论文摘要
紫花苜蓿（Medicago sativa L.）适应性强、生物质产量高,茎可用于生产酒精,叶片可用于家畜饲料,是最具开发潜力的能源植物之一。本文从紫花苜蓿生物能源利用角度出发,对我国广泛种植的紫花苜蓿种质生物能源性状进行评价,研究不同收获时期对紫花苜蓿茎细胞壁多糖含量和酒精产量的影响,探究茎细胞壁木质素的沉积特性,以期为紫花苜蓿生物能源利用提供理论基础。结果如下：1、选取54个紫花苜蓿品种,温室栽培条件下采用盆栽方法进行两次刈割,对不同苜蓿品种的草产量、细胞壁成分（纤维素、半纤维素和木质素）含量、株高、分枝数和叶茎比等生物质能源性状进行了方差分析和聚类分析。研究结果发现,苜蓿品种间草产量和细胞壁各成分含量存在显著差异（P<0.01）,且品种内变异大于品种间变异,其中,产草量和细胞壁成分变异系数由大到小的顺序为：产草量（42.42%）>木质素含量（17.22%）>纤维素含量（12.74%）>半纤维素含量（10.04%）。刈割处理显著降低了半纤维素含量（P<0.01）,但产草量、纤维素和木质素含量没有显著变化。根据产量、株高、细胞壁成分等性状将供试苜蓿品种分为5个大类,其中第Ⅱ类群和第V类群生产性能最高,生物质性状良好,且第V类群表现出良好的再生性能,综合评价提出甘农3号、黄羊镇、和阗、WL903、三得利、大郁山、平凉和意大利作为进一步开展生物质能源性状选育的优良种质材料。2、选取大郁山、意大利、黄羊镇、拉达克、甘农1号、牧歌、熊岳和金达莱共计8个苜蓿品种,进一步研究在河西走廊地区田间栽培种植条件下,不同收获时期（绿荚期、盛花期和褐荚期）对以上苜蓿品种生物能源性状和理论酒精产量的影响。结果发现,收获时期对苜蓿生物质产量、纤维素产量、半纤维素产量和酒精产量均有显著影响（P<0.05）,茎生物质产量、半纤维素产量和酒精产量随收获时期延迟逐渐增加,其中褐荚期的酒精产量分别比绿荚期和盛花期高出44%和124%；叶产量以绿荚期最高。参试品种间茎、叶生物质产量、纤维素产量、半纤维素产量和酒精产量存在显著差异（P<0.01）,其中酒精产量最高的两个苜蓿品种熊岳和大郁山酒精产量分别达到3410.05 L/hm2和3045.76 L/hm2,其叶产量分别为4.51 t/hm2和5.50 t/hm2。相关性分析研究表明,株高、茎粗、分枝数、第5节间和第6节间直径与酒精产量存在极显著正相关性（P<0.01）；节间数和纤维素含量、酒精产量呈现极显著负相关（P<0.01）,但与半纤维素呈现显著正相关（P<0.05）；半纤维素含量与纤维素含量呈现极显著正相关（P<0.01）,与酒精产量之间的相关性不显著（P>0.05）。3、以牧歌、金达莱和蒺藜苜蓿为试验材料,采用组织化学染色方法研究苜蓿不同节间茎木质素单体和果胶质沉积特性,对7个发育阶段（15 cm和30 cm营养生长期、现蕾期、初花期、盛花期、青荚期和褐荚期）的显微观察结果发现,随苜蓿生长发育,其茎组织的木质化程度增加,主要表现为次生木质部和髓薄壁细胞的木质化比例增加。木质素特异性沉积部位（组织）主要为初生木质部、次生木质部、初生韧皮部和髓薄壁细胞,而果胶质的特异性沉积部位（组织）为厚角组织、次生韧皮部、形成层、髓分生组织和髓薄壁组织,表明木质素和果胶质的沉积在组织间具有选择性。不同节间位置以下部节间最为成熟,因而木质素沉积多,果胶质沉积少,上部节间则果胶质沉积多而木质素沉积少。三种苜蓿品种木质素沉积差异主要表现在髓薄壁细胞木质素沉积范围,蒺藜苜蓿直至褐荚期也仅有少数和髓分生组织临近的细胞被木质化,此时牧歌和金达莱髓薄壁细胞已全部被木质化,其它组织的木质化趋势和果胶质沉积在三种苜蓿品种间没有显著不同。不同木质素单体在木质部导管细胞的沉积表现为S-木质素沉积少,G-木质素沉积多。