本文采用高通量Illumina Hiseq测序平台对紫花苜蓿(Medicago sativa)的铅胁迫处理组(Pb96)和对照组(CK)进行转录组测序,并对测序数据进行分析,探究紫花苜蓿抗铅应答的分子机制。结果表明,在铅胁迫处理下共检测到2 242个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)。其中,1 321个DEGs上调表达,921个DEGs下调表达。GO (Gene ontology,http://www.geneontology.org/)富集分析,差异表达基因主要涉及物质代谢、蛋白结合、催化活性等。KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes,http://www.genome.jp/kegg/)分析,差异基因主要涉及代谢途径、光合作用、淀粉和蔗糖代谢等。COG (Clusters of orthologous groups of proteins/orthologous groups of genes)分析,差异基因主要涉及"碳水化合物的运输和新陈代谢"、"翻译、核糖体结构和生物发生"、"次生代谢产物的生物合成、转运和分解代谢"等。本研究通过对紫花苜蓿根系转录组分析,为研究紫花苜蓿耐铅分子机制提供参考。

研究证明,转录因子广泛参与植物的生长发育过程并响应多种生物/非生物胁迫信号途径。低温胁迫可导致紫花苜蓿(Medicao sativa)减产、越冬率降低以及生产年限缩短。利用新一代高通量转录组测序技术,本研究对4℃低温胁迫下紫花苜蓿中响应低温胁迫的转录因子基因进行了鉴定,并对其表达情况进行分析,结果表明,转录组测序共获得78 925条Unigene序列和3 448个差异表达基因。其中,从3 448个差异表达基因中共鉴定出43个转录因子家族,共251个基因被显著地诱导表达。不同转录因子家族基因受低温胁迫诱导表

转录因子可以调节众多下游基因的表达，在植物抗逆境中起重要的调节作用。为了解析转录因子在南方型紫花苜蓿适应盐胁迫环境的分子机制，以南方型紫花苜蓿Ｍｅｄｉｃａｇｏ ｓａｔｉｖａ‘ＭｉｌｌｅｎｎｉｕＭ’为材料，以正常培养（Ｗｔ＿ｃｋ１）和氯化钠（盐）胁迫（Ｗｔ＿ｎ１）条件下的２个样品根系进行转录组分析，鉴定紫花苜蓿根系盐胁迫应答转录因子基因。同时，随机挑选４个转录因子差异表达基因进行实时荧光定量ｑ Ｒｔ－ＰｃＲ（３次重复），验证转录组测序技术（Ｒｎａ－ｓｅｑ）结果的可靠性。结果表明：紫花苜蓿根系在２５０ ＭＭｏｌ·ｌ－１氯化钠胁迫下７２ ｈ，共检测到３１ ９０７个基因表达量发生了改变，表达量差异达到．．．

以紫花苜蓿(Medicago sativa)种子为材料，采用溶液培养法，研究金属螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)对钴(Co)胁迫下种子萌发及钴富集的影响，为植物在重金属环境中生长寻找解决办法，也为利用植物清除污染土壤中重金属元素提供潜在方法。通过不同浓度Co (0.1、0.2、0.5、0.7、1.0、20.0mmol·L~(-1))胁迫处理，探明Co胁迫对紫花苜蓿种子萌发的半抑制浓度为0.7 mmol·L~(-1)，该浓度作为Co胁迫浓度，用于研究外源EDTA、EGTA对Co胁迫下紫花苜蓿种子萌发的影响。通过外源添加不同浓度EDTA (0.1、0.2、0.5、0.8、1.0、2.0 mmol·L~(-1))、EGTA (0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol·L~(-1))，测定EDTA和EGTA对Co胁迫条件下紫花苜蓿种子萌发的显著恢复浓度，并测定了显著恢复浓度下，紫花苜蓿种子体内超氧阴离子产生速率、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、Co含量等。结果表明，Co胁迫条件下，紫花苜蓿幼苗体内的超氧阴离子产生速率显著增加(P <0.05)，而SOD活性显著降低，MDA含量显著升高，Co含量显著增加，达到2 000 mg·kg-1 (以干重计)。外源0.8 mmol·L~(-1) EDTA和1.0 mmol·L~(-1) EGTA处理对Co胁迫紫花苜蓿种子发芽率和幼苗长度均得到显著恢复，幼苗体内超氧阴离子产生速率显著降低，SOD活性显著升高，MDA含量显著降低。研究证明，Co胁迫条件下，紫花苜蓿幼苗体内大量吸收Co，产生毒性作用，活性氧代谢平衡被打破是抑制紫花苜蓿种子萌发的原因之一，金属螯合剂EDTA、EGTA减少幼苗对Co的富集作用，对Co胁迫下紫花苜蓿种子萌发具有缓解作用。

