蒺藜苜蓿WRKY转录因子密码子使用偏好性分析

密码子使用偏好性普遍存在于各种生物中,但突变和自然选择压力对每种生物密码子使用偏好性不同.WRKY基因家族是一类只存在于植物的转录因子,主要参与植物体内转录调控和信号转导过程.本研究以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)WRKY转录因子(MtWRKY)为研究对象,揭示Mt WRKY基因密码子使用偏好性形成的主要因素,并筛选最优密码子.研究结果表明,代表MtWRKY基因的点均分布在有效密码子数(effective number of codons,ENC)标准曲线以下,表明密码子受自然选择压力或突变选择压力或其他因素影响;密码子第1、2位平均GC含量(GC12)与密码子第3位GC含量(GC3)相关性分析发现,GC12与GC3呈显著正相关(r=0.34,P＜0.01),表明突变压力导致密码子3个位点具有相似的GC含量;GC3s值分布在0.2～0.5之间,表明密码子使用偏好性主要受突变压力影响.奇偶偏好分析表明,MtWRKY基因第3位密码子CT含量＞AG含量.G和C(或者A和T)不成比例分布在密码子第3位上,表明密码子使用偏好性受到自然选择压力影响,但很可能突变压力仍起主要作用.最优密码子使用频率(frequency of optimal codons,Fop)与GC含量以及序列长度相关性分析发现,Fop与外显予GC含量呈显著正相关(r=0.57,P＜0.01),而与内含子GC含量呈较弱正相关(r=0.09,P＞0.05);Fop与外显子序列的长度呈正相关(r=0.28,P＜0.05),而与内含子长度呈负相关(r=-0.01,P＞0.05).表明MtWRKY基因外显子和内含子序列的形成受不同选择压力影响;外显子密码子使用偏好性受突变压力影响,而内含子可能是由于自然选择压力作用于突变选择形成的.确定了4个以G或C结尾的最优密码子.研究结果为WRKY转基因研究过程中密码子优化提供了理论支持.     

CO2浓度升高条件下不同程度豌豆蚜危害对紫花苜蓿叶片营养物质和次生代谢物质的影响

由于人类大量开采使用石油、煤炭、天然气等化石燃料,使大气CO₂浓度升高,这不但加速全球变暖,还将影响地球上动植物的生存和分布,从而对整个生态系统产生深远影响。为探明CO₂浓度升高与豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）虫口密度对紫花苜蓿（Medicago sativa）叶片内化学物质的影响,明确CO₂浓度升高和蚜虫密度在紫花苜蓿生理生化中的作用,试验在CO₂光照培养箱内设置380 μL·L^-1（对照）、550 μL·L^-1和750 μL·L^-1 3个CO₂浓度培育苜蓿幼苗并接入10日龄成蚜10头·株^-1、20头·株^-1、30头·株^-1,并以0头·株^-1作为空白对照,1周后测定植物体内营养物质和次生代谢物质含量。结果表明,随CO₂浓度升高,蚜虫密度为30头·株^-1时紫花苜蓿可溶性蛋白、可溶性糖以及淀粉含量均上升,在750 μL·L^-1 CO₂浓度下分别比CK上升11.62倍、0.49倍和0.24倍;黄酮、总酚和简单酚含量也显著上升。随蚜虫危害程度加重,同一CO₂浓度下紫花苜蓿淀粉、简单酚含量先上升后下降,高CO₂浓度蚜虫密度为30头·株^-1时比0头·株^-1时可溶性糖、总酚以及单宁含量上升1.66倍、1.49 mg·g^-1和1.09 mg·g^-1,差异均显著（P<0.05）。说明具有固氮作用的豆科植物更易于适应CO₂浓度升高的变化,从而在受到刺吸胁迫后增强自身诱导抗虫性以抵御害虫为害。     

Subsurface drip irrigation and reclaimed water quality effects on phosphorus and salinity distribution and forage production

