越冬紫花苜蓿根系性状与秋眠性的关系及其抗寒效应

摘要：

【目的】秋眠是紫花苜蓿（Medicago sativa）对晚秋生长环境变化的一种适应性反应，根系是紫花苜蓿越冬的主要功能器官，秋眠性与其越冬具重要关联，但对于如何通过根系性状的越冬特征来实现抗寒效应，仍不清楚。文章中从根系性状越冬反应的角度，探究秋眠性对紫花苜蓿抗寒性的作用过程。【方法】采用11个标准秋眠级紫花苜蓿品种为材料，以紫花苜蓿在中国适宜分布区中较为寒冷的中温带地区为例，通过标准主轴分析（standardized major axis，SMA）等方法，研究不同秋眠级紫花苜蓿各根系性状在越冬过程的差异化响应及其异速生长关系，进一步采用偏最小二乘回归（partial least squares regression，PLSR）等方法，研究不同秋眠型紫花苜蓿通过根系策略来实现其抗寒效应的关键作用因子。【结果】（1）随着秋眠性的减弱（即秋眠级提高），越冬紫花苜蓿根颈直径和侧根数显著减小（P＜0.05），秋眠性较强的紫花苜蓿具有增强储藏的表型特征，而主根直径、侧根直径等则随着秋眠性的减弱而显著趋于增大（P＜0.05），侧根数量与侧根的其他特性表现一定的权衡关系（P＜0.05）；（2）受秋眠级的影响，根系性状之间表现显著的异速生长关系，主要表现在根颈入土深度、侧根位置、侧根数等性状之间，其异速生长斜率与1存在显著差异（P＜0.05），不同根系性状在越冬期间对秋眠级具有不同的响应策略；（3）紫花苜蓿越冬率与秋眠级具有显著的负相关关系，但并非线性响应，而是呈现逻辑斯蒂曲线变化特征，1—5秋眠级趋于稳定在高越冬率水平（＞95%），中间级别5—8级的越冬率逐渐急剧减小（50%—70%），9—11级在中高纬度难以越冬（＜5%）；（4）影响紫花苜蓿越冬率的正向贡献因子是根颈直径、侧根数（P＜0.05），而主根直径、侧根直径等因子的提高反而降低了紫花苜蓿的抗寒性（P＜0.05），根系直径等性状并非决定抗寒能力的主导因子。【结论】不同秋眠级紫花苜蓿的根系性状表现出对越冬低温胁迫的差异化响应特征，不同性状具有异速生长关系；紫花苜蓿主要通过增加根颈直径和侧根数来提高其抗寒性，并不取决于根系其他表型性状的绝对大小；越冬期间，不同秋眠型紫花苜蓿根系策略的适应性变化，是实现其抗寒效应的重要途径。

关键词：紫花苜蓿、秋眠性、根系性状、异速生长、抗寒性

分类号：S541;S718.43;S688.4

资助基金：公益性行业农业科研专项;现代农业产业技术体系建设专项

在线出版日期：2015-05-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1689-1701