CO2浓度升高对不同秋眠类型苜蓿生长发育的影响

为了分析3种秋眠类型苜蓿(Medicago sativa)(秋眠型苜蓿Maverick、半秋眠型苜蓿ABI700和极非秋眠型苜蓿UC-1465)在不同CO_2浓度下的生长发育情况,本研究运用人工气候箱和开顶式气室动态观测了3种秋眠类型苜蓿的种子发芽特性、生长发育和产量大小。主要结果:1)550、700μmol·mol-1 CO_2浓度处理能显著提高3种秋眠类型苜蓿种子的发芽率、发芽势和发芽指数(P0.05),缩短平均发芽天数(P0.05)。其中550μmol·mol~(-1)浓度处理下苜蓿种子的发芽率、发芽势最高。2)高CO_2浓度促进3种秋眠类型苜蓿生育期提前3~6d,且CO_2浓度越高生育期越提前。3)高CO_2浓度能显著促进3种秋眠类型苜蓿株高、叶面积和单株干重增加(P0.05)。高CO_2浓度处理后UC-1465的单株鲜重比Maverick高19.33%~21.76%,比ABI700高12.74%~13.11%;单株干重比Maverick高14.85%~26.77%,比ABI700高12.31%~14.58%,高CO_2浓度处理后极非秋眠型苜蓿UC-1465生长优势进一步提高。4)CO_2浓度对苜蓿茎粗无显著影响(P0.05),但促进秋眠型苜蓿Maverick、半秋眠型苜蓿ABI700茎粗增大。上述结果表明,在一定浓度范围内,苜蓿种子的发芽率、发芽指数、发芽势、株高、叶面积、生物量等对CO_2的响应存在浓度效应。可以预测,未来大气CO_2浓度升高的对苜蓿生长有一定的促进作用,具有一定的应用潜力。     

3种秋眠类型苜蓿对不同CO2浓度的生理响应

利用开顶式气室(open-top chamber,OTC)研究了3种秋眠类型苜蓿(Medicago sativa)(秋眠型苜蓿Maverick、半秋眠型苜蓿ABI700和极非秋眠型苜蓿UC-1465)在700、550和350μmol·mol-1(CK)3种CO_2浓度处理下整个生育期的生理变化。结果表明,整个生育期CO_2浓度越高,苜蓿叶绿素和可溶性糖含量越高。700和550μmol·mol-1处理下,3种秋眠类型的苜蓿平均叶绿素含量较对照平均分别提高了约11.49%和6.00%,可溶性糖含量平均分别提高了约52.01%和38.82%。CO_2浓度升高能够降低苜蓿的丙二醛含量,700和550μmol·mol-1处理下,丙二醛含量较照平均分别下降了约18.20%和17.93%。盛花期时,CO_2浓度升高对脯氨酸合成量有显著的正效应(P0.05),其余时间呈抑制状态。综合来说,CO_2浓度升高在初花期时对苜蓿各生理指标均有显著影响(P0.05)。高CO_2浓度处理下,极非秋眠型苜蓿UC-1465的叶绿素累计合成量高于秋眠型苜蓿Maverick和半秋眠型苜蓿ABI700,而高CO_2浓度大大促进了秋眠型苜蓿Maverick、半秋眠型苜蓿Maverick合成可溶性糖、降低丙二醛,有利于增强其缓解胁迫以及渗透调节能力。     

CO2浓度升高对不同秋眠型苜蓿叶片解剖结构的影响

大气CO_2浓度升高对植物的影响是目前国内外学者普遍关注的问题。为研究CO_2浓度升高对苜蓿(Medicago sativa)不同生长期叶片解剖结构的影响,利用开顶式生长室(open-top chambers,OTC)模拟未来CO_2浓度,以秋眠型、半秋眠型和极非秋眠型的苜蓿为试验材料,采用石蜡切片技术研究苜蓿叶片解剖结构的变化。结果表明,1)叶片解剖结构受CO_2浓度升高、生长期的影响较大,受秋眠类型影响较小;且受三因子交互效应影响显著。2)叶片解剖结构随CO_2浓度升高显著增加(P0.01),有利于增加叶绿体含量和气体交换速率,进而提高光合作用速率;叶片厚度、表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度随生长期变化显著增加(P0.01),但解剖结构在不同秋眠型间差异不大(P0.05),可能是因为秋眠性受光照时长、气温的影响较大,受CO_2的影响较小。     