In the Canary Islands, water scarcity is one of the constraints for agricultural activity. Non-conventional water resources generally represent more water volume than conventional ones. The distribution of these resources frequently permits the possibility of a conjunctive use of desalinated (DW) water and reclaimed municipal wastewater (RW). Field testing with both water qualities and different irrigation systems is necessary for optimal site-specific management. The objective of this work was to evaluate soil salinity and phosphorus distribution, and alfalfa yield in a 20 month field experiment carried out in the island of Gran Canaria, using municipal RW and freshwater (FW) under subsurface drip irrigation (SDI). Phosphorus speciation was performed both in irrigation waters and in soils (Olsen's inorganic, organic, and microbial). RW had large EC values (2.4 dS m⁻¹) with a remarkable nutrient load contribution and an average total P around 3 mg L⁻¹, predominantly hydrolysable forms, while FW had very low salinity and negligible amounts of P. For the RW treatment a salt gradient was established, causing plant mortality between the irrigation lines. The study of P speciation allows describing P distribution and plant uptake in terms of P forms. Large values of microbial P were produced for the two irrigation waters around the emitters, especially for FW.A faster P-cycling could have contributed to the significantly larger inorganic P contents observed in FW irrigated soils, in spite no external sources were added by the irrigation water.     

不同品种紫花苜蓿中总皂苷含量的比较研究

采用比色法测定了北京地区栽培不同年限的45个紫花苜蓿品种茎、叶中总皂苷的含量。结果表明，各品种苜蓿叶片中的皂苷含量均高于茎，在不同品种之间存在明显差异。4年生植株中皂苷含量最高的品种“Vernal”为1.174%，最低的品种“Empress”为0.606%；3年生植株中最高的品种“WL442”为1.141%，最低的品种“农保”为0.788%；2年生植株中最高的品种“胜利者”为1.293%，最低的品种“全能”为0.722%。综合比较，含量最低品种与最高的品种相差2.13倍。栽培年限对紫花苜蓿皂苷含量具有一定影响。     

施肥对紫花苜蓿分枝期光合特性的影响

【目的】研究不同施肥处理对3年生紫花苜蓿分枝期净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等植物生理因子的影响。【方法】以加拿大进口紫花苜蓿品种——阿尔岗金为材料,采用美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合作用测定系统进行测定。【结果】施氮10kg/hm2光合速率极显著地高于不施氮处理,施氮比不施氮光合速率高出8.07 μmolCO2/m2·s (24.05%);施氮10kg/hm2对水分利用率的提高具有明显的作用,氮磷配施效果更好,以P40N10配施效果最好,P20N10次之;施磷20kg/hm2叶片蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度都最高,分别达到了14.88mmolH2O /m2·s、1.01 cm/s和300μmol/mol【结论】苜蓿施氮10kg/hm2有助于提高分枝期叶片光合速率、水分利用效率。在施氮10kg/hm2水平下,施磷20—40kg/hm2范围内,随施磷量的增加水分利用率提高。施磷20kg/hm2对提高叶片蒸腾速率效果显著,并且能明显提高气孔导度和胞间CO2浓度。     

不同品种紫花苜蓿（Medicago sativa）的化感效应研究

用砂培法研究紫花苜蓿（Medicago sativa）的六个品种苗期地上部分水浸提液对鸭茅(Dactylis glomerata L.)的化感效应。结果表明,紫花苜蓿六个品种茎叶水浸提液对鸭茅的化感效应在供试品种间差异显著。游客、苜蓿对鸭茅的种子发芽及幼苗生长有抑制作用,但游客却对鸭茅的苗干重有促进作用;三得利和赛迪对鸭茅的种子发芽、根长及根干重有抑制作用,却对苗生长的影响无显著差异。此外,供试紫花苜蓿浸提液对鸭茅的化感作用,随着浓度的升高,抑制作用随之增强。     

