紫花苜蓿（Medicago sativa L）是世界范围内种植面积最广、经济效益最高的豆科牧草之一。盐渍、干旱、低温等多种逆境严重限制了苜蓿的生长和产量,导致植被、生态系统的进一步退化。因此,阐明苜蓿对逆境的适应机制及通过基因工程手段对苜蓿的耐逆性进行遗传改良具有重要的理论和实践意义。鉴于此,本研究以6种在西北地区种植的紫花苜蓿为材料,通过盐渍、干旱、低温及甲基紫精（MV）介导的氧化胁迫处理,综合比较了萌发期及苗期苜蓿对各种逆境的忍耐性。以筛选出的忍耐及敏感品种为材料,分析了各种逆境条件下,苜蓿幼苗芽、根器官生长、活性氧伤害及抗氧化酶系统协同响应的生理机制。为了培育耐逆性更强的苜蓿新品种,以新疆大叶、新牧一号两种忍耐品种为材料,对影响下胚轴和子叶离体再生及根癌农杆菌遗传转化的若干因素进行了研究,并进行了抗逆相关的核苷二磷酸激酶基因AtNDPK2和胆碱氧化酶基因codA对两种苜蓿的基因转化及耐逆性分析。主要的研究结果如下:1.盐渍、干旱及低温均导致苜蓿最大日萌发率推迟1³ d,最终发芽率分别下降3.06⁴3.01 %、1.75²4.21 %和0¹4.73 %。萌发期3种类型逆境条件下,新牧一号和新疆大叶均表现较强的忍耐性,而北极星最弱。苗期盐渍、干旱胁迫导致叶绿素含量降低,光合能力分别减弱3.07⁸.93 %和8.41²2.07 %;10μmol·L^-1 MV介导的氧化胁迫条件下,细胞质膜的完整性遭到破坏。新牧一号和新疆大叶对苗期各种逆境的忍耐性较强,而北极星最弱。综合比较,6种紫花苜蓿对多种逆境的忍耐性由强到弱的顺序为:新牧一号、新疆大叶>阿尔冈金、成功者、金皇后>北极星。2.盐渍、干旱及低温胁迫均抑制了新牧一号（忍耐品种）和北极星（敏感品种）幼苗鲜重的积累;干旱刺激了根的伸长,而盐渍及低温显著抑制了芽、根伸长;各种胁迫均导致H₂O₂、MDA含量及相对质膜透性增大,且新牧一号的各指标值均小于北极星,表明幼苗受到明显的氧化胁迫及膜伤害,忍耐品种受伤害程度低于敏感品种。各种逆境条件中抗氧化酶系统表现出相似的协同响应机制,其中,SOD活性升高,加强了对O₂^- .的清除能力;芽中APX活性增强,根中APX变化模式不同,但无论芽还是根中,新牧一号的APX活性均高于北极星;CAT和POD活性具有明显的器官差异性,芽中CAT活性远高于根,POD则相反,而且新牧一号芽中CAT活性及根中POD活性也明显高于北极星（低温除外）。此外,芽、根中各类抗氧化酶对活性氧清除的相互协调模式不同,芽中主要表现为SOD、APX、CAT之间的协调作用,而根中SOD、APX、POD的协调相对更为重要。表明,在盐渍、干旱及低温条件下,抗氧化酶系统在苜蓿成苗过程中起着重要的保护作用。3.对SOD、APX、POD等抗氧化酶同功酶的研究表明,3种胁迫条件下,SOD-2（Rf=0.48）同功酶的活性最强,可能在SOD的催化过程中起有更为重要的作用;APX同功酶中,APX-1（Rf=0.64）活性最强,而且胁迫前后的变化基本与APX总活性一致,表明APX-1不仅对APX总活性的贡献最大,而且还与盐渍、干旱及低温等逆境密切相关;根中POD同功酶中,POD-1、POD-3、POD-4（Rf分别为0.07、0.13、0.26）的活性较强,其活性变化与POD的总活性变化也基本一致,表明3种同功酶对POD总活性的贡献最大,对各种胁迫的响应也相对较为敏感。4.对苜蓿遗传转化受体系统中基因型、外植体、培养基及激素配比等影响因素的综合研究表明,同种培养条件下,基因型对苜蓿愈伤组织诱导的影响差异不显著。下胚轴是一种较好的外植体材料,其愈伤启动时间短,再生能力也高于子叶,最高再生率为54.96 %。0.2 mg·L^-1 KT能辅助2,4-D对愈伤组织的诱导发挥更好的作用。SH培养基相对于MS培养基对愈伤组织的诱导更有效,而MS培养基则有利于愈伤组织的分化。适用于新疆大叶和新牧一号愈伤组织诱导、分化及生根培养的培养基分别为SH(附加2 mg·L^-1 2,4-D和0.2 mg·L^-1 KT)、MS(附加1.0 mg·L^-1 BAP和0.3 mg·L^-1 NAA)、不含激素的1/2 MS(扩繁时附加1 mg·L^-1 IBA)。5.对遗传转化体系中卡那霉素（Kan）筛选压力、头孢霉素（Cef）的使用浓度、农杆菌侵染方式及共培养时间等影响因素的研究表明,苜蓿下胚轴对Kan较为敏感,50 mg·L^-1 Kan为下胚轴选择培养的适宜浓度。250 mg·L^-1 Cef能够有效抑制农杆菌EHA105的生长,而对苜蓿愈伤组织诱导和分化的影响不显著。适宜于新疆大叶和新牧一号的转化体系为:农杆菌培养至菌液浓度A600=0.6⁰.8,用4倍体积的SHO液体培养基悬浮,在悬浮液中直接切除5 d苗龄的苜蓿幼苗下胚轴并摇动侵染20 min,然后转移至B5h固体培养基上暗培养3 d,经过250 mg·L^-1 Cef的液体脱菌后,再转至附加50 mg·L^-1 Kan和250 mg·L^-1 Cef的愈伤诱导、分化及生根培养基上进行选择培养。6.进行了AtNDPK2、codA基因分别对新疆大叶和新牧一号的遗传转化及氧化胁迫耐性分析。12个AtNDPK2转基因株系和10个codA转基因株系被成功再生。PCR及RT-PCR初步证实,所有再生株系中,目的基因不仅整合进苜蓿基因组,而且受氧化胁迫的诱导,能够在SWPA2启动子驱动下发生转录。在MV介导的氧化胁迫条件下,AtNDPK2和codA转基因株系的相对质膜透性与目的基因的转录水平密切相关,筛选的转基因株系相对质膜透性显著低于未转基因植株。表明,AtNDPK2和codA基因的遗传转化加强了苜蓿对氧化胁迫的忍耐性。