外源ABA对不同秋眠型苜蓿品种植物激素含量的影响

选择第3生长年的苜蓿90株,采用2因素3水平试验设计方法,随机分为9个处理组,每组5个重复,每个重复1盆,每盆2株,分别用0,20和80 mg/L外源ABA处理3个不同秋眠级别的苜蓿品种CUF101、CW502和Ver-nal,试验期35 d。通过酶联免疫吸附测定法,观测外源ABA处理的不同秋眠级别苜蓿激素含量变化,并探讨激素调控对苜蓿生长和秋眠的影响。结果表明,1)无论是非秋眠型苜蓿CUF101,半秋眠型苜蓿CW502,还是秋眠型苜蓿Vernal,其顶芽和第1展开叶中ABA含量均随外源ABA喷施浓度水平的提高而增加,IAA、GA3含量则表现出与ABA相反的递减趋势;2)在同一环境因素影响下随着苜蓿秋眠性增强,内源ABA合成量呈递增趋势,而IAA、GA3合成量呈递减趋势,秋眠型苜蓿更易受外源ABA影响促进内源ABA的累积;3)短日照适温环境中随着苜蓿秋眠级别的升高和ABA/IAA、ABA/GA3、ABA/ZR值的降低,株高增长变化呈递增趋势。本试验认为,虽然短日照适温环境只能促使苜蓿轻度休眠,但内源ABA累积量随秋眠级别降低而增加,也为进一步探讨苜蓿秋眠调控机理、人为调控苜蓿休眠以及提高苜蓿的抗寒力提供了理论依据。     

盐分含量对不同秋眠性苜蓿出苗与生长的影响

对非秋眠及半秋眠性芷蓿,在土壤含盐量０－０．８％范围内的出苗,成活情况及株高,根长,鲜重等进行观测的结果表明,芷蓿的面指标均随含盐量的增加而下降,多数苜蓿品种以０．３％－０．４５的土壤含盐量为生长临值,超过临界值后对苜蓿原出苗与生长均不利。     

非秋眠苜蓿的耐盐性研究

对八种非秋眠苜蓿在土壤含盐量０．２％￣０．８％范围内的出苗与成活率、相对株高、相对鲜重进行研究的结果表明,在盐含量为０．２％￣０．５％时可基本保证苜蓿的正常出苗与生长,部分苜蓿品种对０．６％的盐浓度有一定的耐受性。     

苜蓿的秋眠系统与种植利用

苜蓿是世界上栽培种植利用最为广泛的人工牧草，在我国主要适宜种植在气候干燥、中性或微碱性土壤地区。不适宜在高温湿潮地带。经美国苜蓿育种专家制定的苜蓿的秋眠系统。以对不同气候地区苜蓿的生存提供了有价值的指导     

45个苜蓿品种秋眠级初步评定

以美国11个苜蓿秋眠性标准品种为对照,依据Teuber等方法连续两年(2013年和2014年)在内蒙古西部干旱地区评定国内和国外引进的共45个苜蓿品种的秋眠级,建立了11个标准品种秋眠级与秋季再生株高的回归关系。结果表明,苜蓿秋季刈割后第21天的再生自然株高与原秋眠级存在真实的线性回归关系,R²分别为0.9643和0.9867。相关性分析表明,11个标准对照品种的实际秋眠级与原秋眠级之间相关系数为0.994,存在极显著正相关;13个已知原秋眠级的引进品种的实际秋眠级与原秋眠级之间的相关系数为0.969,存在显著正相关。聚类分析表明,21个国内苜蓿品种中90%的为秋眠和极秋眠类型,其中渝苜1号、甘农5号和凉苜1号实际秋眠级评定结果分别为6.8,7.4和8.5,属于非秋眠类型,国外引进品种秋眠类型多样性高,各种类型均有分布。     

晚秋刈割对不同秋眠类型苜蓿根系丙二醛含量的影响

对3种不同秋眠类型9个苜蓿品种进行晚秋的最后一次刈割试验,研究不同刈割时间对苜蓿根系丙二醛含量的影响.结果表明,在9月10日刈割的不同秋眠类型的苜蓿根系丙二醛含量一直处于下降的趋势;9月20日、9月30日和10月10日刈割的苜蓿根系丙二醛含量都经历了下降-上升-下降的趋势,都在翌年3月下旬达到最大值;对照中,不同刈割时间苜蓿根系丙二醛含量分别在10月20日和翌年3月下旬达到最大值,说明在10月20日左右,晚秋温度的变化对于苜蓿的伤害相对较大,同时在翌年返青时,丙二醛含量增加,可能与苜蓿返青存在一定的关系.     

晚秋刈割对不同秋眠类型苜蓿根系丙二醛含量的影响

对3种不同秋眠类型9个苜蓿品种进行晚秋的最后一次刈割试验,研究不同刈割时间对苜蓿根系丙二醛含量的影响。结果表明,在9月10日刈割的不同秋眠类型的苜蓿根系丙二醛含量一直处于下降的趋势;9月20日、9月30日和10月10日刈割的苜蓿根系丙二醛含量都经历了下降-上升-下降的趋势,都在翌年3月下旬达到最大值;对照中,不同刈割时间苜蓿根系丙二醛含量分别在10月20日和翌年3月下旬达到最大值,说明在10月20日左右,晚秋温度的变化对于苜蓿的伤害相对较大,同时在翌年返青时,丙二醛含量增加,可能与苜蓿返青存在一定的关系。     

