白三叶生物技术研究进展

白三叶(Trifolium repens L.)是品质优良、易于栽培的一种重要豆科牧草.随着分子生物学和植物基因工程的发展,在分子水平上对白三叶进行遗传改良的研究已经取得了部分成果.综述了近20年来生物技术在白三叶研究领域的应用.     

二斑叶螨刺吸胁迫对白三叶叶绿素含量和两种保护酶的影响

本文采用室内人工接螨法,研究了二斑叶螨Tetranychus urticae Koch不同虫口密度和不同为害时间对白三叶生理的影响。结果表明:在0、5和10头/小叶3个虫口密度下,二斑叶螨取食为害2、4、6和8 d后白三叶植株体内叶绿素含量、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性有不同程度的变化。二斑叶螨为害后,在同一虫口密度下,随着为害天数的增加白三叶植株体内叶绿素含量呈下降的趋势、而POD和PPO活性呈上升趋势;在同一为害时间内,虫口密度越高,叶绿素含量下降的幅度越大,酶活力增加幅度越明显;方差分析表明,3个虫口密度下白三叶体内叶绿素含量、POD、PPO活性差异显著(P<0.05)。     

丛枝菌根真菌和根瘤菌对白三叶氮同化的影响

为揭示丛枝菌根真菌(AMF)和根瘤菌在白三叶氮(N)同化中的作用,该研究对白三叶进行单一或联合接种隐类球囊霉(Paraglomus occultum)和三叶草根瘤菌(Rhizobium trifolii),分析其对白三叶的生长、光合作用、叶片N和氨基酸含量以及N同化相关酶活性的影响。结果表明:(1)单一接种AMF或根瘤菌以及联合接种AMF和根瘤菌均显著增加了白三叶的株高、匍匐茎长度、叶片数、地上部生物量、总生物量、叶绿素b和总叶绿素含量、稳态光量子效率和叶片N含量,这种增强效应是联合接种>单一AMF>单一根瘤菌>未接种处理。(2)联合接种AMF和根瘤菌显著增加了白三叶叶片中丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸和组氨酸的含量,显著提升了叶片N同化相关酶如硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶、天冬酰胺合成酶和天冬氨酸转氨酶的活性,显著促进AMF对白三叶根系的侵染。综上认为,联合接种AMF和根瘤菌通过激活N同化相关酶活性有效促进N同化,产生更多氨基酸,进一步促进白三叶植株生长; 联合接种AMF和根瘤菌具有协同作用,有效促进了白三叶的N同化。     

UV-B辐射方向对白三叶克隆整合的影响

增强UV-B辐射会对植物生长和生理生化过程产生有害效应。克隆植物中,相连的克隆分株对经常共享资源和激素,然而鲜有关于异质性UV-B辐射下UV-B辐射方向对克隆整合的影响及克隆植物形态结构变化的报道。模拟同质(克隆分株片段均处于自然背景辐射)和异质(克隆分株一端处于自然背景辐射,另一端处于补加的UV-B辐射)UV-B辐射,以克隆植物白三叶为材料,进行连接和隔断处理,研究UV-B辐射方向对克隆整合强度变化、叶片形态结构特化及生理可塑性的影响。结果表明:异质性UV-B辐射下,15N同位素标记端保留的15N百分比高于同质UV-B辐射处理,转移到无标记相连端的15N含量则降低,紫外辐射处理和同位素标记是否处于同一分株端对结果无显著性影响,说明克隆植物白三叶生理整合存在但整合强度降低,辐射方向与克隆整合强度无关;隔断处理组气孔长度增加,栅栏组织增厚,但连接处理组却无此变化,表明生理整合在白三叶叶片形态结构特化中发挥作用。UV-B辐射下,最小荧光、电子传递速率及光化学淬灭系数降低但非光化学淬灭系数升高,而生理整合却使结果相反;叶绿素和紫外吸收物可在异质性UV-B辐射相连的两端运输分享。以上均表明异质UV-B辐射环境中,UV-B辐射胁迫端克隆分株通过生理整合从非胁迫端获益,并以此提高胁迫环境中克隆植物对资源的利用效率。     

氮锌硒肥配合施用对白三叶的固氮作用与氮转移的影响

在湖北省宜昌县百里荒草场山地黄棕壤上配合施用氮锌硒肥,研究其对混播白三叶,混播黑麦草及单播黑麦草的干重及混播白三叶的固氮作用和氮转移的影响,试验结果表明：（1）氮锌硒肥配合施用,混播黑麦草的干重均高于相应处理的单播黑麦草,混播牧草和单播黑麦草重最高的处理都是N46Zn0Se5,其干重辚25．38 g／盆和19．93g/盆。（2）施氮对混播白三叶,混播黑麦草及单播黑麦草的生长有明显的促进作用,施锌,硒对混播白三叶,混播黑麦草及单播黑麦草的生长作用不明显。（3）混播白三叶氮素的主要来源是固氮作用,占全氮产量的57．6000％－77．258％。（4）混播白三叶固定氮的转移量只占混播黑麦草的全氮产量的0．316％－12．251％,通过正交方差分析发现,适量氮肥（N30mg/kg)促进固定氮的转移,高量氮肥（N46mg/kg)抑制固定氮的转移。     

