本研究针对黑龙江省高寒地区紫花苜蓿遍存在着越冬率低、容易发生冻害甚至死亡现象等问题,利用混播种植和诱变处理这两种技术手段,研究紫花苜蓿在高寒地区的抗寒性问题。试验以公农1号、Wega7F、WL319HQ、敖汉4个苜蓿品种作为供试材料,分为2部分内容进行研究,一是对供试材料单播及与草地羊茅同行3:7混播的种植方式,分析越冬期间根系形态特征及生理指标变化对抗寒性的影响;二是采用60Co-γ射线、紫外线、甲基磺酸乙酯(EMS)、零磁空间4种诱变方法对供试苜蓿种子进行诱变处理,研究诱变处理对苜蓿生长发育的影响及与抗寒性的关系,为苜蓿在高寒地区抗寒适应性研究提供理论依据,也为选育高产优质及抗寒性强的育种材料提供技术参考。主要研究结果如下:1.单、混播处理越冬期根系形态特征与抗寒性苜蓿与草地羊茅混播越冬率均高于各苜蓿品种单播;同一苜蓿品种混播处理根颈直径、主根直径及侧根数均高于单播处理,但根颈入土深度、主根长度,单播处理高于混播处理;越冬前随自然温度的下降,苜蓿根颈直径呈现先增加后降低趋势,11月15日一4月30日整个越冬期根颈直径变化不明显。2.单、混播处理越冬期根系生理指标变化与抗寒性4个苜蓿品种单播及与草地羊茅混播处理,苜蓿根系可溶性糖、可溶性蛋白及游离脯氨酸均随着气温下降而增加,翌年春随着气温回升而降低。随着温度降低,丙二醛(MDA)含量先升高后下降而后又升高;整个越冬期过氧化氢酶(POD)呈现先升后降再上升的趋势。通过越冬率调查和运用隶属函数法进行抗寒性综合评判,得出4个苜蓿品种在佳木斯地区均可以安全越冬,且供试材料抗寒性大小依次为公农1号+草地羊茅>公农1号>Wega7F+草地羊茅>Wega7F>WL319HQ+草地羊茅>WL319HQ>敖汉+草地羊茅>敖汉。3.诱变处理对苜蓿发芽特性及幼苗生长的影响60Co-γ射线处理随着剂量的增加对苜蓿发芽势、发芽率的影响表现为先促进后抑制,紫外线处理随着照射时间的延长,发芽受抑制程度增加,EMS和零磁空间处理均抑制苜蓿种子发芽,60Co-γ射线处理对苜蓿的根长和苗长均起到促进作用,随着剂量的增加由促进生长变成抑制生长。紫外线处理表现为对根长促进而对苗长抑制;EMS和零磁空间对根长和苗长均起到抑制作用4.诱变处理对苜蓿农艺性状的影响60Co-γ射线处理在低剂量下对株高有促进作用,高剂量则抑制生长;紫外线处理过低和过高均抑制苜蓿株高;EMS处理后,苜蓿株高下降;零磁空间处理后,WL319HQ和敖汉株高增加,公农1号和Wega7F株高下降。不同诱变处理均促进苜蓿分枝。150Gy60Co-Y辐射、60min紫外线和零磁空间有助于提高苜蓿鲜草产量。5.诱变处理对苜蓿叶绿素和光合作用的影响公农1号苜蓿在450Gy60Co-γ辐射处理、Wega7F在60min紫外线处理、WL319HQ在0.4%EMS处理、敖汉在零磁空间处理下,叶片叶绿素含量提高幅度最大;公农1号和WL319HQ在0.4%EMS处理下光合速率提高幅度最大,Wega7F在60min紫外线处理下净光合速率最高,敖汉苜蓿在零磁空间处理下净光合速率最高。6.诱变处理对苜蓿抗寒生理指标的影响诱变处理后测定了与抗寒性相关的生理指标变化,主要包括SOD、POD、CAT活性及MDA、可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量。诱变之后,苜蓿叶片SOD、POD、CAT活性明显增强,诱变对苜蓿叶片3种酶活性的影响程度表现为P0D>CAT>S0D,对丙二醛影响不显著。整体来看,诱变对苜蓿叶片可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量有所提高。7.诱变处理对苜蓿叶片细胞结构特征的影响与CK相比,供试苜蓿品种诱变后,叶片厚度多数呈增加趋势,叶脉突起程度下降。低剂量各诱变处理下,叶绿体出现变形、基粒片层松散、类囊体解体、脂质球增多等现象,高剂量处理和零磁空间处理下,叶绿体膜会有部分模糊或解体,基粒片层膨胀或模糊、基粒垛叠程度变化随诱变处理种类增加或降低,个别细胞壁完全破裂,内含物全部外泄,线粒体脊模糊,质体明显增多并出现聚集,淀粉粒变多变大。本研究综合结果表明,混播抗寒性高于单播;150Gy60Co-γ射线、60min紫外线、0.4%浓度EMS处理为苜蓿正向变异处理,有利于提高抗寒性。