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苜蓿属物种分类研究进展

草业学报 2022年第11期31卷 191-203页

作者：刘志鹏任广朋兰州大学草地农业科技学院草地农业生态系统国家重点实验室甘肃兰州730020 兰州大学生态学院草地农业生态系统国家重点实验室甘肃兰州730020

结合物种的多个概念,综述了国内外苜蓿属植物分类的意义和混乱的现状,统计了我国13个苜蓿属物种的名称和特性,详细总结了全球约90个苜蓿属物种的名称、生活型、染色体数目、授粉方式和自然分布等,以及苜蓿属内14个组和10个亚组的划分、... 详细信息

结合物种的多个概念,综述了国内外苜蓿属植物分类的意义和混乱的现状,统计了我国13个苜蓿属物种的名称和特性,详细总结了全球约90个苜蓿属物种的名称、生活型、染色体数目、授粉方式和自然分布等,以及苜蓿属内14个组和10个亚组的划分、不同物种间的分子进化关系、苜蓿属的地理起源,并进一步解释了紫花苜蓿复合体内部不同亚种之间的遗传关系。提出了在深入理解物种概念的基础上鉴定苜蓿属物种的方法,建议广泛收集全球苜蓿属种质资源,采用分子进化等手段进一步理清苜蓿属内组间和物种间的进化关系,以期为今后的苜蓿属植物分类和紫花苜蓿杂交育种提供参考。

关键词：苜蓿属分类物种紫花苜蓿复合体系统进化

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紫花苜蓿栽培技术要点

农村新技术 2024年第3期 8-10页

作者：寇亚玲新疆昌吉州阜康市九运街镇农业(畜牧业)发展服务中心 831501

紫花苜蓿为豆科苜蓿属多年生草本植物,被称为“牧草之王”,是重要的饲料作物。紫花苜蓿具有抗逆性强、耐寒、耐旱、产量高等特点,初花期植株粗蛋白含量高达20%,特别适合喂养牛、羊、马等家畜,能在一定程度上减少养殖的饲料成本,促进畜... 详细信息

紫花苜蓿为豆科苜蓿属多年生草本植物,被称为“牧草之王”,是重要的饲料作物。紫花苜蓿具有抗逆性强、耐寒、耐旱、产量高等特点,初花期植株粗蛋白含量高达20%,特别适合喂养牛、羊、马等家畜,能在一定程度上减少养殖的饲料成本,促进畜牧养殖业的发展。以下介绍紫花苜蓿栽培的技术要点,供种植户参考。

关键词：紫花苜蓿畜牧养殖业牧草之王苜蓿属饲料作物多年生草本植物种植户栽培技术要点

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基于叶绿体基因组分析我国苜蓿属植物演化路径

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生态学报 2022年第15期42卷 6125-6136页

作者：王晓娟董文攀周世良上海科技馆上海自然博物馆自然史研究中心上海200127 北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 中国科学院植物研究所系统与进化植物学国家重点实验室北京100093

全球苜蓿属植物约87种,我国有15种,大多为广布种,可生活在不同的生境当中。该属植物由于荚果等形态变异复杂,繁育系统多样,其进化历史一直是本领域关注的热点问题之一。随着分子生态学的发展,利用基因组学的方法解决生态学问题不断报道... 详细信息

全球苜蓿属植物约87种,我国有15种,大多为广布种,可生活在不同的生境当中。该属植物由于荚果等形态变异复杂,繁育系统多样,其进化历史一直是本领域关注的热点问题之一。随着分子生态学的发展,利用基因组学的方法解决生态学问题不断报道,但目前我国苜蓿属物种的叶绿体基因组数据缺乏,有关其演化路径的研究尚少有开展。为此,选取了我国苜蓿属10个代表物种和胡卢巴属1种,测序比较其叶绿体基因组结构特征,基于叶绿体基因组和核ITS序列构建分析其系统发育关系,并结合物种地理分布生境特征探究我国苜蓿属植物的演化路径。结果显示,以上苜蓿属植物的叶绿体基因组大小为121—127 kb,均为非典型的“四区”结构,缺失反向重复区。在10个苜蓿属物种的叶绿体基因组中共检测到1,273个SSR位点,这些SSR位点可以作为潜在的分子标记用于我国苜蓿属植物资源的鉴定。供试苜蓿属物种的叶绿体基因组共发生6次基因倒位。天蓝苜蓿的2个倒位发生在基因atpB到ycf3、ndhC到trnL^(UAA)之间的区域;青海苜蓿和花苜蓿的叶绿体基因组共享4个倒位,分别位于基因psbM到psaA、ndhB到trnN^(GUU)、ndhB到rpoA以及clpP到rpl20区间。天蓝苜蓿中还存在clpP、rpoC1和atpF基因内含子的丢失现象。基于叶绿体基因组及ITS序列构建的苜蓿属系统发育关系,支持传统上将苜蓿属划分为紫苜蓿组、南苜蓿组、阔荚苜蓿组和天蓝苜蓿组的分类处理。其中,直果胡卢巴、单花胡卢巴与毛荚苜蓿形成一支,位于系统树的基部,支持中国苜蓿属和胡卢巴属之间存在过渡类型“类苜蓿植物”的观点。分析我国苜蓿属植物的分化原因可能与这些物种的生境有关,特别是年平均温度可能是导致苜蓿物种分化的决定性因素。

