【摘 要】
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紫花苜蓿（Medicago sativa L.）是世界上种植最广泛的豆科牧草,然而,其生产力和种植区域受到非生物胁迫的严重制约。豆科作物作为全球性重要的蛋白质来源,干旱、高温和低温等非生物胁迫会显著降低其生产力,并造成重大经济损失。因此,提高豆类作物对非生物胁迫的耐受性的研究具有重要意义。褪黑素（Melatonin,MT）作为一种天然的植物激素。在胁迫条件下,褪黑素对植物的生长发育具有关键作用,能
【基金项目】
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中国欧盟政府间国际饲料科技创新合作重点专项（2017YFE0111000）; 欧盟中国地平线H2020项目（EUCLEG727312）; 国家自然科学基金（31472138）
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紫花苜蓿（Medicago sativa L.）是世界上种植最广泛的豆科牧草,然而,其生产力和种植区域受到非生物胁迫的严重制约。豆科作物作为全球性重要的蛋白质来源,干旱、高温和低温等非生物胁迫会显著降低其生产力,并造成重大经济损失。因此,提高豆类作物对非生物胁迫的耐受性的研究具有重要意义。褪黑素（Melatonin,MT）作为一种天然的植物激素。在胁迫条件下,褪黑素对植物的生长发育具有关键作用,能有效提高植物对不同非生物胁迫的耐受性。因此,本论文旨在研究施加外源MT对聚乙二醇（Polyethylene glycol,PEG）模拟半干旱胁迫条件下的紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长的影响,以期指导干旱半干旱地区,通过施加外源MT提高紫花苜蓿的生产力。结果如下:1、褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿种子萌发的影响。结果表明:PEG模拟干旱胁迫条件下,MT可提高紫花苜蓿早期幼苗活性氧（Reactive oxygen species,ROS）、丙二醛（Malondialdehyde,MDA）和渗透调节分子（如可溶性糖）的升高。MT或PEG溶液引发种子可显著缓解干旱胁迫对紫花苜蓿幼苗早期发育的负面影响。添加外源MT溶液可显著提高紫花苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、鲜重和抗氧化酶活性。在干旱胁迫条件下,MT处理通过降低紫花苜蓿幼苗中过氧化氢（Hydrogen peroxide,H2O2）、超氧阴离子（superoxide anion,O2.-）和MDA水平,从而增加渗透调节物质,提高幼苗耐受性。MT、CK和PEG条件下,紫花苜蓿幼苗的早期发育均有显著影响。施加外源褪黑素引发种子可作为提高作物抗旱性的有效策略。2、外源褪黑素对紫花苜蓿幼苗耐旱性的影响。本研究结果表明:干旱胁迫可导致苜蓿的株高下降12%-54%,气体交换率降低37%-88%,光合色素含量的降低（叶绿素a和叶绿素b含量分别降低29%和40%）,以及矿物质含量的降低;同时,导致植物脂质过氧化提高了69%,并造成紫花苜蓿中ROS的累积。与对照相比,叶面喷施外源MT可通过提高抗氧化酶活性、改善光合性能、增加植物矿质元素、降低ROS诱导的氧化损伤和脂质过氧化等一系列生理响应,显著改善干旱胁迫下紫花苜蓿的生长状况;此外,叶面喷施外源MT的紫花苜蓿叶片可溶性总糖和脯氨酸含量分别增加了48%和75%,这些指标的变化与干旱胁迫下植物叶片水分含量状况的改善呈正相关关系。在15%的PEG干旱胁迫条件下,施加外源MT的最佳浓度为100μM。这些结果对MT介导的提高植物耐旱性研究提供了参考,并为全球干旱半干旱地区紫花苜蓿产业的发展提供了基础依据。
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