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低温和干旱双重胁迫对紫花苜蓿叶片光系统Ⅱ的影响

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草地学报 2024年第4期32卷 1120-1130页

作者：赵尧尧刘美君张政王婕王玉祥安长奇王跳霞新疆农业大学草业学院/西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室/新疆草地资源与生态重点实验室新疆乌鲁木齐830052

新疆紫花苜蓿(Medicago sativa L.)在返青期常遭受低温和干旱双重胁迫。本研究以新疆主栽品种‘新牧4号’为材料,研究低温和干旱双重胁迫对苜蓿叶片光系统II(PSII)的影响。以商业种‘WL525HQ’为对照,进一步分析双重胁迫对不同低温抗性... 详细信息

新疆紫花苜蓿(Medicago sativa L.)在返青期常遭受低温和干旱双重胁迫。本研究以新疆主栽品种‘新牧4号’为材料,研究低温和干旱双重胁迫对苜蓿叶片光系统II(PSII)的影响。以商业种‘WL525HQ’为对照,进一步分析双重胁迫对不同低温抗性的苜蓿PSII具体的影响位点。结果表明:低温下PSII最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ET O/RC)显著降低,OJIP曲线中J点荧光上升,表明低温导致PSII活性下降是由于受体侧和反应中心受损;干旱导致F_(v)/F_(m)显著降低,OJIP曲线中J,K,L点荧光上升且重度干旱导致单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的用于还原Q A的能量(TR O/RC)、单位反应中心耗散掉的能量(DI O/RC)增加,表明干旱导致PSII活性下降是由于PSII供/受体侧、复合体受损及重度干旱PSII反应中心受损;双重胁迫诱导产生的顺-3-乙烯醇可缓解单一胁迫对PSII的伤害程度;在秋眠级较低的‘新牧4号’中,双重胁迫可缓解干旱对PSII供体侧的伤害,在‘WL525HQ’中,双重胁迫可缓解低温对PSII反应中心及受体侧的伤害,同时缓解干旱对PSII供体侧、反应中心的伤害。

关键词：紫花苜蓿 PSII 低温胁迫干旱胁迫双重胁迫

封育对伊犁绢蒿荒漠草地土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的影响

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草业学报 2024年第7期33卷 25-40页

作者：李思媛孙宗玖于冰洁周晨烨周磊郑丽刘慧霞冶华薇新疆农业大学草业学院新疆乌鲁木齐830052 西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830052 新疆草地资源与生态自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830052

明确土壤酶活性及其化学计量特征在封育恢复过程中的变化特征,对揭示土壤养分可利用性随着植被恢复的变化规律及阐明生态系统养分循环机制有重要意义。本研究通过对土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的测定,初步分析了封育6年的蒿类... 详细信息

明确土壤酶活性及其化学计量特征在封育恢复过程中的变化特征,对揭示土壤养分可利用性随着植被恢复的变化规律及阐明生态系统养分循环机制有重要意义。本研究通过对土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的测定,初步分析了封育6年的蒿类荒漠草地对封育措施响应的特征变化。结果表明:1)封育后蒿类荒漠草地0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷、C/P、N/P及土壤亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶,酶活性C/N均无显著变化,而4月各样地β-1,4-葡萄糖苷酶活性及7月玛纳斯样地β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性较对照呈增加趋势;2)封育显著增加了7月玛纳斯样地的C/N及4月各样地酶活性C/P,降低了7月玛纳斯样地酶活性N/P值,封育后4月各样地向量长度均显著增加,且各样地封育前后向量长度均大于45°,表明研究区土壤微生物主要受碳和磷的限制;3)冗余分析表明封育后土壤碳氮磷及其计量特征解释了土壤酶活性及化学计量特征、向量特征变异的56.03%,且结构方程模型显示封育后土壤有机碳极显著影响土壤酶活性及其化学计量特征,表明土壤有机碳可能是影响蒿类荒漠草地土壤酶活性及其化学计量特征的主要因子。

关键词：蒿类荒漠土壤酶活性化学计量特征封育

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低温下紫花苜蓿叶片的光破坏防御作用

草地学报 2024年第5期32卷 1429-1439页

作者：张政刘美君王婕赵尧尧安长奇王跳霞新疆农业大学草业学院西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室新疆草地资源与生态重点实验室新疆乌鲁木齐8320052

