随着水稻栽培技术的持续优化，近十年我国稻谷产量均保持在2.1亿t左右的高位。直播稻作为一种高效、轻简的栽培技术，受到了广大种植户的青睐。但实际生产中，直播稻较移栽稻在我国的应用仍存在一些争议。为此，本文采用荟萃分析（meta-analysis）方法量化了直播稻和移栽稻对产量、经济效益、稻米品质、倒伏性状及温室气体排放的影响差异。总体来讲，与移栽稻相比，直播稻产量显著下降了6.3%，主要原因是群体总颖花量（-3.8%）和结实率（-1.8%）显著降低。我国不同种植制度下直播稻的产量均显著下降，其中单季稻（-10.9%）和双季晚稻（-13.1%）产量下降的幅度显著高于中稻（-4.8%）和双季早稻（-4.4%）；吉林、辽宁、新疆、宁夏、山东、江苏和浙江直播稻产量的降幅达10%—20%，黑龙江和江西直播稻产量的降幅为5%—10%，其他省份直播稻产量较移栽稻差异不显著。从经济效应来看，种植直播稻能获得与移栽稻相当的净收益（P>0.05）。直播稻显著降低了精米率（-3.1%）和胶稠度（-3.5%），改善了外观品质（垩白粒率和垩白度分别下降了25.3%和22.5%），对营养品质和食味值的影响均不显著。直播稻显著提高了茎秆基部第1节间（+12.4%）和第3节间（+10.3%）的倒伏指数，对第2节间倒伏指数的影响不显著，这表明种植直播稻会增加倒伏的风险。从温室气体排放来看，与移栽稻田相比，直播稻田甲烷排放（-42.8%）、全球增温潜势（-36.2%）和温室气体排放强度（-41.1%）均显著下降，但提高了氧化亚氮排放（+29.1%）。此外，笔者在氮素利用与损失、水分利用效率、能量利用效率和草害发生对直播稻和移栽稻的响应进行了简要综述和比较分析。最后，分别在品种筛选、栽培技术优化、种植区域布局和政策服务方面提出了未来直播稻发展的建议，以期为我国直播稻栽培技术创新与区域化应用提供数据支撑和科学依据。
【目的】以‘广东香水’柠檬为原料制作的茶饮深受消费者喜爱，但其果实香气轮廓、主要香气活性成分及生物合成关键基因尚需解析。本研究采用代谢组学结合感官评价的分子感官技术对‘广东香水’柠檬香气品质形成的物质基础及关键基因进行探究，为‘广东香水’柠檬香气品质研究奠定基础。【方法】使用GC-MS对云南巍山、广东云浮及广西梧州3个不同产地的‘广东香水’柠檬挥发性物质进行检测，并组织感官评价小组对不同产地样品香气品质进行评估。利用气相色谱-嗅闻-质谱联用（GC/O-MS）结合香气提取物稀释分析（AEDA）、香气活性值（OAV）分析和香气重构的方法对‘广东香水’柠檬香气活性物质进行鉴定，进一步确定其特征香气化合物。并基于基因家族分析，挖掘呈香物质合成相关基因。【结果】在‘广东香水’柠檬的黄皮层、果肉和切片中分别鉴定到了40、21和33种挥发性物质，黄皮层、果肉组织中含量最高的样品分别来自云南巍山、广东云浮。香气感官属性方面，来自云南巍山和广东云浮的‘广东香水’柠檬切片香气强度显著高于广西梧州的样品，更受消费者喜爱；而广西梧州的样品整果香气品质比其他地区样品更佳。采用溶剂辅助风味蒸馏萃取（SAFE）等方法对云南巍山‘广东香水’柠檬的精油进行了提取，在‘广东香水’柠檬精油中共鉴定出25种香气活性物质，结合OAV分析和香气重构试验，进一步确定香茅醛和柠檬醛是其特征香气化合物，并构建其香气风味轮。基于保守结构域鉴定和Blast比对，在‘广东香水’柠檬基因组中鉴定到52个可能参与呈香物质合成的萜烯合酶（TPS）基因。【结论】挥发性物质谱和感官评价表明云南巍山的‘广东香水’柠檬切片香气品质较优，以该地区样品为研究材料，共鉴定到25种香气活性物质，其中香茅醛和柠檬醛为‘广东香水’柠檬的特征香气化合物，d-柠檬烯为其提供背景香味。结合定量描述性分析和GC/O-MS收集的气味特性，构建了以“果香”“木香”“药香”“辛香”“花香”和“青草味”6大类包含15个香气描述词的‘广东香水’柠檬香气风味轮，挖掘到可能参与呈香物质合成的52个TPS基因。
