The effect of last cutting time on the antioxidant system and cold resistance of alfalfa root-neck

doi:10.11686/cyxb2021379

Abstract

Abstract:

This research explored the effect of different last cutting time on the cold resistance of alfalfa （Medicago sativa） cultivar ‘Gongnong No.1’ in the Horqin sandy land habitat and the relationship between the last cutting time and changes in the antioxidant system under low temperature stress. The experiment included last cutting times of August 25， September 5， September 15， September 25， October 5， October 15， October 25， and November 5. The crowns were excavated in early winter and subjected to low temperature freezing stress treatments of -10， -15，_c-20， -25， and -30 ℃， with low temperature storage （4 ℃） as the control. Measurements after low temperature storage included the relative electrical conductivity， malondialdehyde （MDA） content， and superoxide dismutase （SOD）， peroxidase （POD） and catalase （CAT） activities. The semi-lethal temperature was calculated from the relative conductivity following a logistic regression equation， and the correlations between the semi-lethal temperature and the antioxidant properties were analyzed. It was found that the semi-lethal temperature for alfalfa last mowed on August 25， September 5， September 15， September 25， October 5， October 15， October 25， and November 5 was， respectively， -18.03， -17.61， -17.03， -16.59， -15.80， -15.82， -16.83， -16.34，_c-17.12 ℃； The semi-lethal temperature of alfalfa root neck and the POD and CAT activities under -10 ℃ low-temperature freezing stress were significantly negatively correlated （P<0.05）； The semi-lethal temperature and SOD activities under -15， -20， and -25 ℃ low temperature stress were significantly or extremely significantly negatively correlated. There was also a significant or very significant positive correlation between semi-lethal temperature and MDA content under low temperature freezing stress of -15， -20， -25， and -30 ℃. For the different last cutting times， the cold resistance of alfalfa ranked uncut>August 25>November 5>September 5>October 15>September 15>October 25>October 5>September 25. The last cutting time regulates the SOD， POD， and CAT enzyme activities in the root neck of alfalfa. An appropriate last cutting time results in lowered active oxygen levels， a reduced degree of membrane lipid peroxidation， and improved cold resistance. Therefore， it is recommended to carry out the last mowing of alfalfa stands before September 5 or after November 5 in the Horqin sandy area.

Key words: alfalfa, last cutting time, cold resistance, antioxidant properties

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Figures/Tables 6

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刈割时间 Cutting time （Month-day）	Logistic回归方程 Logistic regression equation	显著性 Significance	半致死温度 Semi-lethal temperature （℃）
未刈割Uncut	y=1/（0.01352+0.11968×T^1.13234）	0.011	-18.03
08-25	y=1/（0.01360+0.09669×T^1.12580）	0.013	-17.61
09-05	y=1/（0.01340+0.08834×T^1.12522）	0.013	-17.03
09-15	y=1/（0.01331+0.09098×T^1.13087）	0.007	-16.59
09-25	y=1/（0.01239+0.05809×T^1.11903）	0.010	-15.80
10-05	y=1/（0.01295+0.06625×T^1.12157）	0.007	-15.82
10-15	y=1/（0.01338+0.09164×T^1.12887）	0.009	-16.83
10-25	y=1/（0.01324+0.09564×T^1.13382）	0.006	-16.34
11-05	y=1/（0.01302+0.09986×T^1.13232）	0.010	-17.12

刈割时间 Cutting time （Month-day）	Logistic回归方程 Logistic regression equation	显著性 Significance	半致死温度 Semi-lethal temperature （℃）
未刈割Uncut	y=1/（0.01352+0.11968×T^1.13234）	0.011	-18.03
08-25	y=1/（0.01360+0.09669×T^1.12580）	0.013	-17.61
09-05	y=1/（0.01340+0.08834×T^1.12522）	0.013	-17.03
09-15	y=1/（0.01331+0.09098×T^1.13087）	0.007	-16.59
09-25	y=1/（0.01239+0.05809×T^1.11903）	0.010	-15.80
10-05	y=1/（0.01295+0.06625×T^1.12157）	0.007	-15.82
10-15	y=1/（0.01338+0.09164×T^1.12887）	0.009	-16.83
10-25	y=1/（0.01324+0.09564×T^1.13382）	0.006	-16.34
11-05	y=1/（0.01302+0.09986×T^1.13232）	0.010	-17.12