低温是影响植物正常生长发育的重要环境因素。本研究以‘新牧4号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Xinmu No.4’)和‘甘农5号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Gannong No.5’)为试验材料,探究低温下紫花苜蓿叶片光破坏防御作用的变化。... 详细信息

低温是影响植物正常生长发育的重要环境因素。本研究以‘新牧4号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Xinmu No.4’)和‘甘农5号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Gannong No.5’)为试验材料,探究低温下紫花苜蓿叶片光破坏防御作用的变化。结果表明,低温下紫花苜蓿叶片的光合速率、最大光化学效率(Fv/Fm)及核心蛋白下降;低温下非光化学淬灭系数(NPQ)降低,环式电子传递(CEF)上调,使用NPQ抑制剂后Fv/Fm显著下降;低温下交替氧化酶(AOX)呼吸速率以及蛋白含量降低,但AOX呼吸的占比升高,AOX抑制剂和光呼吸抑制剂的施用均加重Fv/Fm的下降;低温下超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛含量上升,抗坏血酸酶(APX)活性上升。低温下NPQ被抑制,CEF的上调弥补了NPQ作用的下降从而保护叶片减少光破坏;AOX增加电子分流从而维持光呼吸正常运作;低温下活性氧的清除主要依靠APX,但仍有大量活性氧产生使光系统受到损伤,引起光抑制。

关键词：紫花苜蓿光破坏防御作用低温光抑制

氮肥与复硝酚钠复配施用对紫花苜蓿生理特性及种子产量的影响

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草地学报 2024年第5期32卷 1471-1478页

作者：杨静隋晓青王鑫尧石国庆李浩天王玉祥吉尔尔格孙凌子寅张树振陈述明新疆农业大学草业学院西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室新疆草地资源与生态重点实验室新疆乌鲁木齐830052

本试验以‘新牧4号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Xinmu No.4’)为试验材料,研究在盛花期喷施氮肥(N)、复硝酚钠(CSN)、氮肥和复硝酚钠复配(N+CSN)对紫花苜蓿生理特性、种子产量及产量构成因子的影响,发现喷施N,CSN,N+CSN能够提高紫... 详细信息

本试验以‘新牧4号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Xinmu No.4’)为试验材料,研究在盛花期喷施氮肥(N)、复硝酚钠(CSN)、氮肥和复硝酚钠复配(N+CSN)对紫花苜蓿生理特性、种子产量及产量构成因子的影响,发现喷施N,CSN,N+CSN能够提高紫花苜蓿叶片可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白含量、SOD、POD和CAT活性。喷施N+CSN优于单施N和CSN,其中,N+CSN显著提高紫花苜蓿二级分枝数/生殖枝、荚果数/花序、种子数/荚果和千粒重,从而提高种子产量;与对照相比,单施N和CSN后种子产量提高了6.84%~38.49%,N+CSN施用后种子产量提高了44.39%~57.76%。根据相关性分析,不同处理下种子产量与可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量,以及SOD、POD和CAT活性、千粒重、种子数/荚果、荚果/花序、小花数/花序、结荚率、二级分枝数/生殖枝都呈显著正相关关系。综上所述,隶属函数综合分析得出N+T2(0.5%N+6 mg·L^(-1)CSN)是提高种子产量和优化种子产量构成因子最优组合。

关键词：紫花苜蓿氮肥复硝酚钠生理特性种子产量

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萹蓄两种异型种子萌发及幼苗的生长特性

草业科学 2024年

作者：高悦秦启娟严佳玥崔静怡魏岩新疆农业大学草业学院/新疆草地资源与生态自治区重点实验室/西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室

萹蓄(Polygonum aviculare)为蓼科一年生草本植物，是潜在的草坪绿化资源。萹蓄种子具有二型性：夏季产生黑色小种子，秋季产生棕色大种子。为探究萹蓄异型种子幼苗在大小以及生物量分配模式方面是否存在差异。本研究采用野外盆栽试验... 详细信息