北京地区不同秋眠型苜蓿叶片光合色素的比较研究

以美国4个不同秋眠型标准秋眠级紫花苜蓿Medicago sativa品种为材料,对其秋季刈割后生育期植株叶片的光合色素进行测定。结果表明：4种秋眠型苜蓿的叶绿素、类胡萝卜素在整个秋季生育期均呈现先增加达到峰值后减少的规律。FD5的叶绿素含量高于其它秋眠型,说明半秋眠型较适应北京气候。 4种秋眠型苜蓿叶绿素a/b含量在整个秋季生育期波动不大,且叶绿素a/b的变化规律与叶绿素含量相似。不同秋眠型苜蓿类胡萝卜素含量为FD5＞FD1＞FD11＞FD8。4种秋眠型苜蓿叶片光合色素吸收光谱基本相同,差别是FD1和FD5在440 nm处光密度值较FD8和FD11低。     

苜蓿秋眠性调控机理的初步研究

苜蓿(Medicago sativa)秋眠性是苜蓿的一种生长特性,是苜蓿应对环境变化的一种特殊休眠方式,不仅和日照长度及光周期敏感度有关,它也是昼夜规律循环、光照、温度等多种因素及休眠相关基因调控共同作用的结果。国内外最新试验研究发现,植物的休眠受多种植物激素、光敏色素及其相关基因的调控。苜蓿中的植物激素、光敏色素在对苜蓿秋眠的调控中发挥着一定的作用,本研究对苜蓿秋眠性和光周期与光敏色素、植物激素的关系进行了介绍,并对休眠的机理进行了探讨。     

紫花苜蓿休眠类型与生长特性及生产性能的研究

采用分期播种试验(5,10,15,20℃)研究比较了6个不同休眠级的苜蓿的生长特性和生产性能,结果表明：苜蓿的休眠性与生育期(出苗、返青、开花)、生长速度、再生性、越冬率、产草量关系比较密切。半休眠品种出苗早、生长速度快、再生能力强、产草量高,但返青迟,越冬率较低。休眠级为4和5的品种适宜在太原地区种植。     

郑州地区不同秋眠级苜蓿品种的生产性能评价

引进15个不同秋眠级别的紫花苜蓿Medicago sativa品种,在郑州地区测定其生长第1年和第2年的鲜草产量、株高、叶茎比、营养成分等各项农艺性状指标,分析评价不同秋眠级别苜蓿品种的生产性能。结果表明：1）秋眠和半秋眠苜蓿的鲜草产量高于非秋眠苜蓿,每年刈割5次,所有品种第1茬＞第2茬＞第3茬＞第4茬＞第5茬。2）从产量和品质角度考虑, 秋眠级数为3的苜蓿王(Alfaking)、WL-324和秋眠级数为5的射手（Archer）最适合中原地区。因此郑州地区在苜蓿的育种和引种工作中,应主要考虑秋眠和半秋眠的高产品种的培育与引进。     

利用SCoT标记分析不同秋眠型苜蓿的遗传多样性

用L₁₆(4⁵)正交实验设计研究模板DNA、dNTPs、Mg²⁺、Taq酶和引物5个因素的浓度对SCoT扩增迁移率重现率的影响。结果表明,在20 μL反应体系中,2.5 ng/μL DNA、1.00 mmol/L Mg²⁺、1.20 U Taq酶、0.40 mmol/L dNTPs和0.30 μmol/L浓度的引物最为稳定,重现率达到100%。利用最优反应体系从50条引物中筛选出13条扩增效果好的引物,将它们分别扩增34个苜蓿品种,共检测到103个SCoT标记,其中92个位点具有多态性。聚类分析表明,从安徽和江苏两地收集的野生南苜蓿和栽培苜蓿的遗传距离最远,单独聚为一类;其余32个品种苜蓿在相似系数0.757附近分为3个亚群,秋眠型苜蓿品种主要分布在第Ⅱ亚群中,半秋眠型在3个亚群中都有分布,而非秋眠型苜蓿分布在第一和第二亚群中,表明SCoT标记的聚类结果在一定程度上能够反映苜蓿的秋眠型,但并不完全一致。     

北京地区光温因子对不同秋眠等级苜蓿秋后再生的影响

通过对11个美国标准秋眠等级苜蓿Medicago sativa再生高度的测定,研究了北京地区苜蓿秋季再生高度与日照时间和平均温度的关系。结果表明:在北京地区,苜蓿秋眠性表现时间在10月份;光周期和平均温度对苜蓿秋眠性影响较大,不同秋眠类型苜蓿分化的临界条件是秋季日长小于11 h,平均温度低于10.4℃;不同秋眠等级发生分化的临界条件是秋季日长低于10 h,平均温度低于7.8℃。     

苜蓿秋眠型与其超氧化物歧化酶和过氧化物酶关系的研究

为进一步研究苜蓿Medicago sativa秋眠性的生理机制,提高苜蓿的抗寒性和生产性能,研究了短日照（8 h光照/16 h黑暗）条件下,不同秋眠型对苜蓿超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性的影响。结果表明：苜蓿SOD、POD的活性随着秋眠性的增强而升高,呈现秋眠型苜蓿Vernal最高,半秋眠型苜蓿CW502次之,非秋眠型苜蓿CUF101最低的趋势;3种不同秋眠型苜蓿的SOD、POD活性均随着生长期的延长而升高。