特性的影响

本研究以6份紫花苜蓿（Medicago sativa）种质为试验材料,对干热胁迫和复水条件下紫花苜蓿叶片的叶绿素含量、相对电导率、水分饱和亏缺的变化进行分析。结果表明,在干热胁迫下,随着胁迫时间的延长,紫花苜蓿叶片水分饱和亏缺逐渐升高;相对电导率除16和15号种质在胁迫第8天降低外,其他种质都呈上升趋势;叶绿素含量除了16号种质在胁迫第8天升高外,其他种质都呈下降趋势;试验初步判断26号种质的耐干热性较差,28号种质的耐干热性较好。相关性分析表明,叶绿素含量与水分饱和亏缺呈显著负相关,与相对电导率呈负相关,相对电导率与水分饱和亏缺呈正相关,说明水分亏缺和高温胁迫对细胞膜造成伤害,严重影响苜蓿叶绿素的合成。     

镉胁迫对紫花苜蓿镉吸收特征及根系形态影响

采用盆栽模拟方法,研究了4种镉(Cd)浓度(0,10,25,50 mg/kg)下紫花苜蓿对Cd吸收特征及根系形态的变化特征。结果发现,随着镉胁迫加剧,紫花苜蓿地上生物量、根系生物量、根系总长度、根平均直径、根表面积、根系体积、根尖数和分枝数均显著下降(P<0.05),地上部生物量分别为对照的87.8%,56.5%,14.3%,根系生物量分别为96.1%,63.3%,16.2%;不同部位镉吸收量表现为细根>地上部>粗根,三者均随着处理浓度增加而显著提高,细根镉含量与地上部镉含量呈显著正相关;地上部最高镉积累量出现在25 mg/kg处理中,达到7.715 μg/株;不同径级根系的总根长、根表面积、根体积随镉浓度增加呈下降趋势,根径<0.5 mm根系占总根系比例呈增加趋势。研究表明,紫花苜蓿可用于低Cd污染场地的植被恢复,其根系对Cd胁迫的响应特征呈现侧根产生—根受损的动态平衡现象。     

干热胁迫对罗布麻幼苗生理特性的影响

为研究罗布麻(Apocynum venetum)抗干热胁迫能力,在不同温度(25℃,30℃,35℃)下,用不同水势(0,-0.3,-0.6,-0.9,-1.2,-1.5 MPa)的PEG溶液对罗布麻幼苗进行模拟干热胁迫试验,测定其生理生化指标变化。结果表明,总体上,随干热胁迫程度的增加,植物体内相对电导率逐渐上升,可溶性糖含量先上升后下降,丙二醛含量先下降后上升,而超氧化物歧化酶活性则随水分胁迫逐渐增加,随温度的升高而逐步下降。综合各指标,罗布麻在30℃,-0.9~-1.2 MPa的干热胁迫下表现出极强的抗干热能力。     

供氮对2个紫花苜蓿品种光合色素及光合特性的影响

以甘农3号和陇东苜蓿为研究材料,采用营养液砂培法,比较研究了NH4+-N 0、105、210、315、420mg/L 5个水平对紫花苜蓿光合色素及光合特性的影响。结果表明:供氮处理下2个品种紫花苜蓿的光合速率、气孔导度、叶面积和叶绿素含量均显著高于CK(P0.05),并随供氮水平的增大先增加后减小,在210mg/L达到最大。紫花苜蓿胞间CO2浓度随氮素水平的提高而降低,N210对紫花苜蓿叶片光合性能调节作用最大。2个品种对N210氮素水平的敏感度最高,且在N210处理下,甘农3号的光合速率、气孔导度和叶绿素含量对氮素的敏感度高于陇东苜蓿;而陇东苜蓿叶面积和胞间CO2浓度对氮素的敏感度高于甘农3号。     

干热胁迫下紫花苜蓿Rubisco羧化酶和活化酶活性变化及其基因表达的研究

为探讨核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)和Rubisco活化酶(Rubisco activase,RCA)活性变化及其基因表达,本研究以云南野生紫花苜蓿(Medicago sativa)和'阿尔冈金'紫花苜蓿为材料,测定其在干旱和高温条件下植株叶片Rubisco和RCA酶活性,并采用RT-qPCR分析Rub...     

