紫花苜蓿逆境响应转录因子MsNAC3基因克隆及表达分析

该研究利用RT-PCR和RACE技术,克隆了1个紫花苜蓿NAC类转录因子新基因,命名为MsNAC3(GenBank登录号为KC491186)。多重比对发现,MsNAC3蛋白与蒺藜苜蓿MtNAC和鹰嘴豆CarNAC5蛋白的同源性较高,其N端含有典型的NAC保守结构域,C端高度变异;进化树聚类分析表明,MsNAC3与紫花苜蓿MsNAC2和油菜BnNAC3亲缘关系较近,属于NAC蛋白的ATAF亚家族。洋葱亚细胞定位分析表明,MsNAC3定位于细胞核。转录水平表达分析表明,MsNAC3受盐、干旱、ABA和冷害胁迫诱导而显著升高,并且MsNAC3在根中的表达量要明显高于叶中。研究表明,MsNAC3基因可能作为一个正向调控因子在逆境胁迫信号转导过程中发挥重要作用。     

紫花苜蓿秋眠性对低温驯化过程与越冬耐寒适应的作用机理

紫花苜蓿(Medicago sativa)是全球性的栽培牧草, 因其秋眠性强弱而导致的抗寒性差异为深刻解析植物耐寒适应的进化生态学机制提供了一个很好的研究模式。作为多年生豆科植物, 秋眠性是紫花苜蓿适应晚秋日照缩短、温度降低, 以及提高越冬存活率的一种生长特性。秋眠性的形成与几千年来紫花苜蓿在全球的传播扩展和栽培利用有关, 长期处于不同的气候生境, 导致秋眠性的适应进化, 这为人类利用提供了丰富的遗传资源。根据秋眠性的强弱, 学术界目前将之分为11个等级。一般而言, 秋眠性的强弱影响了紫花苜蓿的低温驯化与越冬耐寒适应等过程, 导致不同品种间的抗寒性存在差异。迄今, 关于秋眠性的光温调控, 以及秋眠性影响低温驯化的生理生态过程研究较多, 而对相关的细胞信号转导与基因表达调控途径, 尤其是对秋眠性如何影响越冬紫花苜蓿抗冻蛋白作用等耐寒适应的分子机制, 尚知之甚少。针对目前研究中存在的问题, 该文提出了未来需要重点关注的科学问题。     

密旋链霉菌Act12发酵液对石油胁迫下紫花苜蓿幼苗生长及生理特性的影响

目的】考察密旋链霉菌Act12发酵液对石油胁迫下紫花苜蓿幼苗生长及生理特性的影响,探讨其缓解石油胁迫的作用机制。【方法】以‘中苜3号’紫花苜蓿作为供试植物,采用盆栽试验,考察3%（W/W）石油胁迫和不同浓度（0、1%、10%和100%）Act12发酵液处理下紫花苜蓿幼苗生长、根系构型、光合特性、渗透调节物质含量和抗氧化能力等指标的变化。【结果】相较于对照组（CK）,3%（W/W）石油胁迫显著抑制了幼苗的光合作用和生物量的积累,同时增加了丙二醛的积累,降低了可溶性糖和可溶性蛋白的含量,改变了超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性。中低浓度（1%和10%）的发酵液处理可以有效缓解石油胁迫对紫花苜蓿幼苗的毒害,并以10%的Act12发酵液效果最佳;与不施用Act12发酵液处理相比,10% Act12发酵液处理幼苗的株高、地上部干重、地下部干重、茎耐受指数、根耐受指数、总根长、根表面积、根体积和根尖数均显著增加,地上部分和地下部分丙二醛（MDA）含量分别降低了42.49%和56.45%、可溶性糖含量分别增加了79.25%和89.83%、可溶性蛋白含量分别增加了167.63%和256.15%,根系SOD和POD活性分别提升了35.81%和57.33%。【结论】中低浓度的密旋链霉菌Act12发酵液能有效调节石油胁迫下紫花苜蓿幼苗的抗氧化酶活性和渗透调节能力,降低MDA含量,增强光合作用能力,增加生物量,提高抗性,有效缓解石油胁迫对幼苗生长的抑制。     

