所（园）在狗牙根耐低氮机制研究方面取得新进展
近日，草业研究中心在国际学术期刊Plant Physiology and Biochemistry （IF= 5.437，JCR分区Q1）上发表了题为“Effects of low nitrogen supply on nitrogen uptake, assimilation and remobilization in wild bermudagrass”的研究论文，报道了他们在狗牙根耐低氮机制研究方面的新进展。
氮是草类植物生长发育所需的最大量也是最限制的营养元素，在保持多年生草类植物生长质量和持久性方面起重要作用。氮肥的不合理施用一方面增加草坪的养护成本和病虫草害发生的风险，另一方面过量的氮引发温室效应，水体富营养化等一系列环境问题，阻碍草坪景观和生态功能的发挥。利用草种自身遗传背景和氮利用方面的差异，选育我国本土耐低氮种质是解决这一问题的重要途径。狗牙根(Cynodon dactylon)是国内外最常用的暖季型草坪草，也是需氮量最大的草种。前期我所草业研究中心利用构建的狗牙根耐低氮评价体系，对中国狗牙根核心种质库的56份狗牙根进行评价，发现低氮处理下不同狗牙根种质生长和氮积累具有显著差异，通过聚类分析，将56份材料分为四类：低氮敏感型、中间型、耐低氮型和极耐低氮型。然而，低氮条件下狗牙根氮高效吸收利用的机理研究尚未见报道。
本研究以前期筛选出的两个极端类型—极耐低氮型狗牙根（‘阳江’狗牙根C291）和低氮敏感型（C716狗牙根）为材料，研究了低氮对狗牙根生长、氮吸收、氮同化及再利用的影响。研究结果表明，低氮处理条件下，极耐低氮型狗牙根‘阳江’（C291）地上部干重和植株干重降低幅度明显小于低氮敏感型狗牙根C716。低氮处理条件下，极耐低氮型狗牙根‘阳江’（C291）与氮吸收相关的根干重和根表面积与对照相比差异不显著，硝酸盐吸收载体基因CyNRT2.2和CyNRT2.3的表达明显高于对照，从而地上部累积的NO3--N含量明显高于对照，而低氮敏感型C716狗牙根这些指标均显著低于对照。在极耐低氮型狗牙根‘阳江’（C291）中，氮同化关键酶硝酸还原酶（NR）活性与对照组相比无显著差异，而与氮再利用相关的细胞质型谷氨酰胺合成酶蛋白含量(GS1)、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均高于对照， 因此地上部可溶性蛋白质和游离氨基酸含量与对照相比无显著差异。总之，狗牙根在提高根系氮吸收能力的基础上，以获得更多的氮来保持地上部的氮同化，同时促进地上部氮的再利用，从而保持狗牙根更好的氮状态以适应低氮营养。这些发现有助于阐明狗牙根的耐低氮机制，从而为狗牙根氮高效利用基因资源发掘和种质创新提供重要的理论依据。
我所草业研究中心李丹丹博士为论文第一作者，陈静波副研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（31501786）、江苏省林业科技创新与推广项目（LYKJ[2021]19）的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2022.09.019
图1. 低氮处理对狗牙根生长的影响
图2. 低氮处理对狗牙根根系形态和硝酸盐吸收载体基因（NRT2s）表达的影响
图3. 低氮处理对狗牙根氮代谢关键酶（NR和GS）活性的影响
