假俭草适应酸土逆境的磷高效相关基因鉴定与功能研究

Centipedegrass is the important resource for the acid soil area afforestation and ecological management. The problem of phosphorous fertilizer inefficiency and increasingly scarce of phosphate, prompting turfgrass breeding workers begin to pay attention to the phosphorus efficiency of this acid soil turfgrass. Our research group had systematically collected and evaluated the germplasm resources of centipedegrass, then, early study found that the phosphorus transport efficiency between acid soil stress tolerant and sensitive centipedegrass germplasm materials exist significant differences. Based on the early study in acid soil tolerance of centipedegrass, this study will : (1) By the determinating of phosphorus related physiological indexes of centipedegrass extreme germplasm materials under acid aluminum and phosphorus deficiency stress, explore the phosphorus efficient strategy related to the acid soil adaptability; (2) By the whole genome resequencing of centipedegrass extreme germplasm materials, identify the key genes conferring high phosphorus efficiency under acid soil stress and verify their functions, reveal the molecular mechanism of high phosphorus efficiency in centipedegrass under the special habitat. The implementation of this study will expand the understanding of the adaptation mechanism in the acid soil plants, such as centipedegrass, under the complex acid aluminum and phosphorus starvation stress, then, provide theory basis for the molecular breeding means to foster acid soil tolerant turfgrass germplasm with high phosphorus efficiency.

假俭草是酸性土壤地区绿化和生态治理的重要资源，酸土施用磷肥低效与当前节约肥料需求的矛盾，促使育种工作者开始关注假俭草对酸土磷素的利用效率。申请人所在课题组曾经对假俭草种质资源进行过系统的收集和评价，在前期研究中发现酸土胁迫下假俭草的耐酸土种质材料相较于敏感型材料的磷转运效率存在显著差异。因此，本项目拟研究酸土植物假俭草响应酸性土壤高铝低磷逆境的磷高效策略相应的基因和分子机制，（1）对假俭草酸土适应性极端种质材料在酸土胁迫下的磷相关生理指标进行测定，探究其酸土适应性相关的磷高效策略；（2）基因组重测序比较分析假俭草极端种质的遗传信息，鉴定酸土胁迫下假俭草磷高效策略相关的关键基因并验证功能，探索假俭草在酸土特殊生境下的磷高效分子机制。本研究将拓展对假俭草这类酸土植物对酸土适应机制的认识，同时也将为未来利用分子育种手段培育酸土种植的磷高效草坪草新种质提供优质的基因资源和相应的理论依据。

假俭草是酸性土壤地区绿化和生态治理的重要资源。基于前期对假俭草种质资源的收集、评价和研究工作基础，本项目探索研究了酸土植物假俭草响应酸性土壤高铝低磷逆境的磷高效策略及相应的基因和分子机制。.（1）对假俭草酸土适应性极端种质材料在酸土胁迫下的磷相关生理指标进行测定，探究其酸土适应性相关的磷高效策略。以假俭草酸土耐性及敏感型极端种质为研究材料，模拟酸性土壤环境的高铝及低磷胁迫进行处理，对其表型及生理指标进行测定及比较分析。研究发现，高铝低磷联合胁迫对植株生长的抑制程度显著高于单一条件胁迫；耐酸材料的匍匐茎长度及节间长度指标，在低磷胁迫下均显著高于其对照，该生长表现与其酸土适应策略有关。光合参数等生理指标显示，敏感材料的光合速率在低磷或高铝的单一胁迫条件下受到影响较小，在高铝低磷联合胁迫下则受到大幅抑制；耐酸型材料在高铝低磷联合胁迫下受到的影响相对较小。元素含量分析发现，在Al-P胁迫条件下，耐酸材料的地上部分/地下部分组织样品的磷含量比值则显著高于敏感材料；另一方面，铝元素含量的初步统计显示，Al-P胁迫下敏感材料根系组织中的铝含量均大幅高于耐酸材料，体现了酸土铝毒抗性差异。.（2）基于基因组重测序关联分析假俭草极端种质，挖掘鉴定了一批酸土胁迫下假俭草磷高效策略相关的关键基因并验证功能。其中，对EoPHR2基因的研究发现，其参与假俭草对酸土多重胁迫的响应，推测假俭草在适应酸性土壤的高铝造成低磷的胁迫过程中已经进化产生特殊的应对机制，而EoPHR2基因作为酸土植物假俭草对酸土复合胁迫联合响应调控通路的节点基因，进一步探索其背后未知的调控通路机制，将成为本项目的延续性研究方向。.本研究拓展了对假俭草这类酸土植物对酸土适应机制的认识，同时也将为未来利用分子育种手段培育酸土种植的磷高效草坪草新种质提供优质的基因资源和相应的理论依据。