黄土高原苜蓿-冬小麦轮作系统土壤水分时空动态及产量响应

2 0 0 1～ 2 0 0 3年在甘肃庆阳黄土高原连续 3 a研究了紫花苜蓿 -冬小麦轮作系统中土壤 0～ 3 0 0 cm剖面水分动态特征 ,作物产量及其含 N量。处理包括 4龄苜蓿草地 (L C)、4龄苜蓿草地后茬持续休闲 (L F)、4龄苜蓿草地休闲 4个月后种植冬小麦(L Fl W) ,和 4龄苜蓿草地休闲 1个月后种植冬小麦 (L Fs W)。结果表明 ,种植 4a苜蓿后春季翻挖实施休闲至冬小麦播种(L Fl W)的 4个月期间 ,降雨的入渗深度为 150 cm,而苜蓿秋季翻挖休闲至小麦播种 (L Fs W)的一个月间 ,降雨在土壤内的入渗深度为 90 cm,不同休闲长度对头茬冬小麦土壤 0～ 90 cm水分贮存量无显著影响 ,亦不影响头茬冬小麦的出苗和出苗数。苜蓿后茬完全休闲 (L F)一个生长季后 ,60～ 90 cm土壤水分含量达田间最大重力持水量 (Drainage U pper L imit DU L )的 93 % ,0～ 3 0 0cm剖面土壤贮水量达 670 mm ,是剖面田间最大重力持水量 (DUL )的 78% ;L Fl W和 L Fs W处理下头茬小麦籽粒产量之间差异显著 (P<0 .0 5) ,收获指数和千粒重等指数无显著差异 ;L Fl W和 L Fs W处理中获得的二茬小麦产量无显著差异 ;连续种植苜蓿与种植小麦有接近的生物量 ,但苜蓿地植物总 N的输出量较小麦田高 2～ 3倍。由于黄土高原降雨变率大 ,因此预测土壤含水量动态有     

干旱胁迫下紫花苜蓿根系形态变化及与水分利用的关系

采用盆栽实验方法研究了紫花苜蓿(品种:陇东和阿尔冈金)根系形态、生物量、蒸腾耗水量等对持续干旱的反应及与水分利用效率(WUE)间的关系,以期揭示紫花苜蓿对干旱胁迫的适应机制。结果表明:干旱胁迫使得紫花苜蓿根系形态特征在年季间、茬次间和品种间发生了显著变化,主要表现为主根伸长生长受到抑制、主根直径变细、侧根和根系总长度伸长生长则被促进、根系表面积和直径≥1mm的侧根数目显著增加、根系生物量下降,这是紫花苜蓿对干旱逆境的适应策略,但这种适应性存在限度。另一方面,干旱胁迫条件下紫花苜蓿草产量和蒸腾耗水量也因生长年限、茬次和品种的不同而呈现不同程度的降低。紫花苜蓿根系形态性状(总根长、根系生物量与根冠比)与植株水分利用效率间具有显著的相关性,其中根重对水分效率的影响是第一位的。WUE在根系形态与冠层水分消耗的协同变化下得到有限提高。对干旱的耐性最终表现为第2年第1年、第1茬和第2茬第3茬、陇东阿尔冈金。     

紫花苜蓿的传粉昆虫种类及其访花行为

紫花苜蓿(Medicago sativa)属典型的异花授粉植物,其种子生产主要依靠蜜蜂等传粉昆虫.本文对河西地区张掖实验站紫花苜蓿传粉昆虫种类及其访花行为进行了调查.结果表明:苜蓿访花昆虫共计22种,分别属于4个目,11个科,根据弹花效率初步确定鳞地蜂、黑颚条蜂、净切叶蜂、细切叶蜂和紫木蜂为河西地区主要传粉昆虫;主要传粉昆虫的日活动规律出现单峰型和双峰型2种,净切叶蜂、细切叶蜂和紫木蜂属于前者,只在11:30-15:30出现一个活动高峰,而鳞地蜂与黑颚条蜂则为双峰型,在9:30-11:30和16:30-18:30分别出现访花高峰,不同的传粉昆虫之间存在互补关系;主要传粉昆虫的弹花频率和小花停留时间存在显著差异,且访花行为与野生蜂体型紧密相关.     

不同草田轮作模式土壤养分及细菌群落组成特征

为研究不同草田轮作模式下土壤养分及细菌群落的组成特征,以5年紫花苜蓿-1年小麦(A5W1)、5年紫花苜蓿-1年玉米(A5C1)、5年紫花苜蓿-2年小麦(A5W2)和5年紫花苜蓿-2年玉米(A5C2)草田轮作模式为对象,测定了土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量,在此基础上,基于16S rRNA基因序列扩增子测序研究了4种轮作模式下耕层土壤细菌群落组成特征。结果表明:轮作第2年各土壤养分含量较第1年显著下降。细菌组成研究结果显示,4种轮作模式下占优势的菌门为变形菌门、放线菌门和厚壁菌门。土壤细菌群落优势属以丙酸杆菌属(Propionibacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、链球菌属(Streptococcus)以及奈瑟氏球菌属(Neisseria)为主。土壤细菌多样性以A5C2轮作处理最高,A5C1最低;聚类分析显示A5W1和A5C1的组成最接近,其次是A5C2,A5W2的组成与前两者相差较大。土壤养分含量与几种优势属之间呈显著相关性(P0.05 or P0.01)。研究结果揭示了河西走廊灌溉区种植紫花苜蓿多年后轮作小麦和玉米改善土壤肥力和防治某些土传植物病害微生物的机理。     

