高羊茅（Festuca arundinacea）是主要的冷季型草坪草和牧草，是我國使用量增長較快的優(yōu)良草種之一。高羊茅是冷季型草坪草中抗熱，耐旱性相對較強(qiáng)的一種，最有可能通過遺傳改良使其成為四季長綠的草坪草品種。目前，抗高溫和分蘗數(shù)是高羊茅遺傳改良的主要研究方向。但是，當(dāng)前常用高羊茅為異源六倍體（PPG1G1G2G2, 2n=6x=42）的Festuca arundinacea Schreb.，自交不親和性，基因組大小為6×103 Mbp，無參考基因組信息?？垢邷睾头痔Y數(shù)調(diào)控因子缺乏一直是高羊茅遺傳改良的“卡脖子”問題。

　　進(jìn)展一：以學(xué)科組鑒定的極端耐熱（PI 578718）和高溫敏感種質(zhì)（PI 234881）為材料，利用Illumina HiSeq 2000 和GC-MS平臺，通過轉(zhuǎn)錄組和代謝組整合分析，對高羊茅抗高溫調(diào)控因子進(jìn)行了挖掘。共獲得了121個基因與41個次生代謝產(chǎn)物相關(guān)聯(lián)，并受高溫誘導(dǎo)表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，碳代謝和脂肪酸代謝途徑可能是高羊茅應(yīng)答高溫的主效應(yīng)答途徑。其中，碳代謝途徑中，10個糖類物質(zhì)涉及19個基因與高羊茅抗高溫相關(guān)聯(lián)。脂肪酸代謝途徑中共獲得6個關(guān)鍵的基因涉及到高羊茅高溫應(yīng)答。這些鑒定的調(diào)控因子將為后續(xù)冷季型草坪草抗高溫機(jī)理研究和種質(zhì)創(chuàng)新提供優(yōu)異基因資源。研究成果以“High temperature damage to fatty acids and carbohydrate metabolism in tall fescue by coupling deep transcriptome and metabolome analysis”為題，發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Ecotoxicology and Environmental Safety。武漢植物園草坪草與牧草分子育種學(xué)科組胡濤副研究員為論文第一作者，魯東大學(xué)傅金民研究員為論文通訊作者。本研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助。

　　論文鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014765132030782X

　　進(jìn)展二：以學(xué)科組鑒定的高分蘗數(shù)‘Ch-3’和低分蘗數(shù)‘Ch-5’為材料，并選取獵狗五Ｖ號高羊茅分蘗前、后組織作為對照，進(jìn)行全基因組small RNA測序分析。共獲得22200萬的clean data。鑒定到208個miRNAs，其中148個為known miRNAs，60個為 novel miRNAs。208個miRNAs 共靶標(biāo)28927個基因。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，18個miRNAs與高羊茅分蘗數(shù)相關(guān)聯(lián)。除去osa-miR156a, zma-miR528a-3p，osa-miR444b.2三個miRNA，其余15個miRNAs是植物中首次鑒定與分蘗數(shù)相關(guān)的miRNA。這18個miRNAs 共靶標(biāo)212個基因，涉及到“ubiquitinmediated proteolysis”,“phagosome”,“fatty acid biosynthesis”, “oxidative phosphorylation”和“biosynthesis of unsaturated fatty acids” KEGG 途徑。另外，bdi-miR167e-3p靶標(biāo)兩個磷酸化激酶蛋白 EIF2AK4和IRAK4。osa-miR397a 靶標(biāo)生長素應(yīng)答因子ARF5。這些新獲得miRNAs（已上傳至GenBank，登記號：SRR11640118, SRR11640119, SRR11640120 和SRR11640121）將為高羊茅分蘗數(shù)調(diào)控機(jī)理研究和相關(guān)遺傳改良提供資源。研究成果以“Genome-wide small RNA profiling reveals tiller development in tall fescue (Festuca arundinacea Schreb)”為題，發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊BMC Genomics。武漢植物園草坪草與牧草分子育種學(xué)科組胡濤副研究員為論文第一作者，陳良研究員為論文通訊作者。研究得到國家自然科學(xué)基金、山東省重大科技創(chuàng)新工程、中科院科技扶貧專項(xiàng)等項(xiàng)目資助。

　　論文鏈接：https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-020-07103-x

圖1. 極端耐熱（PI 578718）和不耐熱高羊茅（PI 234881）抗高溫表型

圖2. 高羊茅分蘗表型分析