落粒性是限制水稻产量的重要因素之一，培育落粒性适中的水稻新品种是全球水稻育种面临的重要挑战。水稻作为我国最重要的粮食作物之一，为国家粮食安全提供了重要保障。落粒性是水稻驯化过程中最重要的性状之一，离层是控制水稻落粒性的重要部位。与野生稻相比，栽培稻的离层发育不完整，导致其落粒性降低。落粒性不仅会影响粮食产量，同时也影响其对机械化收割的适应性。因此，培育落粒性适中的水稻新品种成为解决这一问题的主要方法。在生产上，为了培育落粒性适中的水稻品种，需要对重要落粒基因进行挖掘与利用，并将其导入优良水稻品种中进行遗传改良，从而获得适应于机械化收割的水稻新品种。前人通过图位克隆等方法克隆了多个落粒基因，如SH4/SHA1、qSH1、OsSh1/ObSH3等，并对其功能机制进行了解析。同时，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术、γ射线诱变技术和基因导入等方法，成功创制了一批落粒性适中的水稻新材料。落粒性对粮食产量和水稻的收获方式有重要影响。本文从水稻落粒性的鉴定方法、生理基础、落粒性基因的克隆，以及落粒性遗传调控网络等方面进行了综述，同时，提出通过在优异的水稻种质资源中对落粒基因进行利用，为探索水稻落粒性的遗传机制和选育适用于水稻机械化收获的水稻新品种提供参考。
规律间隔成簇短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR）相关蛋白（CRISPR-associated protein, Cas）基因编辑技术不仅引发了生命科学领域的革命性发展，还在农业领域带来了翻天覆地的变革。作为CRISPR基因编辑系统的重要分支，CRISPR-Cas12a系统凭借其独特的分子特征，在生物育种和疾病诊断领域展现出区别于经典CRISPR-Cas9系统的应用潜力。相较于II型Cas9系统，V型的Cas12a蛋白只有一个RuvC-Nuc核酸酶结构域，与Cas9蛋白的HNH-RuvC双核酸酶结构域形成鲜明对比。Cas12a切割靶DNA产生交错型双链断裂（double-stranded DNA break，DSB），并保留了CRISPR RNA（crRNA）和Cas12a的“R环（R-loop）”。R环的保留是CRISPR-Cas12a基因编辑系统拥有“附带切割”特性和开发核酸和小分子检测技术的结构基础。Cas12a识别富含胸腺嘧啶的原间隔区相邻基序（protospacer adjacent motif，PAM），是CRISPR-Cas基因编辑系统的有效补充，其依赖crRNA的自主加工能力显著区别于Cas9的反式激活CRISPR RNA（tracrRNA）依赖系统，在多基因同步编辑方面展现出更大的优势。Cas12a的以上特性使其在农作物遗传改良中取得突破性进展——已成功培育出抗病、高产的商业化农作物品种。在基础研究方向，失活的Cas12a（dCas12a）与转录调控或表观修饰元件融合表达，可实现不产生DSB的精准基因表达调控；其与等温扩增技术联用可实现疾病的可视化检测。