高羊茅（Festuca arundinacea）是主要的冷季型草坪草和牧草，是我国使用量增长较快的优良草种之一。高羊茅是冷季型草坪草中抗热，耐旱性相对较强的一种，最有可能通过遗传改良使其成为四季长绿的草坪草品种。目前，抗高温和分蘖数是高羊茅遗传改良的主要研究方向。但是，当前常用高羊茅为异源六倍体（PPG1G1G2G2, 2n=6x=42）的Festuca arundinacea Schreb.，自交不亲和性，基因组大小为6×103 Mbp，无参考基因组信息。抗高温和分蘖数调控因子缺乏一直是高羊茅遗传改良的“卡脖子”问题。
进展一：以学科组鉴定的极端耐热（PI 578718）和高温敏感种质（PI 234881）为材料，利用Illumina HiSeq 2000 和GC-MS平台，通过转录组和代谢组整合分析，对高羊茅抗高温调控因子进行了挖掘。共获得了121个基因与41个次生代谢产物相关联，并受高温诱导表达。进一步研究发现，碳代谢和脂肪酸代谢途径可能是高羊茅应答高温的主效应答途径。其中，碳代谢途径中，10个糖类物质涉及19个基因与高羊茅抗高温相关联。脂肪酸代谢途径中共获得6个关键的基因涉及到高羊茅高温应答。这些鉴定的调控因子将为后续冷季型草坪草抗高温机理研究和种质创新提供优异基因资源。研究成果以“High temperature damage to fatty acids and carbohydrate metabolism in tall fescue by coupling deep transcriptome and metabolome analysis”为题，发表于国际学术期刊Ecotoxicology and Environmental Safety。武汉植物园草坪草与牧草分子育种学科组胡涛副研究员为论文第一作者，鲁东大学傅金民研究员为论文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目资助。
论文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014765132030782X
进展二：以学科组鉴定的高分蘖数‘Ch-3’和低分蘖数‘Ch-5’为材料，并选取猎狗五Ｖ号高羊茅分蘖前、后组织作为对照，进行全基因组small RNA测序分析。共获得22200万的clean data。鉴定到208个miRNAs，其中148个为known miRNAs，60个为 novel miRNAs。208个miRNAs 共靶标28927个基因。进一步研究发现，18个miRNAs与高羊茅分蘖数相关联。除去osa-miR156a, zma-miR528a-3p，osa-miR444b.2三个miRNA，其余15个miRNAs是植物中首次鉴定与分蘖数相关的miRNA。这18个miRNAs 共靶标212个基因，涉及到“ubiquitinmediated proteolysis”,“phagosome”,“fatty acid biosynthesis”, “oxidative phosphorylation”和“biosynthesis of unsaturated fatty acids” KEGG 途径。另外，bdi-miR167e-3p靶标两个磷酸化激酶蛋白 EIF2AK4和IRAK4。osa-miR397a 靶标生长素应答因子ARF5。这些新获得miRNAs（已上传至GenBank，登记号：SRR11640118, SRR11640119, SRR11640120 和SRR11640121）将为高羊茅分蘖数调控机理研究和相关遗传改良提供资源。研究成果以“Genome-wide small RNA profiling reveals tiller development in tall fescue (Festuca arundinacea Schreb)”为题，发表于国际学术期刊BMC Genomics。武汉植物园草坪草与牧草分子育种学科组胡涛副研究员为论文第一作者，陈良研究员为论文通讯作者。研究得到国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程、中科院科技扶贫专项等项目资助。
论文链接：https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-020-07103-x
图1. 极端耐热（PI 578718）和不耐热高羊茅（PI 234881）抗高温表型
图2. 高羊茅分蘖表型分析
