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农业资源研究中心在高寒区紫花苜蓿萌发期冷适应研究中取得进展

  • 转自:遗传与发育生物学研究所官网
  • 日期:2023-05-16
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        苜蓿作为世界上栽培历史最悠久、面积最大、适应性较强的多年生优质牧草,其种子萌发和幼苗生长阶段耐寒性研究备受关注。当前苜蓿萌发期耐寒机理的研究多集中在室内模拟的恒低温胁迫条件下,而针对昼夜温差急剧变化的高寒区苜蓿萌发冷适应的研究较少。以我国呼伦贝尔地区为例,4 月 20 日-5 月 20 日夜间温度可低至 0 ℃ ~ 5 ℃,白天温度大幅上升,可达到 15 ℃ ~ 20 ℃。这种急剧变化的非连续性低温 (夜间低温,昼间适温) 环境中,苜蓿种子萌发和幼苗生长有何特征?萌发期经历何种程度的夜间低温会对苜蓿造成不可逆伤害?当环境温度上升,即低温胁迫缓解后,幼苗选择的生长恢复策略是怎样的?这一系列问题的解决将部分阐明苜蓿适应低温的机理机制。 

  中国科学院遗传发育所农业资源研究中心韩立朴研究组针对高寒地区昼夜温差大的气候特点,研究发现苜蓿萌发期经历随昼夜快速变化的非连续性低温胁迫时,早期幼苗会通过降低自身含水量、增加苯丙氨酸解氨酶活性和黄酮类色素含量等方式适应低温逆境。同时,非连续低温会诱导幼苗根系“缩聚”式生长,形态上主要表现为根长缩短,根直径增加,以积累更多地下部生物量。随着环境温度的回暖,苜蓿幼苗开始恢复生长,“缩聚”式的根系会带给植物更高的干物质积累速率,最终获得更高产量。除此之外,研究也发现了褐藻寡糖 (AOS) 在苜蓿萌发期寒冷适应和恢复生长阶段加强根系生长方面具有促进作用。本研究为指导高寒地区苜蓿草地建植和生产提供了新思路和数据支撑。 

  该研究结果以“Discontinuous low temperature stress and plant growth regulators during the germination period promote roots growth in alfalfa (Medicago sativa L.)”为题于2023年3月29日在线发表于Plant Physiology and Biochemistry杂志,硕士研究生蒋高乾为论文第一作者,韩立朴研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项 (XDA26040101-01)和河北省重点研发计划项目 (21326406D) 的资助。(供稿人:蒋高乾) 

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2023.03.001 

   

  

非连续性低温胁迫和植物生长调节剂 (PGRs) 在紫花苜蓿种子萌发、幼苗早期冷适应和植株生长恢复过程中的作用