关键词：苜蓿属叶绿体基因组结构变异系统发育生态进化

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苜蓿属及其近缘属叶绿体基因组进化研究

苜蓿属及其近缘属叶绿体基因组进化研究

作者：吴双兰州大学

学位级别：硕士

苜蓿属(Medicago)及其近缘属胡卢巴属(Trigonella)和草木樨属(Melilotus)均属豆科(Fabaceae)蝶形花亚科(Papilionoideae)车轴草族(Triolieae),该族固定嵌套在蝶形花亚科的反向重复区缺失类群(Inverted Repeat Lacking Clade,IRLC)内。这三个属的物种均为全球性栽培、适应性广泛且品质十分优良的重要豆科经济作物。长期以来,科学家们对这三个属的研究主要集中在其作为全球重要牧草的经济价值、固氮肥田的生态价值和种间关系,系统研究其叶绿体基因组进化的成果少之又少。此外,虽然大多数光合被子植物的叶绿体基因组在基因含量和顺序上高度保守,但在豆科,尤其是蝶形花亚科的反向重复区缺失类群中,广泛的基因组重排已被报道。目前有两种假说,分别为反向重复(IR)的缺失和重复序列含量的增加影响了叶绿体基因组的稳定性。然而,这在IRLC物种中尚未明晰。基于以上科学问题,本研究对覆盖这3个属20个物种的75个个体进行叶绿体基因组的组装及注释,从比较基因组学的角度出发,利用生物信息学手段对苜蓿属及其近缘属叶绿体基因组的进化进行了全面且深入地研究。本论文不仅研究了其叶绿体基因组的基本特征,还细致而全面地探索了其结构变异,从多个体水平上研究了这20个物种的叶绿体基因组结构变异与重复元件之间的关系。研究结果表明,IRLC物种的IR重获并不能保证其叶绿体基因组的稳定性。相反,重复序列介导的非法重组是导致叶绿体基因组不稳定的主要机制,这与近期在其它被子植物谱系中的发现相一致。本研究中的发现突出了重复序列在影响IRLC物种叶绿体基因组的稳定性方面所发挥的重要作用。具体研究成果如下:(1)完成了这20个物种75个个体叶绿体基因组的组装与注释,得到了高质量的基因组数据。组装及注释结果表明,它们的叶绿体基因组全长在121,043bp到142,713 bp之间,除去多余的基因拷贝,注释基因的数目为110或111个,其中包括75或76个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因,GC含量为33.6%到34.1%。(2)发现了除在小苜蓿中首次报道外的第2个独立的IRLC物种的IR重获案例(细齿草木樨(Melilotus dentata),约15 kb)。这个重获的IR包括10个编码基因:ycf1基因、在种子植物中较为保守的4个rRNA基因(4.5S、5S、16S和23S rRNA)和5个tRNA基因(trnR-ACG,trnN-GUU,trnA-UGC,trnIGAU和trnV-GAC)。(3)在这20个物种新组装的75个叶绿体基因组中检测到大量的结构变异和重复序列。其中,结构变异包括三个反向重复区的重获、两个假基因化、三个基因丢失、四个内含子丢失、两个内含子重获、两个tRNA的复制以及十个反转。另外,本研究在不同个体中鉴定到了长度范围在3604 bp到8179 bp之间的重复序列(分散重复和串联重复),占到其全叶绿体基因组的2.98%到6.39%。值得注意的是,叶绿体基因组的重复序列总含量与重排程度之间呈显著正相关(R=0.77,P0.04)和16个高度分化的非编码区域(Pi>0.1),将来或可用于新的分子标记的开发。(5)accD、clpP和ycf1基因的编码序列(Pi>0.04)及其周围非编码基因间区(Pi>0.1)均为突变热点,可视为三个局部超突变区域。非同义(nonsynonymous,dN)和同义(synonymous,dS)替换速率分析结果表明,accD、clpP和ycf1基因的dN和dS替代率相较于较保守基因matK和rbcL明显增加。此外,这3个基因的CDS(coding sequences)长度与matK和rbcL基因相比存在高度的变异,且可以解释为由串联重复的插入所导致。值得注意的是,以这三个替代率加速基因为中心的三个局部超突变区域的重复序列含量也显著高于除去这三个区域以外的其它叶绿体基因组序列的重复序列含量(P苜蓿属及其近缘属物种叶绿体基因组的进化提供了更加全面的认识,并为进一步研究豆科叶绿体基因组的进化提供宝贵的基因组资源。

