内生真菌提高野大麦耐盐性的机理研究

Soil salinization is one of the limiting factor for agricultural and pastoral production in China. China has rich grassland resources and abundant grass species, but lack of elite and stress tolerance cultivars with Chinese intellectual property. Our previous research indicated that Neotyphodoium endophyte could enhance grass tolerance to salt stress, improve seed germination and plant growth. This study will focus on Hordeum brevisubulatum from arid and semi-arid region of northern China. To determine the mechanism of Neotyphodium endophyte improving salt tolerance to grass, the physiological, biochemical and molecular creteria of endophyte infected (E+) and endophyte-free (E-) seeds and plants will be determined under salt stress conditions. The results will clarify the relationship between grass tolerance and its endophyte, to create new germplasm and breed new cultivars, to provide theoritical evidence and technical supports to maintain sustainability of grassland animal-husbandry and ecological systems.

土壤盐渍化是我国北方广大农牧业生产区的主要限制因素之一。我国草地资源丰富、种类繁多，但缺乏具有自主知识产权的优质抗逆禾草品种。申请者们研究发现，内生真菌可提高盐胁迫条件下禾草种子的萌发能力和植株生长，但对其提高耐盐性的机理尚不明确。本项立足于我国北方干旱、半干旱地区天然草地优良牧草-野大麦，通过带(E+)与不带(E-)内生真菌种子、植株在盐胁迫条件下的生理、生化、分子等方面耐盐指标变化的对比研究，探讨内生真菌提高禾草耐盐机理。最终明确内生真菌与野大麦耐盐性的关系，为创新禾草种质、培育优良牧草新品种，进而为草地畜牧业健康发展和改善生态环境提供理论依据和技术支持。

内生真菌可提高盐胁迫条件下禾草耐盐等特性，但对其机理尚不明确。本项目通过对草地优良牧草-野大麦内生真菌多样性，带(E+)与不带(E-)内生真菌种子、植株在盐胁迫条件下的生理、生化、转录组和小RNA测序分析等方面的对比研究，初步明确了内生真菌提高野大麦耐盐的机理。重要结果包括：1、确定了野大麦内生真菌的分类地位，鉴定为Epichloe bromicola；2、发现内生真菌可以提高宿主耐中性复合盐和碱性复合盐胁迫的能力；3、明确了内生真菌可以通过增加对K+、减少对Na+的吸收而提高宿主耐盐能力；4、初步明确了内生真菌提高野大麦耐盐性的8个相关基因和4个真菌应答相关基因；5、证实了由于内生真菌的侵染使hvu-miR156在200 mmol/L盐处理时上调表达而其靶基因MLOC_13032下调表达；6、初步明确了内生真菌-菌根菌-禾草在N、P胁迫下的互作机制；7、成功创建了野大麦内生真菌愈伤组织接种法和无菌苗接种方法，创制了16个新的大麦共生体单株和40个新的野大麦共生体单株。本项目成果为进一步明确内生真菌与野大麦耐盐性的关系，利用内生真菌培育禾草与禾谷类耐盐新品种，为草牧业可持续发展和改善生态环境提供理论依据和技术支持。发表学术论文14篇，其中SCI论文4篇；申报发明专利3项，获得授权实用新型专利7项；参与项目的研究生15名，其中毕业3名博士和4名硕士。