萹蓄(Polygonum aviculare)为蓼科一年生草本植物，是潜在的草坪绿化资源。萹蓄种子具有二型性：夏季产生黑色小种子，秋季产生棕色大种子。为探究萹蓄异型种子幼苗在大小以及生物量分配模式方面是否存在差异。本研究采用野外盆栽试验与实验室试验相结合的方法，研究萹蓄两种形态种子的萌发与幼苗生长特性。结果表明：1)新成熟棕色种子的萌发率显著高于黑色种子(P 生态适应策略，最大限度地保障种群的成功。

关键词：萹蓄异型种子萌发幼苗子叶生物量根冠比

低温和干旱双重胁迫对紫花苜蓿叶片光系统II的影响

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草地学报 2024年

作者：赵尧尧刘美君张政王婕王玉祥安长奇王跳霞新疆农业大学草业学院西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室新疆草地资源与生态重点实验室

新疆紫花苜蓿(Medicago sativa L.)在返青期常遭受低温和干旱双重胁迫。本研究以新疆主栽品种‘新牧4号’为材料，研究低温和干旱双重胁迫对苜蓿叶片光系统II(PSII)的影响。以商业种‘WL525HQ’为对照，进一步分析双重胁迫对不同低温抗... 详细信息

新疆紫花苜蓿(Medicago sativa L.)在返青期常遭受低温和干旱双重胁迫。本研究以新疆主栽品种‘新牧4号’为材料，研究低温和干旱双重胁迫对苜蓿叶片光系统II(PSII)的影响。以商业种‘WL525HQ’为对照，进一步分析双重胁迫对不同低温抗性的苜蓿PSII具体的影响位点。结果表明：低温下PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ETO/RC)显著降低，OJIP曲线中J点荧光上升，表明低温导致PSII活性下降是由于受体侧和反应中心受损；干旱导致Fv/Fm显著降低，OJIP曲线中J、K、L点荧光上升且重度干旱导致单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(TRO/RC)、单位反应中心耗散掉的能量(DIO/RC)增加，表明干旱导致PSII活性下降是由于PSII供/受体侧、复合体受损及重度干旱PSII反应中心受损；双重胁迫诱导产生的顺-3-乙烯醇可缓解单一胁迫对PSII的伤害程度；在秋眠级较低的‘新牧4号’中，双重胁迫可缓解干旱对PSII供体侧的伤害，在‘WL525HQ’中，双重胁迫可缓解低温对PSII反应中心及受体侧的伤害，同时缓解干旱对PSII供体侧、反应中心的伤害。

关键词：紫花苜蓿 PSII 低温胁迫干旱胁迫双重胁迫

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萹蓄两种异型种子萌发及幼苗的生长特性

草业科学 2024年第7期41卷 1660-1667页

作者：高悦秦启娟严佳玥崔静怡魏岩新疆农业大学草业学院/新疆草地资源与生态自治区重点实验室/西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830052

萹蓄(Polygonum aviculare)为蓼科一年生草本植物,是潜在的草坪绿化资源。萹蓄种子具有二型性:夏季产生黑色小种子,秋季产生棕色大种子。为探究萹蓄异型种子幼苗在大小以及生物量分配模式方面是否存在差异。本研究采用野外盆栽试验与实... 详细信息

萹蓄(Polygonum aviculare)为蓼科一年生草本植物,是潜在的草坪绿化资源。萹蓄种子具有二型性:夏季产生黑色小种子,秋季产生棕色大种子。为探究萹蓄异型种子幼苗在大小以及生物量分配模式方面是否存在差异。本研究采用野外盆栽试验与实验室试验相结合的方法,研究萹蓄两种形态种子的萌发与幼苗生长特性。结果表明:1)新成熟棕色种子的萌发率显著高于黑色种子(P生态适应策略,最大限度地保障种群的成功。

关键词：萹蓄异型种子萌发幼苗子叶生物量根冠比

甜菜碱对低温下苜蓿种子萌发中呼吸电子传递的影响

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草地学报 2024年第3期32卷 763-771页

作者：王婕刘美君赵尧尧张政卫丹丹龚梁祝胡轩铭新疆农业大学草业学院西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室新疆草地资源与生态重点实验室新疆乌鲁木齐830052 忻州师范学院山西忻州034000

