苜蓿的秋眠性是指夏末秋初随着日照时间的缩短和气温的下降其植株出现生长速度下降或停滞的生长特征。根据不同苜蓿品种秋季刈割后植株的再生高度,将其分为秋眠型(1-3级)、半秋眠型(4-6级)和非秋眠型(7-9级)。苜蓿的秋眠性在某种程度上限制了其生物学产量的提高,但由于增加了体内养分的积累对越冬有利,因此,优化其生产的关键是选择适合当地种植的紫花苜蓿品种;近年来,运用基因组学的方法,探索苜蓿秋眠的调控基因,进而采用分子生物学手段培育高抗寒性、弱秋眠的品种是提高苜蓿秋季产量的重要途径。本研究探讨了不同秋眠类型苜蓿品种牧草产量、品质、生物学性状及综合效益之间的关系;并结合蛋白组学和分子生物学技术,对调控紫花苜蓿秋眠性的基因进行了初步的功能验证。试验一不同秋眠类型苜蓿品种生产性能和品质的评价为探讨不同秋眠类型苜蓿品种对其生产性能和品质的影响,本研究选取了生产上广泛应用的17个秋眠级为3-8级的紫花苜蓿商业化品种和河南农业大学自培育的3个紫花苜蓿品系作为研究材料,随机区组法,设置4个重复,于河南农业大学原阳科教试验园区进行了1年(3年试验,2017年为第一年)的适应性试验。结果表明:(1)河南农大品系3的年干物质产量最高,为14.29t/hm~2,显著高于秋眠4级品种巨能7、秋眠5级品种WL-363和WL-366(P<0.05),其余品种之间无显著差异(P>0.05);年干物质总产量的趋势为非秋眠品种>半秋眠品种>秋眠型品种,其中秋眠8级品种Eurek G+产量仅次于农大3号,为14.03 t/hm~2,仅从产量考虑,河南农大品系3最适合在河南原阳地区推广种植,其次为秋眠8级品种Eurek G+。(2)秋眠5级品种WL-366蛋白含量和RFV最高,分别为23.86%、205.7,NDF、ADF含量低;秋眠3级品种中苜3号蛋白含量最低,为21.71%,ADF、NDF含量高,其RFV显著低于WL-366(P<0.05);根据各项指标的权重,计算其综合评价指数,按照决策指数的大小,排名前三位的品种:河南农大品系3、秋眠8.0级品种Eurek G+和Bluemoon更具推广优势。(3)苜蓿的植株高度在不同刈割茬次之间的变化趋势与产量基本相同,即从春季开始到秋季,各秋眠级苜蓿品种各茬次株高、干物质产量均依次递减,此趋势不因秋眠级别和品种的不同而有明显改变;综合决策指数、秋眠级、年干物质产量及全年植株高度和四者之间均呈极显著正相关(P<0.01);因此,在河南地区,适当选用高秋眠级品种可提高年干物质产量,提高苜蓿的综合利用效率。试验二紫花苜蓿Ms EGs基因的克隆与蛋白的表达和纯化基于两个苜蓿标准秋眠对照品种Maverick(fall dormancy class 1,FD1)和CUF101(FD9)秋季刈割后再生的顶芽蛋白i TRAQ蛋白组测序结果,对差异蛋白进行了筛选与功能分析,选取了内切(1,3;1,4)-β-D-葡聚糖水解酶(Ms EGs)进行研究。研究表明:该水解酶可特异性的水解(1,3;1,4)-β-D-葡聚糖,参与植物顶端分生组织细胞壁胞间连丝的闭合,促进与休眠相关的FT及TFL1因子通过韧皮部胞间连丝运输,即Ms EGs可能参与秋眠相关基因的向上运输。因此,为探索该水解酶与秋眠性的关系,进行了相关研究。结果表明:(1)参照紫花苜蓿近缘物种蒺藜状苜蓿的基因序列,我们首次在紫花苜蓿中获得了Ms EGs完整的CDSs区,长约717bp,编码243个氨基酸残基,大小为25.6KD的目的蛋白;(2)成功构建了Ms EGs的原核表达载体,经诱导表达、纯化,利用其获得的可溶性蛋白制备了多克隆抗体,经检验,生物学效价和特异性良好;(3)借助多克隆抗体,采用免疫组化的方法,清晰的观察到Ms EGs在植物细胞壁高表达。试验三紫花苜蓿Ms EGs调控苜蓿秋眠性的研究与功能验证为进一步研究Ms EGs的功能及与秋眠性的关系,在试验二的基础上进行本试验。结果如下:利用农杆菌介导法,将构建成功的PCAMBIA3301-Ms EGs过表达载体转至紫花苜蓿中,获得了20棵WL-903系列的阳性转基因植株;观察植株表型发现,阳性植株较野生型生长缓慢,植株矮小;q RT-PCR和westernblot技术检测结果表明,阳性植株m RNA表达丰度和蛋白表达水平较野生型植株均有所提高。细胞壁相关的Ms EGs未见在苜蓿中有相关报道,本试验证明了(1,3;1,4)-β-D-葡聚糖酶在苜蓿的细胞壁中存在;同时,Ms EGs可能参与植物细胞壁关于秋眠释放的分子节律。