糙毛以礼草（Kengyilia.hirsuta）苗期根鞘形态形成与发生的机理初探

There are continuous cold, seasonal low temperature and drought environment with alpine desertification grassland on Tibetan Plateau what causes robust rhizosheath of pioneer plant Kengyilia hirsute which adapt to serious environment well. .The project based on the ecological regulation of Kengyilia hirsute by rhizosheath microhabitat, the formation of the rhizosheath in the seedling stage of Kengyilia hirsute. By studying the morphological characteristics and microstructure of root system, the influence of rhizosheath formation on the root system configuration was clarified. .The root exudate was collected, and the functional genes related to the rhizosheath were selected by means of metabolic group and transcriptome analysis, explaining the molecular mechanism of rhizosheath formation. Using the traditional culture methods and transcriptome microorganism, the microbial groups related to rhizosheath formation were screened and isolated in Alpine sandy. This study is help to explore the mechanism of plant rhizosheath formation and provide theoretical basis for the breeding of excellent forage .

青藏高原沙化草地具有持续寒冷、季节性低温和干旱的特点，糙毛以礼草是该生境下的先锋植物，具有发达的根鞘结构。本项目在根鞘调节糙毛以礼草生态适应性研究的基础上，针对糙毛以礼草苗期根鞘的形成，通过研究根系形态特征和显微结构，阐明根鞘形成对根系构型的影响；收集根系分泌物，用代谢组结合转录组分析的方法筛选与根鞘形成相关的功能基因，解析根鞘形成的分子机制；采用转录组手段结合微生物传统培养方法，筛选分离高寒沙土中与植物根鞘形成相关的微生物类群。本研究有利于深入探究植物根鞘形成的机制，为抗逆牧草的培育提供理论依据。

糙毛以礼草是青藏高原沙化草地的先锋牧草，其发达的根鞘结构是适应沙化生境的主要特征之一。本项目针对糙毛以礼草苗期根鞘的形成，通过研究根系构型、根系分泌物、转录组手段结合微生物传统培养方法，明晰了糙毛以礼草根系形态结构与根鞘形成的关系及主导根鞘形成因子之间的相关性。采用转录组分子手段，明确了差异功能基因。结合代谢组测定方法，筛选了在根鞘形成过程中的主要差异根系分泌物，利用16sRNA测定方法，分析了根鞘形成过程中主要微生物种类，主要结果如下： .（1）根鞘重的影响因素为：田间持水量>微生物>分型维度(FD)>修正指数(qb)>根系固定渗透能力。根鞘重分别在20%~30%水分梯度时最大。.（2）不同土壤和水分处理下共有的OTUs占据了86%，微生物分布相对均匀，说明“植物-土壤”体系重新构建了微生物群体。土壤未灭菌和灭菌条件下根鞘微生物中OTU16（节细菌属，Arthrobacter）和OTU10（马赛菌属，Massilia）分别是根鞘形成过程中重新构建微生物群体的主要菌群。.（3）10%、25%和40%水分梯度下的上调差异分泌物分别为类固醇、1-（1Z-烯基），2-酰基甘油磷酸丝氨酸和类固醇及甘油脂，这些分泌物促进根系有机酸的分泌，刺激其根际微生物繁殖，促进信号传导，提高根际拟杆菌的活性和根系活力。共同富集的KEGG通路有为：磷脂酰肌醇代谢、甘油磷酸脂、甘油酯类代谢、α-亚麻酸代谢途径，在根鞘形成过程中发挥了重要作用。.（4）核糖体、Rap1 信号通路、不饱和脂肪酸的生物合成、类固醇生物合成等途径，决定了根系适应环境因子的分子机制，RAV和GRF转录因子在糙毛以礼草根系中特异表达上调，调控了糙毛以礼草根系在适应逆境和根鞘形成过程中的重要差异基因。.以上结果明确了糙毛以礼草苗期根鞘形成过程中，根系-土壤主要作用过程，初步探究根鞘发生的机制。