镉胁迫对紫花苜蓿幼苗生理特性和镉富集的影响

以"甘农三号"紫花苜蓿幼苗为材料,在水培条件下,探究了在10 d内不同浓度(0～2.0 mmol·L^-1)镉(Cd)胁迫对其根长、茎长、生物量、叶绿素和丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、Cd富集及其亚细胞分布的影响。结果表明:低浓度(0.125 mmol·L^-1) Cd能促进幼苗根和茎的生长,增加叶片叶绿素含量,较高浓度(0.5～2.0 mmol·L^-1) Cd显著抑制幼苗根和茎的生长,叶绿素及生物量显著降低; Cd胁迫使MDA含量显著增加,而SOD和POD活性显著增强,其中Cd胁迫浓度为0.5mmol·L^-1时,SOD和POD活性达到最大值,这可能是植物对环境胁迫的一种应激保护反应; Cd在各亚细胞组分中的含量依次为细胞壁>细胞质>线粒体>叶绿体,且均随Cd胁迫浓度的升高而增加。当Cd胁迫浓度为0.125 mmol·L^-1时,水培10 d的紫花苜蓿幼苗单株地上部对Cd的净化率最高可达0.214%,而整盆植株在单位体积内对Cd的净化率最高可达15.5%;当Cd胁迫浓度为2.0 mmol·L^-1时,紫花苜蓿幼苗地上部Cd含量达89.36μg·g-1。这些结果表明紫花苜蓿对Cd具有很强的富集能力,虽未达到Cd超富集植物的临界标准,但从植株生物量、耐Cd能力、富集Cd量及对Cd的净化率等方面综合考虑,紫花苜蓿在Cd污染土壤的植物修复中具备良好的应用价值。     

果园间作模式下杏树与苜蓿的根系分布特征及其土壤理化性质研究

该研究采用田间小区试验,设计杏树(Prunus armeniaca)下清耕(CK)和杏树间作紫花苜蓿(T)2个处理,实地采集测定各样地不同土层紫花苜蓿的根系生物量以及杏树的侧根系生物量,并测定土壤pH、电导率及其土壤有机质和速效氮含量,分析果园间作模式下紫花苜蓿对果树侧根系垂直分布特征及其土壤理化性质的影响,为果园间作苜蓿模式的推广提供理论依据。结果表明:(1)CK与T处理下的杏树侧根生物量在土壤中的垂直分布都主要集中在20~60cm土层,其生物量分别为750.8g和737.6g,分别占总侧根生物量的64.4%和64.5%;紫花苜蓿根系生物量分布呈倒金字塔型,且主要分布在0~40cm土层(166.3g),其中0~20cm土层的根系生物量最高(97.4g),占根系总生物量的35.8%。(2)与CK处理相比,T处理可有效增加果园表层土壤的有机质含量、速效态氮含量、硝态氮含量和铵态氮含量,其中,在0~20cm土层分别显著增加17.1%、40.8%、28.5%和40.8%,在20~40cm土层分别显著增加36.1%、23.1%、60.2%和23.8%,并显著降低了表层土壤电导率,但对土壤pH无显著影响。研究认为,杏园间作牧草紫花苜蓿虽然杏树与苜蓿根系会发生较小资源的竞争,但有利于改善林下土壤的理化性质和养分状况,能够有效促进果树的生长发育。     

白浆土植物系统营养物质转化机制及其有效性研究Ⅴ.有机物对磷根际有效性的影响

采用根盒试验研究了施用紫花苜蓿腐解物对白浆土小麦根际Ｐ 素形态转化、有效性及小麦植株Ｐ 素吸收的影响．结果表明,施用有机物料使土壤有效磷显著上升,铝磷、铁磷含量也显著升高,且培养时间越长,效果越明显．小麦植株含Ｐ 量明显上升,且与非根际土壤铝磷、铁磷的变化显著相关     

越冬期遮阴条件下3个不同秋眠型紫花苜蓿品种叶片解剖结构与其光生态适应性

在我国南北气候过渡地区, 采用遮阴试验和石蜡切片法, 研究越冬期不同光强对3个不同秋眠型紫花苜蓿(Medicago sativa)品种(‘维多利亚’、 ‘巨人201’和‘游客’)叶片解剖结构的影响。结果表明: 随着光强减弱, 各紫花苜蓿品种表皮结构中上、下表皮角质层厚度, 气孔密度和气孔开度明显下降; 上、下表皮厚度呈上升趋势。随着遮阴强度增加, 叶肉组织中海绵组织细胞宽度显著上升, 栅栏组织厚度、栅栏组织细胞层数、栅栏组织厚度/海绵组织厚度显著下降; 品种间海绵组织厚度和栅栏组织细胞宽度变化趋势不一致。叶片结构整体特征中叶片厚度、叶肉厚度、中脉厚度、组织结构紧密度随光强减弱而显著下降, 组织结构疏松度明显上升, 叶脉突起度变化不明显。品种间各叶片解剖性状变幅及可塑性指数具有明显的差异, 表明其对弱光适应方式不同。Pearson相关分析表明, 各紫花苜蓿品种叶片气孔密度、栅栏组织厚度、叶肉厚度、叶片厚度及栅栏组织厚度/海绵组织厚度与光强呈显著正相关, 可能是紫花苜蓿叶片解剖结构光强敏感特征参数, 其中, ‘维多利亚’叶片敏感特征参数与光强相关程度较低, 与光强相关的性状较少。综合各项分析结果, 初步确定越冬期紫花苜蓿耐阴性与其秋眠性相关, 半秋眠型品种‘维多利亚’ >秋眠型品种‘巨人201’≥非秋眠型品种‘游客’。     

