长期增温与施氮条件下内蒙古荒漠草原短花针茅花发育时期的转录组差异分析

Climate change on the grassland ecology system of the effect and the feedback has become the focus of the present studies. But the molecular response of the main plant communities to climate change in desert steppe seldom reported. This project intends to take place in the natural grazing stipa breviflora desert grassland, and artificial raising temperature and nitrogen control method are used in the field and laboratory to simulate the two key factors—warming and soil nitrogen content, under present climate change conditions. In this study, Illumina Hiseq technique and Molecular informatics method is used for analyzing transcriptome differences of stipa breviflora in the field for its different floral development stages under climate change conditions. The aim of this analysis is to find the major genes that response to climate and soil condition changing. Also, this analysis is to study the response model of those major genes that involved in regulation of flora phenological process, and the relationship between this model and ecology system balance in the same area, to provide the basic theoretical basis for the management strategy of Inner Mongolia grassland ecosystem adapting to climate change.

气候变化对草原生态系统的影响及其反馈已经成为目前研究的焦点。但针对短花针茅荒漠草原主要植物群落对气候变化的分子响应研究甚少。本项研究拟在自然放牧的短花针茅荒漠草原进行，在野外及实验室内采用人工增温及施氮控制的方法，模拟目前气候变化下影响草原生产力的两个较为关键的因素——升温和土壤含氮量，应用Illumina Hiseq技术，以分子信息学为研究手段，分析不同气候变化条件下，不同花发育时期试验区草原主要建群种短花针茅的转录组差异，获得响应气候和土壤环境变化的主效基因，分析参与花期物候过程调控的主要基因的响应模式与试验区生态系统平衡之间的关系，为内蒙古草原生态系统适应气候变化的管理策略提供基础理论依据。

气候变化对草原生态系统的影响及其反馈已经成为目前研究的焦点。但针对短花针茅荒漠.草原主要植物群落对气候变化的分子响应研究甚少。本项研究拟在自然放牧的短花针茅荒漠草原进行，在野外及实验室内采用人工增温及施氮控制的方法，模拟目前气候变化下影响草原生产力的两个较为关键的因素——升温和土壤含氮量，应用Illumina Hiseq技术，以分子信息学为研究手段，分析不同气候变化条件下，不同花发育时期试验区草原主要建群种短花针茅的转录组差异，获得响应气候和土壤环境变化的主效基因，分析参与花期物候过程调控的主要基因的响应模式与试验区生态系统平衡之间的关系，为内蒙古草原生态系统适应气候变化的管理策略提供基础理论依据。.通过本项目的实施，取得了以下主要成果：. 1.通过对野外人工控制增温、施氮处理下的短花针茅不同花期的生殖枝的转录组测序和差异表达基因的分析，共产生4.39G的高质量数据，通过Blast同源比对共有77584个Unigcnc与已知的基因匹配成功。经差异代谢通路富集及差异基因RPKM分析发现植物-昼夜节律途径上13个差异表达基因（PRR7-1、PRR7-2、COP1-1、COP1-2、FT-1、FT-2、HY5-1、HY5-2、CHS-2、CHS-3、LHY、PHYA、ELF3）均与植物花期发育相关，通过RT-qPCR验证其表达趋势均与测序结果基本一致。. 2. 通过对13个花期相关的差异表达基因的42个转录本的克隆和验证分析得到13个基因的序列片段，经不同处理和花期其响应模式的分析发现在自然放牧条件下，授粉期开花关键因子CO和FT的表达上调，而在不同处理下各基因表达差异较大。经RACE扩增得到StbCO、StbFT基因全长CDS序列，亚细胞定位可见StbCO主要于细胞核内表达、StbFT则定位于细胞核和靠近细胞膜的细胞质中。. 3.在本项目的资助下发表论文5篇，专利5项，SCI期刊收录论文1篇，2篇英文论文投稿中。. 4.项目执行期间共培养硕士研究生4名，毕业3名，15名本科学生通过本项目完成本科毕业论文获取学位。. 综上所述，在项目执行期间，已全面完成计划任务书规定的研究内容及各项考核指标。