关键词：苜蓿属胡卢巴属草木樨属反向重复区缺失类群(IRLC) 叶绿体基因组进化基因组重排重复序列基因替代率

紫花苜蓿窄叶突变体narrow leaf分离鉴定及苜蓿属热激转录因子基因家族分析

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紫花苜蓿窄叶突变体narrow leaf分离鉴定及苜蓿属热激转录因子基...

作者：刘思男中国农业科学院

学位级别：硕士

光合作用为人类和其他生物提供了氧气、食物、纤维、燃料以及其他产品。陆地上生活的大部分植物进行的光合作用通常都是在叶片中进行的,因此,叶片的大小和形状会对光合作用效率产生重要影响,进而影响植物的生长发育和生物量。紫花苜蓿... 详细信息

光合作用为人类和其他生物提供了氧气、食物、纤维、燃料以及其他产品。陆地上生活的大部分植物进行的光合作用通常都是在叶片中进行的,因此,叶片的大小和形状会对光合作用效率产生重要影响,进而影响植物的生长发育和生物量。紫花苜蓿不仅在全世界范围内被人们广泛种植,同时也因为其粗蛋白含量高而闻名。叶片是紫花苜蓿粗蛋白的主要来源,它不仅是牧草产量的构成因子,也被认为是衡量牧草品质好坏的重要标准。目前关于紫花苜蓿叶片发育的研究,主要集中在复叶发育方面,但是对于紫花苜蓿叶片大小的研究还比较少。前期,课题组在实验室温室中发现了一株叶片明显变窄的紫花苜蓿突变体,命名为narrow leaf(nl),该突变体在整个营养生长时期和生殖生长期都表现出叶片变窄的表型,具有研究紫花苜蓿叶片大小相关分子机制的潜力。本研究首先通过表型观察,发现nl突变体不仅叶片变窄,而且叶片长度缩短、花瓣变窄以及株高降低。为了了解导致叶片变小的细胞学原因,我们对叶片进行了透明处理实验,发现与紫花苜蓿野生型(WT)相比,nl突变体的叶片的细胞数目明显减少,表明细胞数目减少是造成叶片变小的细胞学原因。通过对野生型和nl突变体进行转录组测序,并对测序数据的Q30碱基质量百分比、比对(mapping)效率以及样品皮尔逊相关系数进行分析,结果发现测序数据质量较高。采用FDR(即矫正后的P值)苜蓿叶片大小调控的潜在分子机制,为后期挖掘或者定位叶片大小相关基因提供了理论参考。此外,过高的土壤盐分一直被人们认为是农业中最重要的问题之一,是影响植物生长发育以及生物量的最重要的限制因素之一。热激转录因子(HSF)能够对高盐、高温、干旱、重金属、辐射等多种非生物胁迫产生响应,在提高植物的耐逆能力方面发挥着重要作用。本研究基于已完成基因组测序的紫花苜蓿、蒺藜苜蓿、南苜蓿以及花苜蓿,对苜蓿属的HSF基因家族进行了全基因组鉴定,分析了其系统进化关系、内含子数目和相位、结构域和保守基序以及环境选择压力。通过分析转录组测序数据进一步研究了紫花苜蓿HSF基因在盐胁迫下的表达模式,并在此基础上重点挖掘可能参与盐胁迫响应的HSF基因,为培育紫花苜蓿优良耐盐品种提供了理论上的依据。

