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。     

现蕾期水分胁迫对紫花苜蓿光合特性的影响

水分是作物生长的基础, 揭示不同水分胁迫对紫花苜蓿光合作用的影响有助于阐明紫花苜蓿水分利用效率和产量的响应规律。以甘农3号紫花苜蓿为供试材料, 设充分灌溉(CK)、轻度水分胁迫(LD)、中度水分胁迫(MD)、重度水分胁迫(SD)4个水分处理, 研究了现蕾期水分胁迫对紫花苜蓿光合特征的影响。结果表明: (1)随着水分胁迫的加剧, 紫花苜蓿的光饱和点降低, 暗呼吸速率、光补偿点升高, 表明水分胁迫的加剧降低了紫花苜蓿对弱光的吸收和利用效率; (2)水分胁迫下紫花苜蓿叶片的净光合速率(Pn, μmol•m-2•s-1)、气孔导度(Gs, mmol•m-2•s-1)、和蒸腾速率(Tr, mmol•m-2•s-1)均呈下降趋势, LD的胞间CO2浓度(Ci, μmol•mol-1)下降, 气孔限制值(Ls)上升, 表明是由气孔因素所致, 而MD和SD则由非气孔因素所致。(3)随着水分胁迫的加剧, 水分利用效率(WUE)呈先上升后下降的趋势, 表明适度的水分胁迫会提高紫花苜蓿的水分利用效率。     

紫花苜蓿叶输导组织解剖结构和光合特性对外源氮的响应

以紫花苜蓿品种‘甘农3号’和‘陇东苜蓿’为研究材料,采用室外(防雨网室)盆栽营养液砂培法,研究了2种氮素形态(NO3--N,NH4+-N)的5个氮素水平(0、105、210、315、420mg·L-1)处理对叶片输导组织解剖结构及光合特性的影响。结果显示:(1)与无氮处理相比,供氮处理下‘甘农3号’和‘陇东苜蓿’输导组织的解剖结构和光合特性发生明显变化,叶片输导组织维管束、木质部和韧皮部面积显著增大,导管数显著增多,净光合速率、气孔导度、叶面积和叶绿素含量均显著增加,且在210mg·L-1供氮水平下达到最大值。(2)2种氮素形态相比,‘甘农3号’和‘陇东苜蓿’叶片输导组织维管束面积、木质部面积、韧皮部面积、导管数、净光合速率、气孔导度、叶面积、叶绿素含量均表现为NH4+-N处理好于NO3--N处理。(3)2品种相比,叶片输导组织维管束面积、木质部面积、韧皮部面积、导管数、净光合速率、气孔导度、叶面积、叶绿素含量表现为‘甘农3号’大于‘陇东苜蓿’。研究表明,氮素能通过改善紫花苜蓿叶片输导组织的解剖结构和光合特性,促进紫花苜蓿光合作用;各处理中以NH4+-N、210mg·L-1表现最佳,维管束面积最大,木质部、韧皮部面积大且发育好,导管数最多,而且‘甘农3号’表现更优。     

苜蓿抗甲硫氨酸变异体的筛选

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)下胚轴愈伤组织用NaN_3溶液诱变处理后,在含有全致死浓度甲硫氨酸的MS培养基上进行了6个月的连续筛选培养,获得了能抗100mmol/L甲硫氨酸的变异细胞系,并分化成再生植株。所获变异细胞系在脱离选择压力6个月后,对甲硫氨酸的抗性仍比对照高7.2倍,并表现出对乙硫氨酸的交叉抗性(为对照抗性的3.3倍)。抗性细胞系及其再生植株的甲硫氨酸、赖氨酸、苏氨酸和异亮氨酸含量均比对照有大幅度增加。抗性系的SDS-PAGE电泳图谱及过氧化物酶同工酶谱带均与对照有显著不同,并出现了新带,表明变异系已经产生变化了的基因产物。     