果园生草白三叶

果园生草就是在苹果、桃、酥梨、猕猴桃等果园内种植对果园生长有益的豆科牧草。白三叶属豆科多年生,固氮能力强,培肥地力效果明显,绿色期长,在不太寒冷的地方可四季常青,一次种植可收益5—8年。白三叶草层低矮、致密,只有30厘米高,可不必青割(当然若发展养畜,也可青割),且根系浅,主要集中在地表15厘米的土层中,不与果树争肥争水,且当夏     

放牧及土壤斑块质量对白三叶密度及分枝格局的影响

对白三叶长期禁牧草地及土壤斑块质量不同的春季休牧草地的研究结果显示,４月份,在中等放牧强度草地上,约有７６．５％￣８０．４％的白三叶植株为茎部出现断折的残株,放牧草地植株密度明显高于对照草地。放牧草地较好的土壤营养条件使白三叶单株构件数量明显上升,但使分枝强度略有下降。白三叶各构件密度之间存在显著正相关。不同样地上白三叶的分枝均以２、３级分枝为主。放牧草地的分枝角度大小顺序为：１级分枝角＞２级分枝     

NO参与γ-氨基丁酸促进白三叶种子的萌发过程

白三叶种子用不同浓度γ-氨基丁酸（GABA）处理后,低浓度GABA处理的白三叶种子萌发速率和一氧化氮（NO）含量显著提高;NO清除剂cPTIO和硝酸还原酶（NR）抑制剂叠氮钢（NaN3）显著抑制GABA促进的白三叶种子萌发过程,而一氧化氮合酶（NOS）抑制剂L-NAME对GABA促进白三叶种子萌发的影响不显著。据此推测,GABA促进白三叶种子萌发过程中可能有NO参与,并且NO的产生主要依赖于硝酸还原酶途径。     

冬季高温对白三叶越冬和适应春季"倒春寒"的影响

暖冬和春季"倒春寒"已严重影响着多年生植物生长发育。选择建植3a的白三叶(Trifolium repens Linn)为试验材料,在入冬采用搭建塑料大棚模拟暖冬方法,通过在建棚前、建棚后、冬季融冻胁迫、春季揭棚后和"倒春寒"过程中测定棚外和棚内白三叶植株高度和叶片抗逆生理指标的变化以揭示未来暖冬对白三叶生存和生态园林持续发展的影响。结果表明,冬季棚外气温均温低于0℃,白三叶叶片经历了冻融胁迫,棚内温度高于0℃,叶片始终未结冻。搭棚前,棚内外试验地白三叶生长势无差异。搭棚后100d棚内白三叶株高是棚外的3倍,但揭棚后3个月棚内外白三叶株高一致。另外,冬季虽然棚内外白三叶叶片细胞膜透性、丙二醛(MDA)、脯氨酸、可溶性糖含量和抗氧化酶活力(SOD、CAT、POD)均随气温下降而增高与气温变化呈负相关,但棚外白三叶叶片上述生理指标均高于棚内。在春季揭棚后2d,冬季棚内生长的白三叶不仅叶片细胞膜透性和MDA含量急剧增加并高于揭棚前和棚外白三叶,而且叶片SOD和CAT活性和可溶性糖和脯氨酸含量急剧增加也明显高于棚外白三叶。在春季"倒春寒"时,冬季棚内外不同温度下生长的白三叶叶片细胞膜透性快速升高、脯氨酸和可溶性糖含量、POD和SOD活性均上升,两处理间无显著差异。研究表明,冬季零度以上低温可延缓冬季白三叶绿叶期和单个叶片的寿命,可使白三叶安全渡过春季"倒春寒",未来暖冬不会降低白三叶抗融冻能力和其返青生长势。而这与白三叶能快速应对环境温度变化,通过调整生理代谢使叶片中快速积累渗透调节物和激活抗氧化酶防止氧自由基积累抑制膜脂过氧化,保护细胞膜的完整性有直接关系。     

混播草地不同种群再生性的研究

在不同刈割频率和时间尺度下 ,对混播草地多年生黑麦草 (Lolium perenne)分蘖数和叶片生长、白三叶 (Trifoliumrepens)分枝数和匍匐茎生长及不同种群年产量和组分进行了连续 3年的监测研究 .结果表明 ,刈割能刺激黑麦草叶片、白三叶匍匐茎生长和分枝数发生 ,保持混播草地黑麦草和白三叶的适宜比和稳定共存 ,提高草地年生产力 ,但不同刈割频率和刈割时间对其影响差异不显著 (P >0 .0 5 ) .黑麦草叶片生长对 6月刈割效果比 8月明显 ,而白三叶匍匐茎生长则与之相反 ,黑麦草产量主要取决于叶片生长 ,白三叶产量主要取决于匍匐茎分枝数 .刈割的黑麦草、白三叶产量组分比分别为 5 0 %、15 % ,比试验前约低 10 %、5 % ,而CK为 39%、6 % .