黄土高原苜蓿-粮食作物轮作下土壤细菌群落特征和生态功能预测

为揭示多年种植苜蓿后轮作不同作物对黄绵土细菌群落的影响,本研究通过布设在黄土高原雨养农业区的长期定位试验,采用16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt方法探究苜蓿(LC)、苜蓿-休闲-小麦(L_FW)、苜蓿-休闲-玉米(L_FC)、苜蓿-马铃薯(LP)与苜蓿-谷子(LM)对土壤细菌群落结构和多样性的影响,并利用PICRUSt法预测了其生态功能。结果表明: 半干旱区黄绵土细菌优势门为放线菌门(20.3%～32.0%)、变形菌门(19.2%～23.0%)、酸杆菌门(12.4%～14.2%)和绿弯菌门(11.0%～12.7%),其中苜蓿翻耕轮作玉米土壤优势细菌属为芽孢杆菌属(1.9%),其余处理土壤细菌优势属均为假节杆菌属(2.5%)。多年生苜蓿翻耕轮作不同粮食作物后显著降低了放线菌门相对丰度,但显著提高了绿弯菌门和厚壁菌门的相对丰度。冗余分析表明,影响苜蓿及轮作作物土壤细菌群落结构的主要环境因子是硝态氮、铵态氮和全氮。PICRUSt功能预测结果表明,新陈代谢(78.6%～79.1%)为黄绵土细菌群落的主要功能,苜蓿翻耕轮作作物显著降低了土壤细菌碳水化合物代谢功能基因丰度,但明显提高了土壤细菌辅助因子和维生素代谢、神经退行性疾病、免疫系统等功能基因丰度。综上,多年生苜蓿翻耕轮作一年生作物改变了土壤细菌群落结构和生态功能,该结果可为黄绵土细菌群落演替特征的探索和苜蓿适宜后茬作物的确定提供理论参考。     

紫花苜蓿赤霉素受体基因的克隆及表达分析

赤霉素受体(GID)是赤霉素信号转导途径的重要成员,直接影响着赤霉素对植物体效应的发挥。该研究利用同源克隆的方法,首次从紫花苜蓿中克隆得到1个赤霉素受体基因,命名为MsGID1b。序列分析发现,MsGID1b基因开放阅读框长度为1 053bp,编码350个氨基酸,推测其蛋白质分子量为39.839kD,是一个无信号肽和跨膜结构的亲水性蛋白。序列比对结果表明,MsGID1b基因与蒺藜苜蓿MtGID1b基因的核苷酸序列相似性为98%,氨基酸序列相似性为99%,且具有HSL家族典型的HGG和GXSXG保守结构域及GA、DELLA蛋白结合位点。荧光定量PCR分析表明,MsGID1b基因在紫花苜蓿各组织中的表达丰度依次为:根盛花初花茎叶荚果;经GA3、ABA、NaCl、PEG和黑暗诱导后该基因表达上调,尤其是在GA3诱导下,MsGID1b基因的表达量一直维持在较高水平,表明MsGID1b基因可能参与紫花苜蓿的抗逆调控。     

紫花苜蓿的花蜜量和访花蜜蜂数量对种子产量的影响

对10个紫花苜蓿品种的花萼直径、花蜜量、访花蜜蜂数量和种子产量进行了研究,结果表明,紫花苜蓿的单位面积花蜜量与访花蜜蜂数量呈极显著正相关(r=0.93**),访花蜜蜂数量与种子产量呈显著正相关(r=0.87*);紫花苜蓿的花蜜量与花萼直径呈极显著正相关(r=0.99**);紫花苜蓿品种赛特(Sitel)和德宝(Derby)在兰州地区能获得高产、优质的种子。     

CO_2倍增对紫花苜蓿碳、氮同化与分配的影响

本文简要报道ＣＯ２倍增下紫花苜蓿碳素积累、氮素的吸收与生物固氮及其产物在地上、地下部分配的特性１　材料和方法在北京香山中国科学院植物研究所植物园试验区,建立了两个高２．８ｍ、直径２．２ｍ的钢管支撑的圆柱状开顶式薄膜培养室,由底部向室内连续通气,保证培养室内每分钟换气３次。对照室通入正常空气（３５０×１０－６,１×ＣＯ２）,处理室通入ＣＯ２加倍的空气（７００×１０－６,２×ＣＯ２）。室内ＣＯ２浓度经红外ＣＯ２分析仪（ＱＧＤ－０７型,北京分析仪器厂产品）测定,２４ｈ内均可保持在３５０×１０－６及７０…     

CO2浓度倍增对谷子和紫花苜蓿叶绿体超微结构的效应

电镜观察结果表明,不同种类植物生长在相同倍增的高ＣＯ２ 浓度条件下,其叶绿体超微结构彼此呈现出明显的差异． 最醒目的特征是淀粉粒的积累比对照的增加很多;类囊体膜系发生异变． 总体上,（１）淀粉粒,Ｃ４ 植物谷子（Ｓｅｔａｒｉａ ｉｔａｌｉｃａ）叶绿体比Ｃ３ 植物紫花苜蓿（Ｍｅｄｉｃａｇｏ ｓａｔｉｖａ）积累的更多． （２）淀粉粒较小且较少时,紫花苜蓿叶绿体基粒类囊体膜增多,与基质类囊体膜相间排列有序;谷子叶绿体的基粒垛及基粒类囊体膜数均增多,但基粒变小,基质类囊体膜变长,且有些膜出现膨胀甚至破损． （３）淀粉粒较大且积累过多时,紫花苜蓿叶绿体中尚可隐约见到由４～８ 个类囊体膜组成的短小基粒零星分布于淀粉粒间;谷子叶绿体中几乎找不到可辨认的基粒和基质类囊体膜