沙冬青脱水素基因转化紫花苜蓿的耐寒性研究

以紫花苜蓿品种‘中苜2号’为野生型材料,采用农杆菌介导法将沙冬青脱水素基因(dehydrin,AmDHN)导入紫花苜蓿基因组中并获得转基因植株,通过PCR和Southern blot杂交鉴定转基因植株,利用RT-PCR和qRT-PCR检测转基因植株中AmDHN基因及低温胁迫相关基因的表达量,并测定低温胁迫下苜蓿叶片的脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量,从分子水平和生理指标两个层面研究转基因植株的抗寒特性,为进一步获得抗寒性较强的转基因苜蓿新材料提供依据。结果显示:(1)AmDHN基因已整合在转基因苜蓿植株基因组中,而且在不同的转基因株系中AmDHN的表达量也各不相同。(2)低温(4℃)处理后转基因植株中冷胁迫相关基因CBF2、CBF3、ProDH和CAS17的表达量明显高于同期野生对照;CBF2、CBF3和CAS17表达量在冷处理5h后都显著增加并达到最大值,而ProDH表达量在冷处理7d时最高,它们的最高值分别是对照的2.5、4、1.6和3倍左右。(3)苜蓿叶片的Pro和MDA含量均随低温处理时间延长而逐渐增加,转AmDHN基因苜蓿叶片的Pro含量始终高于同期野生型植株,而其MDA含量却始终低于同期野生型植株,且两类植株间差异均在胁迫14d时达到显著水平。因此,推测转AmDHN基因苜蓿中积累的AmDHN蛋白可能对一些酶的活性及膜系统起冷冻保护作用,从而使得转AmDHN基因紫花苜蓿的植株抗寒性提高,同时AmDHN也可能通过调控与低温相关基因的表达间接调节植物的耐低温能力。     

紫花苜蓿果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因全长克隆及分析

根据已知的与盐胁迫相关的EST序列,采用SMART RACE方法克隆了紫花苜蓿果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(ALD)全长cDNA,命名为MsALD(GenBank accession No.FJ896113).序列分析结果表明,该cDNA全长1 487 bp,包含一个1 194 bp的最大开放阅读框,编码398个氨基酸.经同源比对和进化树分析,MsALD基因编码的氨基酸与红三叶草、马铃薯、烟草等的果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(ALD)氨基酸序列一致性高达90%以上,确定其属于第Ⅰ类果糖-1,6-二磷酸醛缩酶.半定量RT-PCR分析表明,MsALD基因可能与紫花苜蓿抗盐机理相关.     

西北半干旱区紫花苜蓿-小黑麦间作对根际土壤养分和细菌群落的影响

我国西北半干旱区土地贫瘠,土壤pH和碳酸盐含量高,容易形成盐碱地,抑制土壤微生物活性,导致土壤养分匮乏。为了改善西北干旱地区土壤健康状况,本研究通过连续3年田间试验,探讨了紫花苜蓿-小黑麦间作对根际土壤养分和根际土壤细菌群落结构的影响。结果表明: 根际土壤中,间作紫花苜蓿有机质含量显著大于单作紫花苜蓿,而pH及速效钾含量显著低于单作紫花苜蓿;间作小黑麦有机质、碱解氮、有效磷及速效钾含量均显著大于单作小黑麦。细菌序列数、种群分类单元(OTU)、丰富度和多样性均表现为间作大于单作。在门水平上,变形菌门和拟杆菌门分别占总分类单元的31.1%～33.4%和22.4%～32.2%,且间作下拟杆菌门比例高于单作。放线菌门数量在单作下显著大于间作,酸杆菌门数量在小黑麦间作下显著大于单作,疣微菌门数量在紫花苜蓿间作下显著大于单作。在属水平上,噬冷菌属、黄杆菌属、Gp6和Chryseolinea数量均表现为单作大于间作,纤维弧菌属相反。相关性分析表明,变形菌门、拟杆菌门与pH呈显著负相关,拟杆菌门与有机质、全氮、碱解氮呈显著正相关;而绿弯菌门、浮霉菌、酸杆菌门、疣微菌门和芽单胞菌门与有机质和碱解氮呈显著负相关。紫花苜蓿-小黑麦间作是改善西北半干旱区土壤的一种有效措施。     

紫花苜蓿组织培养体系的建立及其遗传转化

为建立高效的农杆菌介导的紫花苜蓿的遗传转化体系,以紫花苜蓿无菌苗叶片作为外植体,用8种含有不同激素浓度梯度的培养基对其进行愈伤组织及不定芽的诱导,结果表明,M7培养基（MS+1 mg/L 2,4-D+2 mg/L CH+0.25 mg/L KT+2mg/L琼脂）的愈伤组织诱导率最高,可达100%;继代表现最好,为胚性愈伤组织;同时,继续培养后可直接分化出不定芽,分化率达100%。结果表明,最适宜条件分别为卡那霉素（Kan）筛选浓度为75 mg/L;农杆菌菌液OD₆₀₀值为0.45-0.6之间。     

‘陇东’紫花苜蓿原生质体最佳分离条件

以‘陇东’紫花苜蓿（Medicago sativa L.cv.‘Longdong’）下胚轴愈伤组织为材料,研究酶液组合、酶解时间、酶液渗透压、愈伤组织继代培养时间及预处理措施对原生质体分离效果的影响。结果表明：获得产量最高（8.8×105个·g-1）、活力最高（88.55%）的原生质体最佳酶液组合为2%纤维素酶＋0.5%果胶酶＋0.3%崩溃酶、酶解时间为10h、酶液渗透压即甘露醇浓度为0.55mol·L-1,愈伤继代培养天数为12d、预处理措施为4℃、黑暗条件下放置24h。