不同水分胁迫对紫花苜蓿分枝期光合性能的影响

研究水分胁迫下不同紫花苜蓿品种分枝期光合性能变化和影响因素。结果表明，敖汉苜蓿在不同水分胁迫下分枝期均保持较高的净光合速率，皇后、WL323和Vector苜蓿水分胁迫下的净光合速率较低；WL323的净光合速率随水分胁迫强度的增加而降低，Vector、皇后和敖汉苜蓿分枝期的净光合速率随水分胁迫强度的增加表现先增加后降低的趋势。通过分析水分胁迫紫花苜蓿分枝期叶片气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度的变化，认为试验中轻度和中度水分胁迫下光合速率下降的主要因素是气孔因素，重度水分胁迫下光合速率下降的主要因素是非气孔因素。     

Cp2-EPS对盐胁迫下紫花苜蓿苗期形态及光合特性的影响

胞外多糖(Exopolysaccharides, EPS)能提高植物对非生物胁迫的抵抗力。桃色欧文氏菌(Erwinia persicina)Cp2高产EPS,但其对紫花苜蓿(Medicago sativa)耐盐性的作用不明。因此,本试验以紫花苜蓿‘巨能551’为材料进行沙培试验,探究不同浓度(0,0.5,1.0,1.5和2.0 g·L^-1)Cp2-EPS对100 mmol·L^-1NaCl胁迫下苜蓿苗期盐害的减缓效果。结果表明：100 mmol·L^-1NaCl胁迫可显著抑制紫花苜蓿的生长,而添加Cp2-EPS后则对苜蓿生长表现出低浓度促进高浓度抑制的现象。当Cp2-EPS浓度为0.5～1.5 g·L^-1时,可显著促进苜蓿植株的生长,显著提高苜蓿幼苗的鲜干重、相对含水量、叶绿素含量和净光合速率并降低叶片相对电导率,表明0.5～1.5 g·L^-1Cp2-EPS能够缓解该胁迫对苜蓿的毒害;而当Cp2-EPS浓度达到2.0 g·L^-1时则加剧了该胁迫对苜蓿的毒害。最...     

渍水胁迫对不同秋眠级紫花苜蓿苗期根系形态的影响

为明确渍水胁迫对不同秋眠级紫花苜蓿（Medicago sativa）根系形态的影响,本研究以30个秋眠级为2~10.2的紫花苜蓿品种为材料,分析了渍水胁迫下苜蓿总根长、根系表面积和体积、根平均直径和根尖数的变化以及秋眠级与根系形态及耐渍性的相关性。结果表明：渍水胁迫下不同秋眠级苜蓿根系生长均受到抑制,总根长、根系体积和表面积以及根尖数呈下降趋势,而根平均直径呈上升趋势;苜蓿品种的秋眠级与总根长和根系表面积呈显著负相关;总根长与根系表面积、根系体积和根尖数呈极显著正相关,而根系平均直径与总根长、根系表面积和体积均呈极显著负相关。聚类分析表明耐渍性较强品种其秋眠级中等和较低,根的数量、表面积和体积均相对较高,而秋眠级较大的品种耐渍性较弱,其根系形态各参数较低,表明在渍水胁迫下,侧根生长旺盛,根数较多,有利于提高紫花苜蓿的耐渍性。     

