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紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是豆科多年生栽培牧草,在世界范围内广泛种植。由于其具有较高的蛋白含量及营养价值,在畜牧产业中也占有极其重要的地位。在我国苜蓿种植生产的过程中,低温是主要限制性因素。紫花苜蓿在逆境条件下能够利用根瘤菌进行生物固氮,从而对逆境敏感。为了解根瘤菌共生对紫花苜蓿抗寒性的影响,选取雷达克之星(Medicago sativa CV. Ladak+)紫花苜蓿品种为试验材料,经不同根瘤菌处理(接种根瘤菌并激活NA、接种根瘤菌不激活NI、不接种根瘤菌NN),研究低温(-6℃)冻害胁迫下不同胁迫程度(0h、2h、4h、6h、8h、10h)苜蓿幼苗的复水成活率及生理指标的变化,试验研究结果如下:1.在-6℃低温下胁迫处理8小时,植株幼苗成活率仅为2.5%,表明-6℃8h为该试验苜蓿的临界致死点。随着胁迫程度的加强,苜蓿幼苗复水存活率逐渐减少,其抗寒能力表现为接种根瘤菌并激活>接种根瘤菌不激活>不接种根瘤菌,且接种根瘤菌苜蓿抗寒性显著高于不接种根瘤菌苜蓿,结果表明根瘤菌共生对苜蓿抗寒性产生了积极的效应。2.低温胁迫下,苜蓿膜透性增大,胞内溶质外渗增加,电导率增大。初始,苜蓿电导率随胁迫强度加强缓慢增加,超过植物修复平衡点,电导率迅速增加。NA对环境较敏感,电导率增大的处理时间点最晚,耐受胁迫时间最长,NI、NN次之。NI电导率随胁迫强度增加幅度小于NN。根瘤菌共生能够在一定程度上增强紫花苜蓿对逆境的敏感性,迅速对逆境作出反应,通过自我调节来降低或消除可能的危害。3.冻害胁迫下苜蓿地下部分POD活性高于地上部分POD活性,地下部分对逆境最先产生反应。胁迫开始时环境变化负向影响POD活性,NA-POD活性降幅较小,适应性较强。一段时间后植物产生应对机制,POD活性增高,随着胁迫程度加深,POD活性增高或降低。害冻胁迫下,NA-POD活性变化幅度较小,耐受胁迫时间较长。4.冻害胁迫对地上部分SOD活性的影响较大,三个处理中NA-SOD活性最强。NA地下部分耐受胁迫时间较长,NI-SOD活性变化幅度较小,NN-SOD变化幅度较大。5.苜蓿地下部分与地上部分MDA含量随胁迫时间增加逐渐增加。地下部分MDA含量在较长胁迫时间下开始增加,地上部分中则变化较为迅速。NA地下部分MDA含量达到最大值时间点晚于NI、NN。地上部分MDA含量水平:NN>NI>NA。NA-MDA含量水平最低,NN-MDA含量水平最高。6.紫花苜蓿地下部分,NA-CAT活性受逆境影响较小,且后期表现出较强的抗性。地上部分CAT活性水平:NA>NI>NN。接种根瘤菌苜蓿在逆境下具有更高的CAT活性水平,根瘤菌激活苜蓿表现出更强的抗寒性。7.在一定胁迫强度下,紫花苜蓿地下部分和地上部分游离脯氨酸含量逐渐升高。NA、NI、NN游离脯氨酸含量变化差异性不大,且NA、NI游离脯氨酸含量水平均大于NN。冻害胁迫下,接种根瘤菌苜蓿表现出较高的渗透调节能力。8.低温胁迫下苜蓿地下部分可溶性蛋白含量NA、NI变化趋势相同,地上部分NI、NN变化趋势基本相同。NA地上部分和地下部分可溶性蛋白含量随胁迫程度加深而增加,但变化幅度较小。接种根瘤菌并激活苜蓿可溶性蛋白含量受胁迫影响较小,变化幅度较小。9.未胁迫处理,苜蓿植株可溶性糖含量NA最大,NI、NN次之。一定胁迫程度下,随时间的增加,可溶性糖含量增加。处理6h时,NA、NI、NN地下部分可溶性糖含量呈显著性差异(p<0.05),NA地下部分可溶性糖含量最高,NI、NN次之。地上部分可溶性糖含量水平:NI>NA>NN。接种根瘤菌可提高正常生长苜蓿可溶性糖含量。相同胁迫程度下,接种根瘤菌苜蓿可溶性糖含量较高。接种根瘤菌并激活显著增加冻害胁迫下苜蓿地下部分可溶性糖含量。根据试验研究结果可得出以下结论:(1)-6℃冻害胁迫下雷达克之星苜蓿品种的临界致死点是8h;(2)根瘤菌共生有利于逆境下苜蓿的生长;(3)同等处理条件下,接种根瘤菌苜蓿与对照相比,渗透调节能力、非酶抗氧化物含量以及抗氧化酶的活性增加,叶片电导率变化、脂质过氧化反应降低,对苜蓿抗寒性具积极作用;(4)与对照相比,接种根瘤菌并激活苜蓿抗寒性明显高于仅接种根瘤菌苜蓿。