草坪草抗寒性评价及抗寒机理研究中获进展

2020-08-21 绿谷生物 武汉植物园
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狗牙根具有植株低矮、成坪速度快、抗旱、耐践踏等优点,被广泛应用于运动场草坪、高尔夫果岭、边坡防护、庭院绿化等,被称为暖季型草坪草“当家草种”。低温是限制狗牙根推广应用的主要因子,日均温度低于16℃时狗牙根停止生长,7-10℃开始枯黄,因此开展狗牙根抗寒种质资源评价、抗寒基因(位点)发掘及功能解析等研究,具有重要理论意义和潜在应用价值。

进展一:收集106份不同地理来源的狗牙根种质资源,采用蒸腾速率、生长速率、草坪质量等生理参数进行抗寒性评价,建立狗牙根种质耐寒表型数据库;利用SSR分子标记开展遗传多样性与群体结构分析;基于关联分析共鉴定到34个SSR位点与2个以上的耐寒性状相关联,为通过分子育种手段来改良狗牙根耐寒性提供科学依据。相关研究成果以Association of SSR Markers with Cold Tolerance Traits in Diverse Bermudagrass [Cynodon dactylon (L.) Pers.] Accessions为题,发表在Journal of Plant Growth Regulation上。

进展二:以上述筛选获得的耐寒和低温敏感狗牙根种质为材料,低温处理后进行RNA-Seq分析,鉴定到一个受低温显着诱导的基因CdERF1,且其在抗寒种质中表达水平更高。CdERF1基因编码的蛋白定位于细胞核内,具有转录激活活性。异源表达CdERF1能增强转基因拟南芥的耐寒性,具体表现在叶片电解质渗透率(EL)、丙二醛(MDA)、ROS含量的降低,SOD、POD酶活性的升高。而利用病毒诱导基因沉默(VIGS)方法抑制狗牙根内源CdERF1的表达,导致狗牙根对低温胁迫更加敏感。以过表达转基因拟南芥和VIGS狗牙根为材料进行RNA-Seq分析,发现狗牙根CdERF1可能通过转录调控抗氧化基因(POD)、脂转移蛋白家族基因(LTP)以及CBF2基因的表达来响应低温胁迫。研究对于了解狗牙根抗寒机理具有理论意义,为通过基因工程技术快速、精准培育耐低温狗牙根种质提供新的基因资源。相关研究成果以The Ethylene Responsive Factor CdERF1 from Bermudagrass (Cynodon dactylon) Positively Regulates Cold Tolerance为题,发表在Plant Science上。

进展三:对草坪草响应逆境胁迫的生理分子机制研究进展进行综述报道,相关研究成果以Mechanisms of Environmental Stress Tolerance in Turfgrass为题,发表在Agronomy上。