越冬紫花苜蓿根系性状与秋眠性的关系及其抗寒效应

【目的】秋眠是紫花苜蓿（Medicago sativa）对晚秋生长环境变化的一种适应性反应,根系是紫花苜蓿越冬的主要功能器官,秋眠性与其越冬具重要关联,但对于如何通过根系性状的越冬特征来实现抗寒效应,仍不清楚。文章中从根系性状越冬反应的角度,探究秋眠性对紫花苜蓿抗寒性的作用过程。【方法】采用11个标准秋眠级紫花苜蓿品种为材料,以紫花苜蓿在中国适宜分布区中较为寒冷的中温带地区为例,通过标准主轴分析（standardized major axis,SMA）等方法,研究不同秋眠级紫花苜蓿各根系性状在越冬过程的差异化响应及其异速生长关系,进一步采用偏最小二乘回归（partial least squares regression,PLSR）等方法,研究不同秋眠型紫花苜蓿通过根系策略来实现其抗寒效应的关键作用因子。【结果】（1）随着秋眠性的减弱（即秋眠级提高）,越冬紫花苜蓿根颈直径和侧根数显著减小（P＜0.05）,秋眠性较强的紫花苜蓿具有增强储藏的表型特征,而主根直径、侧根直径等则随着秋眠性的减弱而显著趋于增大（P＜0.05）,侧根数量与侧根的其他特性表现一定的权衡关系（P＜0.05）;（2）受秋眠级的影响,根系性状之间表现显著的异速生长关系,主要表现在根颈入土深度、侧根位置、侧根数等性状之间,其异速生长斜率与1存在显著差异（P＜0.05）,不同根系性状在越冬期间对秋眠级具有不同的响应策略;（3）紫花苜蓿越冬率与秋眠级具有显著的负相关关系,但并非线性响应,而是呈现逻辑斯蒂曲线变化特征,1-5秋眠级趋于稳定在高越冬率水平（＞95%）,中间级别5-8级的越冬率逐渐急剧减小（50%-70%）,9-11级在中高纬度难以越冬（＜5%）;（4）影响紫花苜蓿越冬率的正向贡献因子是根颈直径、侧根数（P＜0.05）,而主根直径、侧根直径等因子的提高反而降低了紫花苜蓿的抗寒性（P＜0.05）,根系直径等性状并非决定抗寒能力的主导因子。【结论】不同秋眠级紫花苜蓿的根系性状表现出对越冬低温胁迫的差异化响应特征,不同性状具有异速生长关系;紫花苜蓿主要通过增加根颈直径和侧根数来提高其抗寒性,并不取决于根系其他表型性状的绝对大小;越冬期间,不同秋眠型紫花苜蓿根系策略的适应性变化,是实现其抗寒效应的重要途径。     

不同秋眠型紫花苜蓿内源激素含量的测定

探讨了秋眠型紫花苜蓿标准品种1级、2级和非秋眠型紫花苜蓿标准品种10级、11级在自然光照条件下内源激素ABA、IAA、GA3、ZR含量的变化。试验结果表明,光照时间、气温与秋眠类型均在一定程度上影响了紫花苜蓿内源激素的合成;ABA与IAA、GA3、ZR共同参与了对紫花苜蓿生长和秋眠的调控。     

不同秋眠级别紫花苜蓿引种试验

本研究进行了不同秋眠级别 (2～ 9级 )的 13个紫花苜蓿品种引种试验 ,研究表明 :秋眠级别为 2的紫花苜蓿品种由于年产草量极低 ,不适于在长江中下游地区推广种植 ;而半秋眠型和秋眠型的品种产草量较高 ,均适于长江中下游地区种植 ;秋眠级别为 7级的CS70D表现最突出 ,可年产干草约 112 6 7kg 6 6 7m2 ,从而为长江中下游集约农区紫花苜蓿产业化生产提供借鉴     

不同秋眠型紫花苜蓿内源激素含量的测定

探讨了秋眠型紫花苜蓿标准品种1级、2级和非秋眠型紫花苜蓿标准品种10级、11级在自然光照条件下内源激素ABA、IAA、GA3、ZR含量的变化。试验结果表明,光照时间、气温与秋眠类型均在一定程度上影响了紫花苜蓿内源激素的合成;ABA与IAA、GA3、ZR共同参与了对紫花苜蓿生长和秋眠的调控。     

