新疆农业大学硕士研究生以第一作者身份在植物生理学经典期刊上发表研究成果

摘要：紫花苜蓿（Medicago sativa L. ）在新疆广泛种植。春季随着气温逐渐回升，苜蓿近地面根颈芽萌发，叶片逐渐发育形成。此时，苜蓿抗寒性极弱，如果遭遇“倒春寒”引起低温胁迫，会严重影响苜蓿叶片的生长发育，从而影响苜蓿的顺利返青。同时秋眠性是苜蓿越冬和返

紫花苜蓿（Medicago sativa L. ）在新疆广泛种植。春季随着气温逐渐回升，苜蓿近地面根颈芽萌发，叶片逐渐发育形成。此时，苜蓿抗寒性极弱，如果遭遇“倒春寒”引起低温胁迫，会严重影响苜蓿叶片的生长发育，从而影响苜蓿的顺利返青。同时秋眠性是苜蓿越冬和返青的关键基础。一般而言，秋季休眠等级较低的品种适应较冷的地区，具有较高的抗寒性。但秋眠性与返青相互关系机制尚不明确。

近日，新疆农业大学刘美君副教授和颜安教授团队在植物生理经典期刊《Journal of Plant Physiology》(JCR：Q1)发表题为“Contribution of the alternative pathway on spring rejuvenation of alfalfa”的研究型论文，该研究揭示了线粒体交替氧化酶呼吸途径是影响苜蓿抗寒及顺利返青的关键因素，进一步丰富了苜蓿秋眠级和抗寒相关性的理论支撑。

植物线粒体呼吸电子流包括两种不同的途径，细胞色素途径(CP)和交替呼吸途径(AP)，两者都将电子从泛素转移到分子氧(Vanlerberghe和McIntosh, 1997)。AP在低温下优化光合作用和维持细胞氧化还原稳态中发挥重要作用。AP是否可以优化苜蓿叶片的光合活性，从而提高其抗低温性尚未阐明。

该研究选用不同秋眠级的‘新牧 4 号’ (‘Xinmu No.4’; fall dormant level 3) 和甘农五号苜蓿 (‘Gannong No.5’; fall dormant level 8)为试验材料，研究不同秋季休眠水平苜蓿中AP对返青的贡献。发现虽然两个苜蓿品种的AOX蛋白和AP能力降低，但与越冬前相比，AP/TP比值均增加。这说明AP对苜蓿返青有积极的反应。限制AP显著影响了紫绿苜蓿的叶长、叶宽和生长速率，表明AP在苜蓿返青中起着重要作用。抑制AP可显著降低Pn、Ci、Gs和气孔结构畸形，表明AP通过影响返青过程中的气孔发育来影响光合作用。限制AP后，两个品种紫花苜蓿叶片色素含量下降且叶绿体结构排列逐渐混乱和断裂，内部亲锇颗粒数量增加，淀粉颗粒含量减少，叶绿体基片混乱，并逐渐出现解体，表明AP通过影响返青过程中叶绿体结构来影响光合作用。AP通过上调NADP-MDH活性，减少叶绿体中过量还原力的积累，提高SOD和POD活性，减少过氧化氢的积累，从而降低紫花苜蓿叶片PSII核心蛋白修复的氧化损伤，优化光合作用。此外，低秋眠级的新牧4号有较高的AP活性，使其对低温的耐受性更强，从而利于返青。