关键词：紫花苜蓿窄叶转录组测序苜蓿属热激转录因子

苜蓿属植物苗期耐盐指标筛选及耐盐性综合评价

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植物资源与环境学报 2018年第2期27卷 46-56页

作者：田小霞毛培春张琳郭强孟林北京市农林科学院北京草业与环境研究发展中心北京100097

通过Hoagland营养液培养法,对苜蓿属(Medicago Linn.)15种植物132份样本幼苗进行Na Cl[0(对照)、3、5、7和9 g·L-1Na Cl]胁迫处理,测定了幼苗存活率(SR)、幼苗生长速率(GR)、叶片叶绿素含量(Chl)、苗高(SH)、叶片相对电导率(REC)、单... 详细信息

通过Hoagland营养液培养法,对苜蓿属(Medicago Linn.)15种植物132份样本幼苗进行Na Cl[0(对照)、3、5、7和9 g·L-1Na Cl]胁迫处理,测定了幼苗存活率(SR)、幼苗生长速率(GR)、叶片叶绿素含量(Chl)、苗高(SH)、叶片相对电导率(REC)、单株干质量(DW)和单株绿叶数(NGL)的变化;以这7个指标的耐盐系数为基础,运用主成分分析和隶属函数分析,结合耐盐性综合评价值(D)及聚类分析对各样本的耐盐性进行了综合评价和归类;并采用逐步回归分析建立了耐盐性预测回归方程。结果表明:经Na Cl胁迫处理后,供试样本的SR、GR、Chl、SH、DW和NGL值均低于对照,仅REC值高于对照。不同样本7个指标的耐盐系数均存在明显差异,且7个指标的耐盐系数间均存在不同程度的相关性;SR、GR、Chl、SH、REC、DW和NGL的耐盐系数分别为0.394~0.926、0.147~0.886、0.393~0.913、0.272~0.896、1.136~4.120、0.293~0.961和0.283~0.975,其中,各指标耐盐系数最高的样本分别为10173、4187、4587、4799、10173、3172和4570,耐盐系数最低的样本分别为3754、4818、3773、4600、3803、4607和4818。主成分分析结果表明:前4个主成分的贡献率分别为45.656%、26.024%、9.637%、8.236%,累计贡献率达89.553%;其中,第1主成分的主要作用因子为SH、DW和NGL,第2主成分的主要作用因子为SR和GR。根据D值由大至小排序,供试132份样本可分为强耐盐型(22份样本)、中耐盐型(39份样本)、弱耐盐型(59份样本)和敏盐型(12份样本)4类,与聚类分析结果总体一致。其中,样本10173的D值最大,耐盐性最强;样本3754的D值最小,耐盐性最弱。通过逐步回归分析,获得回归方程Y=-0.353+0.471X_(Chl)-0.367X_(NGL)+0.197X_(SH)+0.094X_(REC)(R2=0.971),表明Chl、NGL、SH和REC 4个指标对供试样本的耐盐性有显著影响。研究结果显示:供试132个样本的耐盐性差异明显,同种植物不同样本间的耐盐性也存在差异;在相同的实验条件下,可采用Chl、NGL、SH和REC4个指标对苜蓿属植物苗期的耐盐性进行预测。

关键词：苜蓿属苗期 NaCl胁迫耐盐指标耐盐系数耐盐性

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苜蓿属植物分类研究进展分析

草地学报 2009年第5期17卷 680-685页

作者：卢欣石北京林业大学北京市教育委员会共建实验室北京100083

回顾了近百年世界苜蓿属(MedicagoL.)植物分类的不同结果和演变历程,重点讨论了中国和西方学者对苜蓿属植物分类系统的主要分歧。依据中国学者的分类系统,苜蓿(Medicago sativaLinn)、胡卢巴(Cermmon Fe-nupreek)、扁蓿豆(Huthenian med... 详细信息