[目的]在植物代谢通路关键调控基因表达的相关研究中,筛选各种条件下合适的内参基因至关重要。[方法]以UV-B为主要胁迫,运用荧光定量PCR技术以及geNorm和NormFinder软件,对不同取样时间(处理后0、1、2和5d)的紫花苜蓿(MedicagosativaL.)幼苗根、茎、叶组织中Actin2、GAPDH、MSC27、18SRNA、β-tublin、bZIP、UBQ、PPPrep、Ms03_50f03和Ms03_69f07等候选内参基因表达的稳定性进行研究。[结果]geNorm软件显示:紫花苜蓿幼苗根部UV-B胁迫下MSC27和UBQ的稳定值(M)较小,增加第3个内参基因后变异值(V...

本研究以“新牧4号”紫花苜蓿（Medicago sativa L. XinMu No.4）为材料，探讨紫花苜蓿花芽形态分化特性及水分胁迫对花芽分化进程的影响。本试验采用石蜡切片法对正常灌溉和水分胁迫两个处理下的紫花苜蓿花芽分化形态特征、分化阶段及花芽发育进程进行分析。研究结果表明：（1）根据紫花苜蓿各原基出现的顺序将其花芽分化阶段划分为营养生长期I、小花原基分化期II、萼片原基分化期III、花瓣原基分化期IV、雌雄蕊原基分化期V、花器官形成期VI；（2）与正常灌溉相比，水分胁迫处理使花芽横径变小1.69%～26.84%，（P<0.05），纵径变小2.51%～23.49%，（P<0.05）；（3）水分胁迫会缩短花芽分化的进程，使其提前4 d结束花芽分化期，增加小花数/花序。

以西瓜品种和欣(HX)和黑媚娘(HMN)的幼苗叶片为材料,经60 mg/kg氯化镉溶液处理(以未经氯化镉溶液处理的为对照)后,采用Illumina测序技术对转录组进行高通量测序,探讨西瓜镉胁迫的分子机理。结果表明:在黑媚娘处理组(HMN)和对照组(HMNCK)中共检测到8 579条差异基因,其中有4 297条基因表达显著上调,4 282条基因表达明显下调;在和欣处理组(HX)和对照组(HXCK)中共检测到7 108条差异基因,其中有3 662条基因表达显著上调,3 446条基因表达显著下调;不同组间差异基因的维恩图表明,HMN和HX组间有5 656条差异基因;根据不同数据库的注释信息,发现西瓜体内与镉胁迫相关的差异表达基因主要包括响应光合作用、信号转导、次生物质代谢、转录因子等相关基因;转录因子MYB、AP2/EREBP、bHLH、NAC和WRKY家族可能在西瓜响应镉胁迫中具有重要作用。用q RT–PCR技术对随机挑选的7条基因进行荧光定量验证,结果与Illumina测序数据一致,证实了差异表达基因数据的有效性。

为明确紫花苜蓿(Medicago sativa)根系解剖结构对低磷胁迫的响应特征，探明根系解剖结构变化对磷吸收效率的影响，本研究以12个紫花苜蓿品种为材料，在对照(0.5 mmol·L~(-1)NH_4H_2PO_4)和低磷胁迫(0.05 mmol·L~(-1)NH_4H_2PO_4)下，测定苗期根系中柱面积、皮层面积、皮层细胞层数等根系解剖结构特性。低磷胁迫抑制了各紫花苜蓿品种的生长和磷吸收效率，不同品种对低磷胁迫的响应存在显著差异；基于相对生物量和相对磷吸收效率，将供试品种划分为高产耐低磷、高产磷敏感、低产耐低磷和低产磷敏感型四大类型，这4类品种在低磷胁迫下均表现出皮层面积、中柱面积和次生木质部面积下降等趋势；与其他3种类型相比，高产耐低磷型品种的皮层细胞层数下降幅度较大，而通气组织占皮层百分比增大幅度较大，这有助于提高根系横向吸收效率，同时次生木质部面积下降幅度较低，保证了较强的轴向运输能力。逐步回归分析表明，通气组织占皮层百分比和皮层细胞层数(P <0.01)与磷吸收效率显著正相关。调控次生木质部面积、皮层细胞层数和通气组织占皮层百分比是紫花苜蓿根系解剖结构响应低磷胁迫的主要途径，其中次生木质部面积是影响磷吸收效率最关键的解剖结构性状。

通过喷施适宜浓度的外源水杨酸和脱落酸,研究不同品种苜蓿幼苗在低温胁迫下的生理响应。结果表明,SA、ABA、SA+ABA处理可以显著提高苜蓿幼苗的地上部干质量和株高,SA、SA+ABA处理可以显著提高苜蓿幼苗体内可溶性糖的含量,ABA、SA+ABA处理可以显著提高苜蓿幼苗体内脯氨酸的含量,均以SA+ABA处理效果最显著。同时喷施SA和ABA这2种信号物质可以显著提高苜蓿幼苗体内SOD和POD的酶活性,但CAT酶活性与对照差异不显著。单独喷施SA或ABA可以显著提高苜蓿幼苗体内POD和CAT的酶活性,而SOD酶活性与对照差异不显著。3个苜蓿品种的抗寒性差异十分显著,由高到低,依次为公农1号>金皇后...