水分亏缺下紫花苜蓿和高粱根系水力学导度 与水分利用效率的关系

利用聚乙二醇(PEG-6000)模拟水分亏缺条件(胁迫水势-0.2MPa,胁迫48h),研究了变水条件下紫花苜蓿(品种:阿尔冈金和陇东)和高粱(品种:抗四)根系水力学导度(Lp_r)、根系活力、根叶相对含水量、水分利用效率等参数的动态变化,以期进一步明确植物水分吸收及散失过程调控的生理生态学基础。结果表明:水分亏缺限制了紫花苜蓿和高粱根系吸水,表现在Lp_r的下降和根系活力的降低;继而调控了其地上部反应,引起气孔导度、光合速率、叶片相对含水量和蒸腾速率等的下降,但限制性的提高了其水分利用效率,尤其在胁迫初期。恢复到正常供水条件后,Lp_r、根系活性、气孔导度等水分利用参数逐渐部分或完全恢复到了胁迫前水平,但恢复程度存在种间和品种间差异,并且根系吸水能力的恢复对于是植株地上部生长状态的恢复至关重要,尤其是水分恢复初期。紫花苜蓿根系中检测到水通道蛋白(AQPs)的存在,水分亏缺对紫花苜蓿Lp_r的影响认为主要是通过影响AQPs的活性实现的。比较紫花苜蓿和高粱水分吸收与利用状况在变水条件下的动态变化,认为紫花苜蓿幼苗对干旱逆境的适应能力相对弱于高粱,品种间陇东适应能力更强。     

大孔吸附树脂对苜蓿皂苷的吸附和解吸附作用(英文)

采用5种不同极性的树脂(AB-8、S-8、NKA-9、D-101和X-5)来评价对苜蓿皂苷的吸附和解吸附作用,其中中等极性的AB-8树脂对苜蓿皂苷具有最大的吸附量,用55%~65%的乙醇溶液能有效地将吸附的皂苷洗脱下来。当苜蓿粗提物量和AB-8树脂量为1∶1时,树脂的吸附量达到饱和。采用AB-8树脂,用90%乙醇洗脱,苜蓿提取物的最大解吸附量为108.4 mg/g干重树脂。通过大孔树脂吸附和解吸附,将90%乙醇洗脱液浓缩,皂苷含量(53%)是苜蓿粗提物含量(5.68%)的9倍。结果表明,AB-8大孔吸附树脂可用于苜蓿皂苷的大规模制备。     

紫花苜蓿和菊苣比叶面积和光合特性对不同用量保水剂的响应

为研究紫花苜蓿(Medicago sativa)和菊苣(Cichorium intybus)叶片生长和光合生理对不同用量保水剂的适应能力和生理响应机制,以不施保水剂作为对照(CK),测定了施用不同用量保水剂(15 kg · hm~(-2),30 kg · hm~(-2))条件下大田种植的紫花苜蓿(Medicago sativa)和菊苣(Cichorium intybus)的比叶面积和光合特性.结果表明,保水剂对紫花苜蓿的比叶面积无显著影响(P>0.05),但对菊苣的比叶面积具有显著影响(P<0.05).对紫花苜蓿而言,保水剂施用量为15 kg · hm~(-2)时,其P_n、g_s和WUE均显著高于对照(P<0.01),但施用量为30 kg · hm~(-2)处理时,其P_n、和g_s均显著低于对照处理(P<0.01),但是却维持较高的WUE;对菊苣而言,施用保水剂降低了其P_n和T_r(P<0.01),但WUE与对照无显著差异(P>0.05),这表明紫花苜蓿和菊苣采取两种不同的生理适应策略来适应变化了的水分环境条件.紫花苜蓿P_n与g_s、P_n与T_r的相关性均以保水剂施用量为30 kg · hm~(-2)处理最紧密(P<0.01),而P_n与WUE的相关性则以对照最为紧密,依次为15 kg · hm~(-2)处理和30 kg · hm~(-2)处理;菊苣P_n与g_s、Tr和WUE的相关性强弱均表现为15 kg · hm~(-2)处理<30 kg · hm~(-2)处理<对照,表明保水剂影响叶片气体交换参数之间的关系.研究表明,不同植物叶片参数和光合特性对保水剂的响应并不具有一致性,植物可以根据环境条件的变化调节其形态和生理过程,以维持其正常生长.