10个紫花苜蓿品种根系形态特征的研究

对国内外10个紫花苜蓿（Medicago sativa）品种在黄土高原半干旱区根系的发育能力进行了研究,结果表明,杜普梯表现为主根最长,德福表现为主根直径最大,牧歌表现为最粗侧根直径、根干重最大,Spred表现为侧根数最多,巨人表现为根体积最大,且单项指标值最大品种与其他品种差异显著（P〈0．05）。根据根系形态特征的7个指标对10个紫花苜蓿品种进行聚类分析,可分为3类,巨人、阿尔刚金、陇东表现出在黄土高原半干旱区具有较强的根系发育能力。     

干旱胁迫对不同抗旱性苜蓿品种根系形态及解剖结构的影响

以强抗旱陇中苜蓿、中抗旱陇东苜蓿和弱抗旱甘农3号紫花苜蓿为试验材料,采用营养液沙培法,以-1.2 MPa PEG-6000模拟干旱胁迫,比较不同胁迫时间(0、3、6、9、12和15 d)对不同抗旱性苜蓿品种幼苗根系形态及解剖结构的影响。结果表明:随胁迫时间的延长,陇中苜蓿的根尖数、根系干重、根系总长度、根系总表面积和木质部面积不断增大;陇中苜蓿和陇东苜蓿的维管束直径、维管束面积和韧皮部面积均不断增大;甘农3号的根系总长度、根系总表面积及皮层占根系直径比例不断增大,而其根系干重、原生和次生木质部导管直径、维管束直径及维管束面积不断减小。胁迫6 d后,陇中苜蓿和陇东苜蓿的根系总长度、根系总表面积和根体积均显著高于甘农3号;胁迫9 d后,陇中苜蓿根系平均直径、根体积、根系干重、维管束面积、木质部面积和次生木质部导管数目均显著高于陇东苜蓿和甘农3号。供试苜蓿均可通过增加根系总长度及次生木质部导管数目响应干旱胁迫。此外,陇中苜蓿可通过增加根体积、根尖数和改善根系解剖结构来适应干旱;陇东苜蓿通过增加维管束直径、维管束面积和韧皮部面积来适应干旱。相比之下,胁迫时间超过9 d时,甘农3号内部输导组织结构的变化削弱了其输导水分的能力。     

盐胁迫对苜蓿叶绿素、甜菜碱含量和细胞膜透性的影响

通过在不同盐胁迫下,对转基因苜蓿Medicago sativa和非转基因苜蓿的叶绿素含量、甜菜碱含量和细胞膜相对透性的变化趋势进行研究发现,随着盐浓度的变化,苜蓿体内叶绿素含量、甜菜碱含量和细胞膜相对透性都有明显的变化趋势,其中叶绿素和甜菜碱的含量呈现增长趋势,而细胞膜相对透性呈下降趋势。试验表明,在逆境胁迫下,苜蓿通过一系列的生理机制变化以适应环境变化,减轻伤害,如维持较高水平的叶绿素含量、甜菜碱含量以及较低的细胞膜相对透性。分析对比表明,转基因苜蓿耐盐性优于非转基因苜蓿。     