回顾了近百年世界苜蓿属(MedicagoL.)植物分类的不同结果和演变历程,重点讨论了中国和西方学者对苜蓿属植物分类系统的主要分歧。依据中国学者的分类系统,苜蓿(Medicago sativaLinn)、胡卢巴(Cermmon Fe-nupreek)、扁蓿豆(Huthenian medica)、黑荚豆(Medicago varia Martyn)等植物种被分别归属于苜蓿属、胡卢巴属(TrigonellaL.)、扁蓿豆属(MelissitusMedik.)和黑荚豆属(Turucania),按照西方学者的分类系统,均被列入苜蓿属,并提出紫花苜蓿(Medicago sativa)复合体的概念,将紫花苜蓿、黄花苜蓿(Medicago falcata)、杂花苜蓿(Medi-cago Httyenica(Lnn.)Trautv)同归为紫花苜蓿亚种。文章建议为了充分挖掘中国苜蓿种质资源的优势,发挥优异基因的改良作用,有必要对中国目前的遗传资源基因库的现状和分类系统在分子水平上进行复核和探讨。

关键词：苜蓿属植物分类

苜蓿属和草木樨属种质资源亲缘关系的过氧化物酶分析

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新疆农业科学 2016年第3期53卷 523-532页

作者：陈立强边艳霞马春晖徐利明赵浩波杨浩宏塔里木大学动物科学学院/塔里木畜牧科技兵团重点实验室新疆阿拉尔843300 塔里木大学后勤管理处.新疆阿拉尔843300 石河子大学动物科技学院新疆石河子832000

【目的】分析苜蓿属和草木樨属种质资源的亲缘关系,提高两属植物远缘杂交的可预见性。【方法】以苜蓿属（Medicago）3个种和草木樨属（Melilotus）2个种共20份种质资源为材料,用过氧化物酶电泳技术对其亲缘关系进行分析。【结果】苜蓿... 详细信息

【目的】分析苜蓿属和草木樨属种质资源的亲缘关系,提高两属植物远缘杂交的可预见性。【方法】以苜蓿属（Medicago）3个种和草木樨属（Melilotus）2个种共20份种质资源为材料,用过氧化物酶电泳技术对其亲缘关系进行分析。【结果】苜蓿属材料间、草木樨属材料间、苜蓿属和草木樨属材料间的酶带相似率分别介于30.00%~83.33%、33.33%~100.00%和0%~44.44%,相似系数分别介于0.417~0.917、0.667~1.000和0.083~0.667。供试材料在相似系数0.402处可聚为2类,草木樨属材料为一类,苜蓿属材料为一类。与草木樨属相比,苜蓿属材料在主成分分析图中的位置相对分散,遗传变异水平较高。【结论】部分远缘种质资源的酶带相似程度较高,亲缘关系较近,杂交成功的可能性较大。

关键词：苜蓿属草木樨属过氧化物酶亲缘关系远缘杂交

利用SSR及ISSR分子标记研究苜蓿属及其近缘植物的亲缘关系

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中山大学学报（自然科学版） 2014年第1期53卷 113-120页

作者：李飞飞羊海军崔大方中央民族大学生命与环境科学学院北京100081 华南农业大学公共基础实验教学中心广东广州510642 华南农业大学林学院广东广州510642

利用30对SSR引物和12个ISSR引物对苜蓿属(Medicago)及其近缘植物共11个物种的亲缘关系进行研究。通过遗传多样性研究及UPGMA聚类分析显示,"阔荚类群"(subgen.Platycapos)的4个种在两种分子标记下都聚为一支,符合其相似的形态学特征;"阔... 详细信息

利用30对SSR引物和12个ISSR引物对苜蓿属(Medicago)及其近缘植物共11个物种的亲缘关系进行研究。通过遗传多样性研究及UPGMA聚类分析显示,"阔荚类群"(subgen.Platycapos)的4个种在两种分子标记下都聚为一支,符合其相似的形态学特征;"阔荚类群"在SSR分子标记中与胡卢巴属(Trigonella)聚成一支,网脉胡卢巴(T.cancellata)在ISSR分子标记中聚在"阔荚类群"中;两种分子标记中,"紫花苜蓿复合体"(Medicago sativa complex)3个种间的遗传距离都最短;南苜蓿(M.polymorpha)在两种分子标记下的聚类结果有所不同,SSR分子标记下与胡卢巴属的亲缘关系更近。研究说明苜蓿属与胡卢巴属具有很近的亲缘关系,苜蓿属内不同物种与胡卢巴属的亲缘关系有远有近,其中苜蓿属中的"阔荚类群"与胡卢巴属的关系最近,苜蓿属中其他物种与胡卢巴属的亲缘关系较远。

关键词：苜蓿属近缘植物分子标记亲缘关系