【目的】土壤中的盐分通常存在不均匀分布的现象。已有的研究发现与均一盐胁迫环境相比,不均匀盐胁迫可以缓解盐分对植物的伤害。研究旨在了解植物对不均匀盐分胁迫的响应,作为对均匀盐分下植物生理的一个重要补充,为扩大盐碱地的利用和栽培管理措施提供参考依据。【方法】采用分根装置将紫花苜蓿(Medicago sativa)的根系分为两部分,设置无盐胁迫(0/0,各半根系所处环境Na Cl浓度均为0)、半边根系环境Na Cl浓度为0的不均匀盐胁迫系列(0/S:0/100、0/150、0/200和0/250)、半边根系Na Cl浓度为50 mmol·L~(-1)的不均匀盐胁迫系列(50/S:50/100、50/150、50/200和50/250)以及两半根系环境Na Cl浓度相同的均一盐胁迫系列(S/S:50/50、100/100、150/150、200/200和250/250)处理("/"两边数值代表各半根系所处环境的盐胁迫状况,以Na Cl浓度mmol·L~(-1)表示)。处理15 d后测定其植株生长速率、生物量、水分吸收、钠、钾离子浓度、丙二醛含量等指标,了解不同盐胁迫环境对紫花苜蓿生长的影响。【结果】盐胁迫抑制紫花苜蓿生长,植株生长速率、生物量、水分吸收下降,叶绿素含量降低,脯氨酸含量升高,膜质过氧化程度加大,叶片Na~+浓度升高,K~+浓度降低,表现为较低的K~+/Na~+。而不均匀盐胁迫0/S与50/S处理与均匀高盐处理S/S相比,植株生长速率和地上生物量分别增加了57.05%—369.34%和15.47%—42.57%,Na~+浓度降低了15.85%—55.93%,缓解了Na~+的毒害作用。且不均匀盐胁迫下70%—92%的水分吸收来自于无盐或低盐胁迫一侧根系,增加了整株植物的水分吸收。【结论】不均匀盐胁迫处理与均匀的高盐胁迫处理相比,增加了紫花苜蓿叶绿素含量,降低了膜质过氧化程度,通过调控Na~+与K~+的吸收维持叶片中相对较高的K~+/Na~+,并且无盐和低盐胁迫一侧根系表现出补偿性吸水和补偿性生长,进而促进了植物生长,增加了地上和地下生物量。在一定的浓度范围内,与均匀的高盐胁迫处理相比,不均匀盐胁迫环境下植株根系所处环境的盐分浓度差异越大其对盐害的缓解作用越显著。

冻害是紫花苜蓿(Medicago sativa)在东北地区种植的主要限制性因素,筛选能够抵御冻害胁迫的育种材料,对于提高紫花苜蓿的产量和品质有重要意义。本研究选用5种不同紫花苜蓿杂交组合为试验材料,3个阶段处理,即抗寒锻炼阶段、冷冻阶段以及返青阶段,测定其可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性。结果表明,随3阶段处理SP的含量总体呈现升高的趋势,且每个材料返青阶段的含量均显著高于对照组,并达到最大值(P0.05),其余各阶段含量均显著高于对照组,且返青阶段达到最大值;SOD活性总体呈先升高后降低的趋势,且冷冻阶段含量显著高于对照组达到最大值。采用隶属函数法综合评价各杂交组合的抗寒性,由强至弱的顺序是Ⅴ>Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅳ。

随着用水总量的严格控制,干旱半干旱缺水地区紫花苜蓿(Medicago sativa)品质对水分的响应研究极为重要。在充分灌溉(4 200m3·hm(-2))、充分灌溉量的80%(3 360m3·hm(-2))和充分灌溉量的60%(2 520m3·hm(-2))条件下,测定苜蓿茎叶比和营养品质指标,研究水分胁迫与苜蓿营养品质间的关系,明确苜蓿营养品质对水分胁迫的响应。结果表明,整个生长期,苜蓿产草量(茎重+叶重)、粗蛋白含量、粗脂肪、粗灰分含量基本遵循第1茬>第2茬>第3茬,酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量与

