干旱环境中转霸王抗逆基因紫花苜蓿在不同施肥水平下的生长性能及营养品质评价

摘要

紫花苜蓿不仅可以作为高产优质的饲料创造经济效益，还可以作为绿色屏障防风固沙创造生态效益。我国紫花苜蓿的种植区域主要分布在西北地区，但该区气候干旱、土壤贫瘠且盐渍化严重，种植紫花苜蓿所需要的水肥条件差、种植成本较高。在目前实施“粮-经-草”的三元种植结构和立草为业的大背景下，培育抗逆性强的紫花苜蓿品种势在必行。
　　液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白（NHX）和H+-焦磷酸酶（VP）在植物细胞阳离子区域化中起着重要作用，超表达NHX或VP均可显著提高植株Na+的区域化能力从而增强其耐盐性和抗旱性。生长在干旱覆沙地上的强旱生植物霸王（Zygophyllum xanthoxylum）正是因为具有极强的Na+区域化能力，所以能适应极端干旱环境。因此，本文以成功转入霸王阳离子区域化基因ZxNHX和ZxVP1-1的转基因新疆大叶紫花苜蓿（GM）和其野生型植株（WT）为实验材料，通过进行大田双因素裂区实验设计，比较未施肥、减半施肥和正常施肥3种不同施肥处理下WT和GM的株高、冠幅、分枝数、地上部干重以及水分利用率（WUE）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、净光合速率（Pn）、叶绿素含量和粗蛋白含量等营养指标，以此来评价GM的田间生产性能及营养品质，为其今后的推广建立初步依据。主要结果如下：
　　1.随着施肥量的增加，GM的株高、地上部干重均显著增加；在各处理下，GM植株的株高、分枝数均显著高于WT植株。与WT植株相比，GM植株具有更强的生长和田间生产性能。
　　2.WT的冠幅在减半施肥和未施肥处理下均显著大于GM，说明WT植株倾向于匍匐生长；而GM植株冠幅小，植株高大、倾向于直立生长。
　　3.大田干旱条件下，相较于WT植株，GM植株体内能积累更多的叶绿素；正常施肥处理下，GM的WUE、Tr、Pn比WT分别高15.3％、20%和12.0%。随着施肥量的增加，GM和WT植株的Pn均显著升高；与减半施肥和未施肥处理相比下，正常施肥处理下GM的Pn分别升高了35.5%和54%；正常施肥处理下WT的Pn比减半施肥和未施肥处理高31.4%和56%。说明相较于WT，GM具有更强的光合作用能力。
　　4.随着施肥量的增加，GM和WT植株的粗蛋白、粗灰分积累量也呈上升趋势；减半施肥和正常施肥条件下GM的粗灰分含量均显著高于WT；GM植株内粗蛋白含量在减半施肥处理和正常施肥处理下分别比比WT高11.8%和7.1%，说明在减半施肥处理下，GM植株作为饲料可以为家畜的生长发育提供更充足的蛋白质。
　　5.酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）含量随着施肥量的增加呈下降趋势，减半施肥和正常施肥处理下GM植株体内的NDF含量比相同处理下的WT低19.2%和10.4%；在未施肥和减半施肥条件下，GM植株ADF的含量比WT低11.9%和22.5%，正常施肥处理下差异不显著。未施肥处理下，WT和GM的RFV差异不显著，在减半施肥和正常施肥处理下，GM的RFV显著高于WT，所以施肥后，与WT相比GM植株作为饲料具有更高的营养价值和营养平衡性能。

目录

声明

第一章 前言

第二章 国内外研究进展

2.1 紫花苜蓿

2.2 紫花苜蓿光合特性的研究

2.3 影响紫花苜蓿光合作用的因素

2.3.1 净光合速率（Pn）

2.3.2 叶绿素含量

2.3.3 叶绿素荧光

2.3.4 叶比重（SLW）

2.4 生物学特性对紫花苜蓿草产量的影响

2.4.1 株型对紫花苜蓿草产量的影响

2.4.2 株高对紫花苜蓿产量的影响

2.4.3 丛茎、茎长、分枝数对紫花苜蓿产量的影响

2.4.4 光合作用对紫花苜蓿产草量的影响

2.5 ZxNHX及ZxVP1-1的功能简述

2.6 紫花苜蓿营养价值评价体系

2.6.1 紫花苜蓿干物质粗蛋白含量对饲草营养价值的影响

2.6.2 饲草干物质粗灰分含量的定义

2.6.3 干物质采食量（DMI）

2.6.4 中性洗涤纤维（NDF）

2.6.5 酸性洗涤纤维（ADF）

2.6.6 饲料的能含量

2.6.7 相对饲用价值（RFV）

第三章 干旱条件下不同施肥处理对转基因紫花苜蓿生长性能的影响

3.1 试验材料和方法

3.1.1 试验材料培养

3.1.2 试验地概况

3.1.3 试验方案与施肥设计

3.1.4 测定指标

3.1.5数据分析

3.2 结果与分析

3.2.1 不同处理下转WT和GM生长指标及地上部干重的比较

3.2.2 不同处理下WT和GM叶绿素含量的比较

3.2.3 不同处理下WT和GM光合作用能力的比较

3.3 讨论

3.3.1 GM植株能更好的吸收利用N、P等营养元素

3.3.2 GM植株与WT植株相比，光合作用能力表现出一定优势

3.3.3 WT与GM植株相比具有更高的田间生产性能

第四章 干旱条件下不同施肥处理对转基因紫花苜蓿营养品质的影响

4.1 材料和方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 测定方法

4.2 结果与分析

4.2.1 不同施肥处理下WT和GM地上部干草的营养指标对比

4.2.2 不同施肥条件下WT和GM地上部营养品质评价

4.3讨论

4.3.1 相较于WT，施加肥料后GM的蛋白质含量显著增加

4.3.2 GM植株具有更高的相对饲用价值（RFV）

第五章 结论

第六章 存在的问题与今后努力的方向

参考文献

致谢