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，抗高溫和分蘗數是高羊茅遺傳改良的主要研究方向。但是，當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。抗高溫和分蘗數調控因子缺乏一直是高羊茅遺傳改良的“卡脖子”問題。
進展一：以學科組鑒定的極端耐熱（PI 578718）和高溫敏感種質（PI 234881）為材料，利用Illumina HiSeq 2000 和GC-MS平臺，通過轉錄組和代謝組整合分析，對高羊茅抗高溫調控因子進行了挖掘。共獲得了121個基因與41個次生代謝產物相關聯，并受高溫誘導表達。進一步研究發現，碳代謝和脂肪酸代謝途徑可能是高羊茅應答高溫的主效應答途徑。其中，碳代謝途徑中，10個糖類物質涉及19個基因與高羊茅抗高溫相關聯。脂肪酸代謝途徑中共獲得6個關鍵的基因涉及到高羊茅高溫應答。這些鑒定的調控因子將為后續冷季型草坪草抗高溫機理研究和種質創新提供優異基因資源。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，發表于國際學術期刊Ecotoxicology and Environmental Safety。武漢植物園草坪草與牧草分子育種學科組胡濤副研究員為論文第一作者，魯東大學傅金民研究員為論文通訊作者。本研究得到國家自然科學基金項目資助。
論文鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014765132030782X
進展二：以學科組鑒定的高分蘗數‘Ch-3’和低分蘗數‘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28927個基因。進一步研究發現，18個miRNAs與高羊茅分蘗數相關聯。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相關的miRNA。這18個miRNAs 共靶標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靶標兩個磷酸化激酶蛋白 EIF2AK4和IRAK4。osa-miR397a 靶標生長素應答因子ARF5。這些新獲得miRNAs（已上傳至GenBank，登記號：SRR11640118, SRR11640119, SRR11640120 和SRR11640121）將為高羊茅分蘗數調控機理研究和相關遺傳改良提供資源。研究成果以“Genome-wide small RNA profiling reveals tiller development in tall fescue (Festuca arundinacea Schreb)”為題，發表于國際學術期刊BMC Genomics。武漢植物園草坪草與牧草分子育種學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基金、山東省重大科技創新工程、中科院科技扶貧專項等項目資助。
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