刈割时间 Cutting time （Month-day）	处理温度 Treatment temperature （℃）
刈割时间 Cutting time （Month-day）	4	-10	-15	-20	-25	-30
未刈割Uncut	0.46±0.02aD	0.53±0.03abcD	0.67±0.05bcdC	0.90±0.04cdB	1.00±0.08eAB	1.05±0.01gA
08-25	0.45±0.01aE	0.46±0.03bcE	0.62±0.03dD	0.77±0.08dC	1.13±0.03eB	1.58±0.05eA
09-05	0.41±0.03aD	0.48±0.01bcD	0.63±0.02cdC	0.89±0.04cdB	1.35±0.05dA	1.42±0.04fA
09-15	0.53±0.05aE	0.54±0.03abcE	0.79±0.04bD	0.95±0.04abcC	1.58±0.04bcB	1.98±0.08cA
09-25	0.50±0.03aD	0.60±0.03abD	0.96±0.02aC	1.07±0.10aC	1.59±0.05bB	2.39±0.10bA
10-05	0.48±0.01aF	0.62±0.02aE	0.76±0.03bcD	1.04±0.07abC	2.27±0.13aB	2.90±0.10aA
10-15	0.46±0.01aE	0.47±0.02bcE	0.71±0.03bcdD	0.90±0.05cC	1.44±0.05dB	1.67±0.07eA
10-25	0.44±0.02aE	0.46±0.02cE	0.69±0.02bcdD	0.95±0.07abcC	1.45±0.05cdB	1.61±0.09eA
11-05	0.50±0.04aE	0.50±0.03abcE	0.73±0.03bcdD	0.92±0.03bcC	1.41±0.04dB	1.84±0.08dA

刈割时间 Cutting time （Month-day）	处理温度 Treatment temperature （℃）
刈割时间 Cutting time （Month-day）	4	-10	-15	-20	-25	-30
未刈割Uncut	0.46±0.02aD	0.53±0.03abcD	0.67±0.05bcdC	0.90±0.04cdB	1.00±0.08eAB	1.05±0.01gA
08-25	0.45±0.01aE	0.46±0.03bcE	0.62±0.03dD	0.77±0.08dC	1.13±0.03eB	1.58±0.05eA
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11-05	0.50±0.04aE	0.50±0.03abcE	0.73±0.03bcdD	0.92±0.03bcC	1.41±0.04dB	1.84±0.08dA

刈割时间 Cutting time （Month-day）	处理温度 Treatment temperature （℃）
刈割时间 Cutting time （Month-day）	4	-10	-15	-20	-25	-30
未刈割Uncut	109.87±1.90aF	126.69±6.06aE	162.05±2.36aD	194.72±4.88abC	235.08±7.61aB	261.62±11.13abA
08-25	110.20±4.78aF	127.63±3.43aE	153.35±7.23abD	205.06±4.37aC	229.83±10.31aB	249.36±8.47bcA
09-05	108.09±4.16aD	118.14±5.88aD	148.32±3.17abcC	192.83±2.78abB	205.23±11.04bB	236.28±10.58cA
09-15	116.38±10.24aE	123.46±7.98aE	143.08±4.96bcD	182.61±1.89bC	204.92±3.91bB	238.92±10.94cA
09-25	106.33±2.33aD	126.14±5.68aC	131.50±3.36cC	160.17±3.49cB	202.45±6.09bA	204.48±10.44dA
10-05	104.39±2.65aE	113.62±5.96aE	143.53±6.16bcD	181.92±4.21bC	209.20±8.57bB	273.26±7.04aA
10-15	103.37±7.42aE	119.10±5.18aE	148.63±4.15abcD	186.65±2.40bC	229.71±8.09aB	257.07±12.29abA
10-25	109.68±2.08aD	112.21±5.66aD	146.00±3.09abcC	191.85±4.13abB	207.41±10.53bAB	211.57±10.31dA
11-05	115.56±3.70aD	114.19±1.20aD	134.83±5.97cC	191.49±3.60abB	227.29±9.80aA	239.51±8.77cA