本文从V型Cas蛋白的分类、Cas12a在细菌内的作用原理和Cas12a与crRNA复合体的功能结构域等方面系统地介绍了CRISPR-Cas12a基因编辑系统；从靶向RNA的加工原理、Cas效应蛋白的功能结构、基因编辑的效果和应用4个方面对比了CRISPR-Cas12a和CRISPR-Cas9两套基因编辑系统；从基因调控、表观修饰和碱基编辑3个方面阐述了CRISPR-dCas12a和CRISPR-dCas9激活和抑制系统；从核酸、蛋白质和小分子3个方面阐述了CRISPR-Cas12a系统在分子检测领域的作用原理；从基因调控、碱基编辑、物质检测、疾病诊断和生物育种几个方面系统阐述了CRISPR-Cas12a在农业生产中的应用。随着引物编辑等更加安全的非DSB依赖技术的发展，CRISPR-Cas12a系统将在作物精准育种、畜禽遗传改良和临床快速检测等领域发挥更重要的作用，为应对全球粮食安全挑战和传染病防控提供创新性解决方案。
【目的】GRAS家族是植物特有的一类转录因子，在植物生长发育和响应逆境胁迫中发挥重要作用，明确GRAS家族基因在小麦耐热性中的作用，可为小麦耐热育种提供基因资源和理论支撑。【方法】基于TAM107和中国春苗期高温转录组筛选到一个潜在的热胁迫响应转录因子基因TaGRAS34-5A；对TaGRAS34-5A进行生物信息学分析并构建系统发育树，以明确其分子特征；采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法对TaGRAS34-5A在高温、脱落酸（ABA）、乙烯利（ETH）、水杨酸（SA）处理下的表达模式进行分析；利用小麦原生质体瞬时表达技术明确TaGRAS34-5A蛋白的亚细胞定位；利用酿酒酵母异源表达系统及BSMV:VIGS沉默技术对TaGRAS34-5A的耐热功能进行验证；利用酵母双杂交技术筛选TaGRAS34-5A潜在的互作蛋白，解析其耐热机理。【结果】TaGRAS34-5A含有一个典型的GRAS结构域，属于GRAS转录因子家族，定位于细胞核和细胞质。生物信息学分析表明，TaGRAS34-5A启动子中含有大量的激素响应元件和光响应元件，与TaSCL14、OsGRAS23、AtSCL14在亲缘关系上最近，暗示其潜在的应对氧化应激功能。在高温、ETH、ABA、SA处理下，TaGRAS34-5A均上调表达，分别在4、6、0.5和12 h后达到表达峰值，其中，受热胁迫和SA的诱导最强烈。酿酒酵母的耐热功能试验表明，TaGRAS34-5A的异源表达能够提高酿酒酵母的耐热性。BSMV:VIGS瞬时沉默试验结果显示，42 ℃高温处理后，TaGRAS34-5A沉默植株相较于对照，叶绿素含量下降、POD酶活降低、细胞过氧化程度增加、耐热性降低。初步耐热机理研究表明，TaGRAS34-5A具有强烈的转录自激活活性，TaGRAS34-5A可能通过与bZIP家族HBP-1b转录因子、E3泛素蛋白连接酶hel2等蛋白的相互作用，协同调控小麦的耐热能力。【结论】TaGRAS34-5A受热、ABA、ETH、SA诱导表达，编码的蛋白位于细胞核和胞质中，且具有转录激活活性，异源表达TaGRAS34-5A能够提高酿酒酵母的耐热性，TaGRAS34-5A沉默小麦植株的细胞过氧化程度增加、叶绿素含量下降、耐热性降低，TaGRAS34-5A可能通过调节细胞氧化还原状态和细胞解毒，从而正调控小麦耐热性。