呼吸作用是种子萌发的唯一能量来源。本研究以‘新牧4号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Xinmu No.4’)为试验材料,探究了甜菜碱对低温下苜蓿萌发种子呼吸电子传递的影响。结果表明:低温抑制苜蓿种子的发芽率,但没有终止种子萌发进程;... 详细信息

呼吸作用是种子萌发的唯一能量来源。本研究以‘新牧4号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Xinmu No.4’)为试验材料,探究了甜菜碱对低温下苜蓿萌发种子呼吸电子传递的影响。结果表明:低温抑制苜蓿种子的发芽率,但没有终止种子萌发进程;延长萌发时间,最终种子的萌发率与20℃下无差异。外施15 mmol·L^(-1)甜菜碱提高了低温下种子发芽率、发芽势、发芽指数,缩短低温下种子全部萌发的时间从而促进种子萌发,且温度越低,促进作用越大。甜菜碱提高了低温下种子呼吸速率,产生ATP的细胞色素C氧化酶呼吸速率及其在总呼吸中的占比显著增加,保证了苜蓿种子萌发所需的能量。此外,甜菜碱增加了交替氧化酶呼吸速率,减少了活性氧的产生,并且提高了苜蓿种子内SOD,POD,CAT活性,从而减少了H_(2)O_(2)的积累,有效缓解低温下种子的氧化伤害,维持低温下苜蓿种子较高的萌发速度,缩短萌发时间。

关键词：紫花苜蓿低温胁迫甜菜碱种子萌发呼吸电子传递

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基于转录组测序的狗牙根抗旱根系关键代谢途径分析

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草业学报 2024年第4期33卷 186-198页

作者：李硕李培英孙宗玖李雯新疆农业大学草业与环境科学学院新疆乌鲁木齐830052 新疆草地资源与生态自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830052 西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830052

根系是狗牙根响应干旱胁迫的重要器官,其响应不同程度干旱的分子机制有待进一步明确。以抗旱(C138)和敏旱(C32)2个狗牙根基因型为材料,对其正常灌溉(土壤相对含水量为田间持水量的80%~90%)、中度干旱(50%~60%)及重度干旱(20%~30%)下的... 详细信息

根系是狗牙根响应干旱胁迫的重要器官,其响应不同程度干旱的分子机制有待进一步明确。以抗旱(C138)和敏旱(C32)2个狗牙根基因型为材料,对其正常灌溉(土壤相对含水量为田间持水量的80%~90%)、中度干旱(50%~60%)及重度干旱(20%~30%)下的根系进行取样,基于Illumina高通量测序平台进行转录组测序,共获得43581条单基因,有33025条得到注释。结果表明,与正常灌溉相比,中度及重度干旱下C138共7537个差异基因表达,其中上调1164个,下调6373个;C32有6731个差异基因表达,其中上调4304个,下调2427个。Top20 GO富集分析发现,中度干旱下C138主要富集于氧化还原酶活性、碳水化合物代谢和纤维素结合等,重度干旱下C138主要富集于磷酸代谢及蛋白磷酸化等,C32主要富集于过氧化物酶活性、氧化应激反应等;KEGG Pathway富集分析发现中度干旱下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成和氮代谢途径;C32主要富集在氧化磷酸化、三羧酸循环(TCA)、核糖体和碳代谢途径;重度干旱胁迫下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、花生四烯酸代谢、核糖体酶途径;C32主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成途径。总体而言,狗牙根中度干旱胁迫基因表达响应主要与氧化反应有关,重度干旱胁迫主要与Ca2+通路、脱落酸(ABA)信号通路和谷胱甘肽代谢有关,因而谷胱甘肽代谢可能是狗牙根响应干旱的主要KEGG通路。且与C32相比,C138响应干旱胁迫时有更多的钙依赖性蛋白激酶相关基因表达,因而抗旱性能更强。综上,谷胱甘肽代谢和MYB转录因子相关基因可能是狗牙根抗旱的关键,可作为其干旱胁迫基因研究的首选。

关键词：干旱胁迫狗牙根根系转录组