【目的】NAC转录因子是植物特有的一类转录因子,N端含有一段高度保守、约150个氨基酸组成的NAC结构域,而C端为高度变异的转录调控区。NAC转录因子不仅参与植物生长发育的调控,而且在植物抗逆反应中具有重要的调控作用。作者从紫花苜蓿中克隆了一个NAC类转录因子基因Ms NAC2,期望通过分析其DNA和氨基酸序列特征,阐明其在紫花苜蓿中响应非生物胁迫的表达模式,通过在烟草中过量表达鉴定其生物学功能,为进一步了解Ms NAC2在紫花苜蓿中的耐逆调控机理提供试验基础,并为通过转基因技术改善紫花苜蓿抗逆力和提高其品质奠定研究基础。【方法】应用RT-PCR和RACE技术获得紫花苜蓿Ms NAC2全长序列...

通过分析不同的紫花苜蓿和黄花苜蓿材料，以期对干旱胁迫下的苜蓿叶片形态和组织解剖结构进行观察，旨在探究自然干旱胁迫下苜蓿幼苗叶片形态及解剖结构的适应性变化。以3个紫花苜蓿和2个黄花苜蓿为研究材料，分别设定4个不同的土壤相对含水量(土壤最大持水量的70%,55%,40%,25%)进行试验，处理30 d后测定叶片的形态结构和解剖结构。通过电镜观察紫花苜蓿和黄花苜蓿幼苗叶片形态和解剖结构，来探究苜蓿实生苗叶片对自然干旱胁迫的响应。结果表明，干旱胁迫会抑制苜蓿叶片的生长，随着干旱胁迫增强土壤水分降低，紫花苜蓿和黄花苜蓿的叶长、叶宽、叶面积降低，叶片厚度、叶肉厚度、下表皮厚度降低，栅栏组织厚度、海绵组织厚度下降，中脉中心厚度下降，栅海比呈现逐渐下降的趋势，叶片组织结构紧密度增加，疏松度减少，叶脉突起度增加。干旱胁迫强度与叶长、叶宽、叶面积、叶片厚度、叶肉厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、中脉中心厚度、栅海比、叶片组织结构疏松度呈负相关；与叶片组织结构紧密度、叶脉突起度呈正相关。

【目的】探讨紫花苜蓿次生壁合成的基因网络调控变化和表达模式,确定一些关键候选基因和转录因子,为紫花苜蓿次生壁加厚调控网络的分子机制研究奠定基础。【方法】对‘中苜1号’紫花苜蓿分枝期(S1)、现蕾期(S2)、初花期(S3)和盛花期(S4)的茎进行近红外光谱法测定次生壁主要物质含量和Illumina Hi SeqTM2500高通量转录组测序。以紫花苜蓿的近缘物种蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)基因组作为参考基因组进行序列比对并组装构建转录本。利用FPKM法计算基因表达量,以Fold change(差异表达倍数)≥2或≤0.5(表达上调或下调)、FDR(false discover rate)≤0.05为筛选条件,在3个相邻时期转录组比较组合中(S2VS S1,S3 VS S2,S4 VS S3)筛选差异表达基因。通过Gene Ontology数据库和KEGG Pathway数据库对紫花苜蓿不同发育时期差异表达基因的功能和参与的代谢途径进行注释。【结果】共获得41 734个基因在紫花苜蓿不同发育时期的转录表达情况,27个功能注释与紫花苜蓿纤维素、木质素合成密切相关的基因差异表达,其变化趋势与纤维素和木质素含量测定结果基本一致,即随着生长发育时期的变化,表达水平逐渐提高。研究表明,初花期是紫花苜蓿次生壁合成调控的转折期,纤维素和木质素含量与其合成基因表达量在初花期均显著提高。MTR_2g016630(Ces)和MTR_7g103590(Ces A1)等纤维素合成酶基因表达水平在初花期显著上升,木质素合成途径中,MTR_1g064090(PAL1)、MTR_1g111240(C4H)和MTR_2g104960(CCR)基因表达量在初花期或盛花期相比分枝期上调表达倍数达到10倍以上。本研究中27个与植物生长发育相关的转录因子在紫花苜蓿不同发育时期差异性表达,其中NAC家族和MYB家族转录因子有18个,也有少量WRKY、BHLH、ERF、C3H等转录因子。【结论】获得‘中苜1号’紫花苜蓿在4个生长发育时期茎的基因表达谱数据,共获得54个差异表达基因,其中稳定上调基因24个,稳定下调基因30个。这些基因很有可能参与紫花苜蓿次生壁的合成调控。