【目的】分析开花期高温对不同基因型籼稻的花粉粒吸胀膨大、花药开裂、花粉粒残留和雌蕊柱头捕获花粉粒数量等开花授粉性状的影响，解析开花期高温诱导水稻颖花不育的原因。【方法】不同基因型籼稻种质通过错期播种种植于江西南昌，使高温处理在8月上旬的自然高温条件下同期开花、冠层处气温36.5―37.8 ℃，使适温对照在9月中旬的适温条件下同期开花、冠层处气温30.8―32.5 ℃。调查并比较高温对不同基因型籼稻的颖花育性、花粉粒吸胀膨大、花药开裂、花粉粒残留、雌蕊柱头捕获花粉粒数量等开花授粉性状的影响。【结果】水稻在高温条件下开花时，供试种质江西吉安丝苗、粤香占和黄广油占等表现高温钝感，颖花育性分别为91.6%、89.2%和87.9%；而水稻种质珍富、玉针香、IR64和密阳46则表现高温敏感，颖花育性依次为55.2%、60.3%、61.1%和73.2%，极显著或显著低于对照。高温敏感种质珍富、玉针香、IR64和密阳46在高温条件下开花时的花粉粒吸胀膨大率依次为1.99%、1.16%、1.12%和2.70%，极显著小于对照；而其余供试种质在高温和适温条件下的花粉粒吸胀膨大率无显著差异。高温条件下，高温敏感种质珍富、玉针香、IR64和密阳46的花药裂口长度相对花药总长度的百分率为66.0%、45.4%、48.7%和63.6%，极显著或显著小于对照，花药中花粉粒残留量也明显多于对照；而其他供试种质在高温和适温下的花药裂口长度与花粉粒残留量均无明显差异。高温条件下，高温敏感种质的雌蕊单个柱头捕获花粉粒数量平均为20粒，极显著低于对照；而其余供试种质在高温和适温条件下捕获的花粉粒数量无显著差异。【结论】开花期高温抑制水稻花粉粒吸胀膨大、影响花药正常开裂、增加花粉粒“黏性”，从而阻碍花粉粒从花药中散落至雌蕊柱头，减少雌蕊柱头捕获有效花粉粒数量，造成水稻颖花不育而降低结实率。
【目的】基于全基因组鉴定分析大豆LOX基因家族成员，了解各成员的分类进化关系，研究各基因成员在不同组织中的表达特异性以及对非生物胁迫的响应，为进一步研究LOX基因家族的分子特征、进化历程以及功能研究提供理论基础。【方法】基于Ensembl数据库中水稻和拟南芥物种LOX蛋白序列，在大豆全基因组数据库中BLASTP比对同源LOX蛋白序列，使用MEGA X软件构建系统进化树；采用网站MEME进行蛋白保守基序分析；运用在线软件GSDS 2.0分析基因结构；运用TBtools进行染色体定位绘制；用McscanX分析大豆LOX家族复制基因；利用PlantCARE网站预测大豆LOX基因家族启动子元件；通过TBtools绘制不同组织及非生物胁迫下大豆基因表达热图，并对与百粒重显著相关的优异等位变异位点GmLOX15A1-G/A进行分子标记开发。【结果】大豆中共鉴定到43个LOX基因，不均匀地分布在13条染色体上。共线性分析表明，GmLOX基因在进化过程中经历了广泛的复制。同时，在LOX基因启动子中检测到39种不同类型的顺式调控元件，表明它们可能参与了不同的生长发育、光反应、应激反应与激素诱导等途径。表达模式分析发现LOX基因在大豆不同组织中具有不同的表达程度，表明该家族成员具有组织和时空表达特异性。干旱胁迫条件下，GmLOX基因在大豆根系和叶片中表达差异显著（P<0.05），其中，GmLOX3A3、GmLOX7A1、GmLOX20B1、GmLOX13A1和GmLOX20A2在根系和叶片中均显著上调或下调表达，推测GmLOX基因可能在逆境胁迫响应中发挥重要作用。同时，发现GmLOX15A1在籽粒组织中高表达且在该基因编码区第七外显子存在一处G/A优异等位变异，对该变异位点开发分子标记，并利用来自不同生态区1 200份大豆种质资源2年的百粒重数据，分析GmLOX15A1不同单倍型与百粒重的相关性，结果表明，相较于GmLOX15A1-A基因型，携带GmLOX15A1-G等位基因大豆种质的平均百粒重提高2.33 g（P<0.001）。