紫花苜蓿抗寒性研究进展

结合国内外研究成果,从植物学、形态学、生理生化变化及秋眠性等各方面揭示了紫花苜蓿的寒冷适应特点,并初步介绍了苜蓿抗寒基因工程研究现状。     

6个紫花苜蓿品种盆栽抗寒性试验

对引进的赛特、德宝、德福、阿尔冈金、三德利、游客等6个紫花苜蓿品种,采用盆栽方式进行了抗寒性试验,结果表明,赛特、德宝、德福的抗寒性较强。     

弱秋眠性紫花苜蓿饲用潜力的研究*

 以2个强秋眠性苜蓿品种为对照，对13个弱秋眠性苜蓿品种的叶茎比、蛋白质含量（CP）、酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）、纤维素（C）、体外干物质消化率（IVDMD）等指标进行了分析。结果表明，弱秋眠性品种叶茎比均在69%以上, 粗蛋白含量平均为21.4%，IVDMD均达到了65%以上的水平。在本试验中，有4个苜蓿品种（Hunter River，德福，GT13R，路宝）的NDF和ADF含量达到了美国苜蓿等级1级标准的要求。在6个结构性碳水化合物指标中，ADF，NDF，C与IVDMD都呈极显著负相关（P<0.01），①IVDMD（%）=95.569-0.698×NDF（%），r=-0.902，N=15； ②IVDMD（%）=88.198-0.595×ADF（%）, r=-0.820，N=15；③IVDMD（%）=84.291-0.698×C（%）,r=-0.844，N=15。其中，NDF对IVDMD的影响最大。13个弱秋眠性苜蓿品种产生泡沫平均值为33.6 mL/g，其中 Hunter River，GT13R，牧歌701和爱博产生的泡末体积小于30 mL/g，属于致膨胀病较弱的苜蓿资源。云南野生苜蓿地方品种——德钦苜蓿产生泡沫最多，超出其它品种8 mL/g以上。上述结果表明，引进云南的13份弱秋眠性苜蓿品种具有较高利用潜力，可作为云南植物性蛋白质饲料和冬春优质牧草的重要品种资源。     

紫花苜蓿秋眠性的SSR标记关联分析

【目的】发掘紫花苜蓿秋眠性关联位点,为揭示紫花苜蓿秋眠性状的遗传规律和分子机制提供理论依据。【方法】紫花苜蓿关联群体由75份321个四倍体紫花苜蓿基因型构成,其中中国紫花苜蓿品种每份材料选取6-8个基因型;其余材料每份选取3-4个基因型。利用紫花苜蓿基因组均匀分布的85对SSR（Simple sequence repeats）标记,对321个紫花苜蓿基因型进行扫描。于2014-2015年连续两年对紫花苜蓿秋眠性开展调查,并利用一般线性模型（GLM）及混合线性模型（MLM）2种方法,开展秋眠性与SSR分子标记的关联分析。【结果】紫花苜蓿秋眠性表现出极显著的基因型、年际及基因型×年际互作效应。2014年,表型变异幅度为5.1-55.1 cm,平均值为22.4 cm,变异系数为45.5%。2015年,变异幅度在3.5-44.9 cm,平均为15.2 cm,变异系数为43.7%。秋季株高两年均呈现接近正态分布特征。广义遗传力为0.71。MLM模型很好的控制了紫花苜蓿秋眠性的假阳性关联。基于MLM模型,在2014年共找到12个显著关联的SSR位点,表型贡献率为2.42%-6.73%。2015年共找到11个,表型贡献率为2.45%-4.81%。在这些关联位点中,分布于Chr 2的m83_157、Chr 3的m525_230和m525_231、及Chr 4的m429_245,在两种模型及两年内均被重复检测到。【结论】通过两种模型发掘到4个与紫花苜蓿秋眠性显著相关的位点,经过验证后可以用于紫花苜蓿秋眠性分子标记辅助选择育种。     