硒胁迫对紫花苜蓿硒积累及矿质元素吸收的效应

为了探讨硒胁迫对紫花苜蓿硒积累及对其他矿质元素吸收的影响。以3种苜蓿阿尔冈金、大叶苜蓿、维多利亚为试材,采用土培试验方法,研究了硒胁迫对紫花苜蓿不同组织的生物量、转运系数、耐性指数、硒积累量、硒含量和矿质元素含量的影响及紫花苜蓿对硒的积累能力。结果表明:施以100μmol/L硒时,硒处理显著提高了3个品种苜蓿根、茎、叶片的硒含量、耐性指数、硒积累量和K、P、Ca、Mg元素的吸收,当硒浓度为900μmol/L时,则降低了阿尔冈金和维多利亚不同器官生物量及大叶苜蓿根的生物量积累,且降低了阿尔冈金和维多利亚不同器官及大叶苜蓿根和茎对Zn吸收积累量。不同品种间相比较,大叶苜蓿生物量、硒积累量和K、P、Mg元素吸收显著高于其他2个苜蓿,且差异显著。综合评价表明,大叶苜蓿对矿质元素和Se有较好的吸收和富集能力。     

土壤水分胁迫对紫花苜蓿光合特性及其生物量的影响

紫花苜蓿是我国重要的豆科牧草,具有较强的抗旱能力,而水分亏缺是影响其产量的主要逆境因子之一。通过大田试验对不同水分胁迫下紫花苜蓿的光合特性及产量进行研究,结果表明:①土壤水分胁迫对紫花苜蓿光响应参数影响显著(P<0.05),随着水分胁迫的加剧,最大净光合速率、表观量子效率、光饱和点逐渐降低,暗呼吸速率、光补偿点逐渐升高,从而直接影响紫花苜蓿光合作用对弱光的吸收和转化效率。②随着水分胁迫的加剧紫花苜蓿叶片的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)呈显著的下降趋势,气孔导度(Gs)呈先下降后上升的趋势,表明轻度水分胁迫下气孔因素是Pn下降的主要因素,中度和重度水分胁迫下非气孔因素是Pn降低的主要因素。③当光合有效辐射(PAR)为1200μmol·m^-2·s^-1时,轻度水分胁迫的水分利用效率(WUE)显著大于充分灌溉的WUE(P<0.05),表明适度水分胁迫可提高紫花苜蓿叶片的水分利用效率。④轻度水分胁迫与充分灌溉干草产量之间无显著差异,表明轻度水分胁迫能达到高产节水的目的。     

紫花苜蓿不同种植布局对苹果害虫及其天敌的影响

为探究紫花苜蓿不同种植布局对苹果园害虫及天敌的影响,在山东省沂水市苹果园设置了紫花苜蓿逐行、隔1行和隔2行种植的布局方式,以自然生草区为对照,系统调查了4种生草方式苹果园果树上和生草上害虫及天敌的发生动态。结果表明:害虫的调查总量,紫花苜蓿逐行种植区最少,比隔1行种植区少20.29%,比隔2行种植区少48.53%,比自然生草区少49.91%;苹果树上天敌的调查总量,紫花苜蓿隔1行种植区最多,是逐行种植区的1.13倍、隔2行种植区的1.29倍、自然生草区的1.78倍;生草上天敌的调查总量,紫花苜蓿逐行种植区最多,是隔1行种植区的1.05倍、隔2行种植区的1.19倍、自然生草区的1.66倍;益害比方面,紫花苜蓿逐行种植区和隔1行种植区的益害比明显高于其他生草区。综合防治效果和种植成本,紫花苜蓿隔1行种植的布局方式更合理。     

外源lea3基因转化紫花苜蓿的研究

将来源于大麦的lea3基因通过基因枪法导入紫花苜蓿栽培品种“中苜一号”的胚性愈伤组织中,经过膦丝菌素类除草剂(PPT)的4次筛选获得抗性愈伤组织,诱导分化后共获得21株抗性再生植株。经叶片涂抹除草剂试验和lea3基因的PCR分子检测证明,lea3基因已整合到紫花苜蓿的基因组中。与对照植株相比,获得的转基因植株具有显著增强的耐盐能力,表明遗传转化lea3基因可用于苜蓿抗旱耐盐新品种的选育。