全基因组水平紫花苜蓿TCP基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下表达模式分析

紫花苜蓿是世界最重要的豆科牧草之一,干旱是影响其产量和地理分布的关键瓶颈。在紫花苜蓿响应干旱胁迫过程中,转录因子发挥着重要的调控作用。TCP（teosinte branchesd 1/cycloidea/pro-liferating cell factors）为植物特有的转录因子,在植物生长、发育、响应逆境胁迫中都具有重要的生物学功能。截至目前,该基因家族在紫花苜蓿中的分布以及响应干旱胁迫的生物学功能仍未见报道。因此,为进一步挖掘紫花苜蓿中响应干旱胁迫功能基因,本研究利用生物信息学方法在全基因组水平对TCP基因家族进行了鉴定,并对其系统进化、基因结构、染色体定位、共线性分析以及干旱胁迫下的表达模式进行了分析。结果表明,紫花苜蓿基因组中共鉴定出40个MsTCP基因,不均匀地分布于20条染色体上,其中包括17对旁系同源基因对,且都是基因片段复制事件。系统发育和保守结构域分析发现,MsTCP基因可以分为2个大分支和3个亚家族（PCF, CIN与CYC/TB1）,同一分支中的成员具有相同氨基酸数目的TCP结构域,同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构。此外,通过分析紫花苜蓿响应干旱转录组数据共鉴定出4个可能与紫花苜蓿响应干旱胁迫有关的MsTCP基因（MsTCP23,MsTCP27,MsTCP29,MsTCP33）。qRT-PCR结果进一步表明PEG模拟干旱胁迫处理后,这4个基因的表达量在根和叶中均显著上调,进一步确定了这些基因的确响应紫花苜蓿干旱胁迫。该研究为后期深入解析紫花苜蓿响应干旱胁迫理论以及通过基因工程技术创制高抗旱紫花苜蓿新种质奠定基础。     

NO 介导的 Ca2＋信号在干旱胁迫下紫花苜蓿种子萌发及抗氧化酶中的传导作用研究

本试验以紫花苜蓿种子为试验材料,添加外源一氧化氮供体硝普钠(SNP)、CaCl_2及抑制剂亚甲基蓝(methylene blue,MB)和LaCl_3,对种子进行浸种处理,以研究NO介导的Ca~(2+)信号在干旱胁迫下紫花苜蓿种子萌发及抗氧化酶中的传导作用。结果表明,15%PEG胁迫下紫花苜蓿种子萌发受到明显抑制,当外源添加NO或Ca~(2+)处理后萌发指标均有上升,外施0.1mmol/L SNP或10mmol/L CaCl_2都能有效缓解PEG对紫花苜蓿种子的胁迫伤害。干旱胁迫下NO+Ca~(2+)共处理时效果最为显著,萌发率较SNP处理提高了8.96%,较CaCl_2处理提高了19.67%。共处理时比SNP、CaCl_2处理时提高了种子淀粉酶活性、淀粉含量、可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量,降低了MDA含量和超氧阴离子产生速率,显著提高了SOD,POD,CAT活性。其中淀粉酶活性、淀粉含量、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量以及POD活性的变化中,均表现出:NO和Ca~(2+)共处理下各指标变化要慢于单一处理。当添加外源NO的同时添加Ca~(2+)通道抑制剂La~(3+),NO的促进效果受到抑制,而添加外源Ca~(2+)的同时添加NO抑制剂亚甲基蓝,Ca~(2+)的促进效果受到抑制,表明NO经由Ca~(2+)信号通路调控干旱胁迫下紫花苜蓿的信号传导。     

干旱胁迫下外源钙对苜蓿抗旱相关生理指标的影响

用10 mmol/L CaCl2对苜蓿浸种,进行不同土壤含水量条件的干旱胁迫,结果表明,外源钙提高了苜蓿叶片POD酶活性、叶绿素含量和相对含水量,减轻了膜透性及对叶绿体结构的伤害,提高了苜蓿的抗旱性.     

不同丛枝菌根真菌对苜蓿生长的影响

利用盆栽试验接种5种不同的AM真菌即地表球囊霉(Glomus versiforme,简称GV)、单孢球囊霉(Glomus monosporum,简称GM)、根内球囊霉(Glomus intraradices,简称GI)、光壁无梗囊霉(Acaulospora laevis,简称AL)和无梗囊霉(Acaulospora,简称PJ-1)及未接种处理(CK),比较了不同AM菌剂处理下对苜蓿菌根侵染率、总生物量、地上生物量、地下生物量、株高等生长指标和光合作用生理指标的影响。结果表明:5种菌剂均能与苜蓿根系形成菌根,GV、GM对苜蓿根侵染率最高,分别为53.7%、50.2%;5种AM真菌对苜蓿生长、光合作用均具有促进作用,各处理间差异显著。其中,GM和GV对苜蓿株高、地上生物量、地下生物量、总生物量、光合作用具有显著的促进作用,与对照相比GV提高了苜蓿株高14.35%;GM对苜蓿地上、地下和总生物量分别增加了45.4%,40.2%和43.1%;GM、GV可显著增大气孔导度、减小胞间CO_2浓度,较CK显著提高植株叶片净光合速率159.6%、163.4%。不同的AM真菌对同一宿主的促生效应不尽相同,GV、GM对苜蓿植株的促进效应最为显著,具有开发为苜蓿菌根菌剂的潜力。     