云南苜蓿秋眠性评定技术标准的研究

 以美国标准秋眠性苜蓿品种（1～11级）为材料,在昆明自然条件下,研究苜蓿秋眠性在云南的评定技术标准。结果表明,在昆明测定苜蓿秋眠性应在11月初刈割,11月末或12月初测定其再生高度。秋眠性等级高的苜蓿品种在云南有较好的地区适应性,特别是在秋冬季具有较好的生长势和较高的产草量。引入秋眠性等级高的苜蓿品种是解决云南缺乏优质豆科牧草,特别是冬季优质牧草不足的重要措施。     

不同紫花苜蓿品种可溶性糖、全氮、丙二醛含量动态变化及其与抗寒性关系研究

以国内外6个紫花苜蓿品种为试验材料,研究了不同时间、不同品种根部可溶性糖含量、全氮含量及丙二醛含量的动态变化,以了解它们与苜蓿抗寒性的关系,并对这些指标进行了变异分析和聚类分析。结果表明,苜蓿根内的可溶性糖含量从9月中旬开始升高,11月中旬达到最高峰,之后开始逐渐下降,一直延续到次年5月中旬,说明可溶性糖是一种低温保护物质,能够提高苜蓿对低温胁迫的适应。各苜蓿品种根部全氮含量从9月到3月均保持在较高水平,4月份有一个明显的增高,而5月份显著下降,可见全氮含量不仅关系到苜蓿对低温的抵御能力,而且直接关系到苜蓿翌年春季的再生与返青。不同苜蓿品种根部丙二醛含量在9月份时较高,而后逐渐下降,到1月份出现最低值,1月份以后又表现出逐渐升高的趋势。另外,对各紫花苜蓿品种抗寒性研究表明,草原二号、龙牧803和润布勒苜蓿为高抗寒品种;准格尔苜蓿和德宝为中等抗寒品种;Euver苜蓿为低抗寒品种。     

紫花苜蓿在塔里木河流域的抗寒性研究

对21个引入的国内外紫花苜蓿(MedicagosativaL.)品种进行了抗寒性研究,结果表明,各品种在同一自然条件下,抗寒性指标含量存在差异。与对照品种新疆大叶比较,引进品种中,飞马、驯鹿、牧歌401、阿尔冈金(内)、皇冠、苜蓿王、WL-323、甘农3号、德宝、甘农2号、草原2号和德福在塔里木河流域的抗寒性较强。     

不同秋眠级数的紫花苜蓿品种根系发育能力研究

对当年生7个不同秋眠级数紫花苜蓿品种在旱作条件下的根系发育能力的研究表明:①不同秋眠级数紫花苜蓿品种的根系发育能力存在显著差异:牧歌401主根、直径、根颈入土,根颈增粗速度、根冠比、根颈分枝能力均显著大于其他品种,全能则相反.②紫花苜蓿侧根主要发生于距地表0～20 cm的主根段,侧根发生总数以牧歌401最多,巨人201和全能最少;侧根距根颈的平均距离以射手最大,巨人201最小.③根系生物量总数以射手、牧歌401最大,巨人201、全能最轻;在垂直方向上根系生物量变化表现为随土层深度增加而减少,平均侧根长度随土层深度变化而缩短.④单株占有的地下空间资源以射手、牧歌401最大,路宝最小.将7个不同秋眠级数的苜蓿品种在旱作条件下根系发育能力聚类分析分为3大类,其中射手根系发育能力最好.     

不同磷肥处理下苜蓿根颈抗寒性及在低温胁迫下糖类物质变化

为探究磷肥种类及施用量调控紫花苜蓿抗寒性及糖类物质变化的机制,以'公农1号'紫花苜蓿为材料,采用二因素(磷肥种类和施肥量)随机区组试验设计,设置分别施用重过磷酸钙和磷酸二铵0、100、200、300和400 kg·hm-2(以P2O5计),于越冬前期将不同处理的根颈收获后分别进行冷藏(4℃)和冷冻(-20℃)处理,对低...     

紫花苜蓿越冬技术的研究

通过不同播期、不同品种、不同栽培措施的试验，结果表明：适时早播有利于提高紫花苜蓿的越冬能力，随着播期的延迟。紫花苜蓿的越冬率明显降低：紫花苜蓿的越冬能力受其遗传因素的影响。不同基因型间紫花苜蓿的越冬率存在差异；覆土可以提高紫花苜蓿的越冬率。