【结论】在大豆中共鉴定到43个LOX家族成员，可分为3个亚家族。GmLOX基因启动子区存在大量激素和胁迫响应的顺式作用元件，在干旱胁迫响应中发挥不同的作用。其中，GmLOX15A1在籽粒组织中高表达且该基因编码区第七外显子存在一处G/A优异等位变异，相较于GmLOX15A1-A基因型，携带GmLOX15A1-G等位基因大豆种质的平均百粒重显著提高2.33 g，该位点可作为大豆籽粒大小遗传改良的优异单倍型。
【目的】AP2/ERF（APETALA2/ethylene responsive factor）超家族是一类对植物生长发育以及响应逆境胁迫起重要调节作用的转录因子，在植物中广泛存在，且成员众多。探究AP2/ERF家族基因在水稻籽粒大小调控中的功能，为水稻粒形改良提供重要的基因资源。【方法】通过同源重组法克隆OsDREB1J（LOC_Os08g43200），利用生物信息学、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）等技术对该基因的基本特性、组织表达特性及在激素下的表达模式等进行分析；利用酵母异源表达、水稻原生质体瞬时表达、烟草瞬时表达技术分析该基因的转录活性和亚细胞定位；利用遗传转化体系获得该基因的过表达和基因敲除水稻突变体，并运用表型分析技术对其粒型进行分析。【结果】亚细胞定位结果显示，OsDREB1J定位于细胞核。生物信息学分析结果显示，该基因序列全长为711 bp，编码236个氨基酸；OsDREB1J蛋白不具有跨膜结构域，相对分子质量为27.47 kDa，理论等电点为5.54，具有AP2/ERF家族特有的AP2保守结构域。启动子元件分析发现，该基因启动子的顺式作用元件包括与激素响应、光响应、逆境胁迫响应等相关的元件。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析结果显示，OsDREB1J在水稻不同组织中均有表达，无组织特异性，但在穗中的表达量最高；同时，在不同激素处理下，OsDREB1J的表达受不同程度的诱导或抑制。转录活性分析结果显示，OsDREB1J全长无转录自激活活性，但C端是转录自激活所必需的结构域。表型分析结果表明，osdreb1j突变体的粒长、长宽比、千粒重显著高于ZH11，OsDREB1J过表达转基因水稻则相反，改变OsDREB1J的表达不影响水稻籽粒的粒宽。表明OsDREB1J可能是通过调控籽粒细胞的长度而非细胞增殖和细胞扩展来影响籽粒大小的。【结论】OsDREB1J可能通过激素信号通路调控水稻籽粒大小。
【目的】通过位于华北平原的长期定位轮作试验，探究不同作物与小麦-玉米两熟轮作后土壤养分和团聚体养分分布差异，并进行土壤质量指数的综合评价，为改善华北粮田土壤耕层质量和产能提升提供科学理论依据。【方法】基于多样化作物轮作长期田间定位试验，以冬小麦-夏玉米（WM-WM）两熟复种连作为对照，设置春甘薯—冬小麦-夏玉米（Psw-WM）、春花生—冬小麦-夏玉米（Pns-WM）和春高粱—冬小麦-夏玉米（Ps-WM）3种两年三熟轮作模式。于2022年小麦开花期和收获期取土壤样品，测定土壤酶、团聚体稳定性及土壤和团聚体各粒级（>2.00、0.50—2.00、0.25—0.50、<0.25 mm）有机质、氮、磷、钾养分含量，综合评价不同轮作模式土壤养分分布特征和土壤质量指数（SQI）。