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本论文对内蒙古镶黄旗引种的国内外21个紫花苜蓿品种依据越冬率进行抗寒性聚类分析，并探讨生物学特性与越冬率的关系。选取越冬率高的引自美国的Travois苜蓿、越冬率低的(现存植株最多的)引自澳大利亚的Aurova苜蓿进一步从生理的角度探讨苜蓿对季节性低温胁迫适应性，并对形态学、生理学指标与抗寒性的关系进行分析，主要试验结果如下：
(1)21个紫花苜蓿品种依据越冬率被分为四个抗寒等级，其中来来自大澳大利亚的四个品种聚为一类，都不能在此地区安全越冬。研究分析表明Travios苜蓿适宜在镶黄旗地区种植推广，各项生物学特性指标分析结果表明，越冬率与单株鲜重、单株干重之间具有极显著正相关关系，相关系数分别为0.640、0.748。同时叶片长、生长习性与越冬率之间具有显著负相关关系，相关系数为-0.582和-0.537，在形态学上体现苜蓿对低温寒冷气候的适应性。
(2)紫花苜蓿对季节性低温的适应性试验结果表明，从夏末到冬季，Travois和Aurova两紫花苜蓿根颈中的POD、SOD、CAT酶活性均随季节温度的降低呈现先上升后下降的趋势，在初冬达到顶峰，进入冬季后酶活性下降。从夏末到初冬，Travois、Aurova苜蓿的SOD活性分别增加了139.60％、112.73％。相关分析表明POD、SOD与越冬率显著相关，相关系数分别为0.894、0.830。Travois苜蓿根颈中的三种酶活性在季节低温逆境胁迫下保持较高水平，而引自澳大利亚的Aurova苜蓿酶活性始终最低，且与Travois苜蓿差异显著。实验结果说明，根据根颈中酶的活性来判断紫花苜蓿品种抗寒性的准确性与可行性。
(3)从夏末到初冬紫花苜蓿根颈中产生的膜质过氧化产物-丙二醛含量、相对电导率缓慢增加，但季节差异并不显著，实验结果表明其能适应低温胁迫而生存，而在冬季最冷月三种酶活性都有所下降，丙二醛含量也达到最高，Travois、Aurova苜蓿电导率增加的百分比分别为43.28％、61.92％，说明此时细胞膜受破坏的程度最大。
(4)季节低温对两种紫花苜蓿光合作用的影响中发现，随着季节温度的降低，两紫花苜蓿叶绿素含量降低，光合能力下降。秋季Travois及Aurova苜蓿的叶绿素含量分别是各自夏季叶绿素含量的87.66％、85.06％，而初冬所测得的叶绿素含量值则分别是其夏季含量的77.10％、57.56％。叶绿素荧光测定的结果表明，随温度的降低，两种紫花苜蓿品种的Fv/F0和Fv/Fm降低不利于光合作用，秋季Travois、Aurova苜蓿的Fv/F0值下降的百分比分别为25.58％、26.74％，Fv/Fm比值分别下降了29.336％、36.606％。
(5)越冬率与形态学指标及不同季节的所测定的各项生理指标的相关分析表明，初冬时期，越冬率与根颈中POD、SOD活性、丙二醛含量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、根颈粗、秋季刈割后再生高度显著相关，相关系数分别为0.894、0.830、-0.671、0.913、0.857、0.695、-0.703，建议在镶黄旗地区选择这些指标在初冬时期进行抗寒性测定。