狗牙根具有植株低矮、成坪速度快、抗旱、耐踐踏等優點，被廣泛應用于運動場草坪、高爾夫果嶺、邊坡防護、庭院綠化等，是應用最廣泛的暖季型草坪草之一，享有暖季型草坪草“當家草種”之美稱。低溫是限制狗牙根推廣應用的主要因子，日均溫度低于16℃時狗牙根停止生長，7-10℃開始枯黃，因此開展狗牙根抗寒種質資源評價、抗寒基因（位點）發掘及功能解析等研究，具有重要的理論意義和潛在的應用價值。
進展一：收集了不同地理來源的狗牙根種質資源106份，采用蒸騰速率、生長速率、草坪質量等生理參數進行了抗寒性評價，建立了狗牙根種質耐寒表型數據庫；利用SSR分子標記開展了遺傳多樣性與群體結構分析；基于關聯分析共鑒定到34個SSR位點與2個以上的耐寒性狀相關聯，為通過分子育種手段來改良狗牙根耐寒性提供了科學依據。相關研究結果以“Association of SSR Markers with Cold Tolerance Traits in Diverse Bermudagrass [Cynodon dactylon (L.) Pers.] Accessions”為題發表于國際學術期刊Journal of Plant Growth Regulation（論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00344-019-09972-3）。
進展二：以上述篩選獲得的耐寒和低溫敏感狗牙根種質為材料，低溫處理后進行RNA-Seq分析，鑒定到一個受低溫顯著誘導的基因CdERF1，且其在抗寒種質中表達水平更高。CdERF1基因編碼的蛋白定位于細胞核內，具有轉錄激活活性。異源表達CdERF1能顯著增強轉基因擬南芥的耐寒性，具體表現在葉片電解質滲透率（EL）、丙二醛（MDA）、ROS含量的顯著降低，及SOD、POD酶活性的明顯升高。而利用病毒誘導基因沉默（VIGS）方法抑制狗牙根內源CdERF1的表達，則導致狗牙根對低溫脅迫更加敏感。進一步以過表達轉基因擬南芥和VIGS狗牙根為材料進行了RNA-Seq分析，發現狗牙根CdERF1可能通過轉錄調控抗氧化基因（POD）、脂轉移蛋白家族基因（LTP）以及CBF2基因的表達來響應低溫脅迫。研究對于了解狗牙根抗寒機理具有理論意義，同時也為通過基因工程技術快速、精準培育耐低溫狗牙根種質提供了新的基因資源。相關研究結果以“The Ethylene Responsive Factor CdERF1 from Bermudagrass (Cynodon dactylon) Positively Regulates Cold Tolerance”為題發表于國際學術期刊Plant Science（論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168945220300340）。
進展三：對草坪草響應逆境脅迫的生理分子機制研究進展進行了綜述報道，相關研究結果以“Mechanisms of Environmental Stress Tolerance in Turfgrass”為題發表于國際學術期刊Agronomy（論文鏈接：https://www.mdpi.com/2073-4395/10/4/522）。
研究得到了國家自然科學基金（31272194, 31672482，31401915）和中國科學院青年創新促進會（2017389）的支持。
圖 1 CdERF1基因介導的抗寒分子機制