NaCl胁迫对苜蓿幼苗生长及不同器官中盐离子分布的影响

研究了不同浓度NaCl胁迫下(盐浓度处理为0,0.1%,0.3%,0.5%,0.7%,0.9%)苜蓿不同器官的生长情况(存活率、根长、茎长、叶片数),以及不同器官中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺的含量,并分析了K/Na、Ca/Na、Mg/Na值的变化。结果表明,存活率、根长、茎长与盐浓度呈负相关,且当NaCl≤0.1%时,有利于苜蓿的生长。除根茎叶中Na⁺含量、根中Ca²⁺与盐浓度呈正相关,茎叶中的Ca²⁺与盐浓度相关性不明显外,根茎叶中K⁺、Mg²⁺、K/Na、Ca/Na、Mg/Na均随盐浓度增加而显著下降,且盐处理与对照差异显著(P＜0.05)。另外从离子角度讨论了盐对苜蓿的毒害以及耐盐的原因。     

干旱胁迫对苗期紫花苜蓿3种生理指标的影响

以紫花苜蓿Medicago sativa金皇后盆栽苗为试验材料,用改良空气干旱法进行0~6 h的干旱胁迫,试剂盒测定地上部分和地下部分的丙二醛(MDA)含量,抗坏血酸(AsA)含量和过氧化物酶(POD)活性的变化。结果表明:轻度干旱胁迫下,随着干旱时间的延长,紫花苜蓿地上部分和地下部分的MDA含量、AsA含量均在短时间内增加,地下部分的POD活性也在较短时间内增强,地上部分则无明显变化;紫花苜蓿地下部分比地上部分对干旱胁迫反应更为敏感;改良空气干旱法模拟干旱胁迫效果明显,可以作为一种模拟方法选用。     

干旱胁迫对‘青燕1号’燕麦产量及干物质积累与分配的影响

为探究‘青燕1号’燕麦对不同干旱胁迫方式的响应变化,在盆栽试验条件下,采用不同干旱胁迫程度和胁迫次数处理,研究燕麦各器官干物质积累与分配及产量和产量因子的变化规律。结果显示：燕麦穗长、小穗粒数、单序籽粒重、百粒重和产量下降明显,小穗数、穗粒数有增有减,而空铃数无明显变化;干旱胁迫抑制了器官干物质积累,其中分配比例以茎和根部转移相对较多,穗部较少。从整体水平来看,不同胁迫程度和胁迫次数影响大小表现为：3次、中度和重度胁迫影响较大;不同胁迫时期变化下以苗期-拔节期、孕穗-抽穗期、开花-乳熟期干旱（SM）时期和苗期-拔节期、孕穗-抽穗期干旱（SH）影响最大。不同干旱胁迫下各指标相关性分析及通径分析得出,燕麦小穗数、穗粒数、小穗粒数、单序籽粒重、百粒重、穗长、穗干重、茎干重、根干重、叶干重、穗分配指数与产量呈显著正相关关系,相关系数在0.368~0.922,而茎分配指数、根分配指数、叶分配指数与产量呈负相关关系,相关系数在-0.673~-0.299,空铃数与产量为负相关关系,但未达到显著水平,为-0.021;通径分析发现,单序籽粒重、百粒重、穗粒数对燕麦产量增产具有重要作用。