【结果】与WM-WM相比，3种轮作模式都显著提高了0—40 cm土层无机态氮含量；Psw-WM显著提高了0—20 cm土壤有机质含量和团聚体>2.00 mm粒级全氮（0—10 cm）、速效钾（10—20 cm）和有机质（0—10 cm，>2.00和0.50—2.00 mm）含量及纤维素酶、过氧化氢酶和碱性蛋白酶活性；Pns-WM提高了20—40 cm土壤有机质含量和团聚体0.25—0.50和>2.00 mm（10—20 cm）粒级速效钾、团聚体有机质（0—10 cm，>2.00 mm；10—20 cm，>0.50 mm）含量及蔗糖酶、脲酶和碱性蛋白酶活性；Psw-WM提高了0—10 cm土壤团聚体稳定性，Pns-WM则提高了0—30 cm土壤团聚体稳定性。Pns-WM和Psw-WM都显著提高了SQI，并且Pns-WM显著高于Psw-WM；路径分析结果表明团聚体的平均质量直径是SQI提升的直接显著因子，而且还通过影响无机态氮含量间接对SQI具有显著正向调控作用，而有机质含量增加导致大团聚体比例增大是提高SQI的显著间接调控路径。【结论】豆科（花生）和块根（甘薯）作物与小麦-玉米轮作能够为改善华北粮田土壤耕层质量、提升土壤养分供应能力发挥重要作用。
基因编辑农作物是生物技术与农业科学交叉结合的产物，代表着现代农业发展的重要方向。随着CRISPR-Cas9系统的迅速发展，农作物性状改良的科研与商业开发逐渐转入“技术导向型”路径，不仅颠覆了传统的农作物种植方式，而且从根本上推动了人类探索农作物的研究进程。然而，针对基础研究工具主张专利权的现象不仅引发了学术界的广泛争议，也对农作物资源的共享与利用产生了深远影响——私主体就CRISPR-Cas9技术申请专利，限制了其他研究者和农民在探索和利用遗传资源方面的机会。这种做法不仅阻碍了科学研究的进展，也违背了遗传资源应为全人类共享的基本共识。农作物资源的共享与开放关系到全球农业的可持续发展和生态平衡，是维护公众利益的必要条件。如何在原生资源拥有者、研究人员、研究投资者和公众之间合理分配利益与风险，是生物技术专利治理亟须回应的重点问题，也是构建新型科学伦理和规制新兴技术的应有之义。然而，我国在这一领域的政策回应尚显不足。为缓解专利权排他效应导致的负面影响，需重新审视和构建相关制度的框架结构。首先，应当以道德效用原则为观念归依，强调科学研究的公共性及其对社会的责任，慎重考量发明对社会道德的“伤害”性质。其次，落实生物遗传资源强制披露制度是实现透明和公正的重要步骤，“申请人根据诚实信用原则如实披露农作物基因的实际来源”应上升为强制性规范。最后，基础性专利技术的开放授权可参考软件开源的经验，通过研究工具的开放共享鼓励更多的研究者参与到农作物资源的探索中，以实现更广泛的科学合作与成果转化。
【目的】生育期是衡量大豆生态适应性的重要指标，也是关乎其产量形成的重要性状。研究大豆生育期主效基因E1和E2启动子及其表达模式，为生育期基因功能研究及其分子调控网络的解析提供依据，为大豆品种适应性改良及产量提高奠定基础。【方法】通过启动子顺式元件分析网站PlantCARE分析生育期基因E1和E2的启动子序列，检测其中包含的重要调控元件。克隆E1和E2的启动子，构建GUS表达载体，并进行拟南芥遗传转化，检测转基因植株不同组织器官的GUS活性。在弱光和强光条件下，比较长日照和短日照下E1和E2表达量的差异。在不同生育期组大豆品种中检测E1和E2表达量，分析其表达量与大豆品种生育期的相关性。【结果】E1和E2的启动子序列均包含AE-box、Box4和G-box等多个光反应元件，另外，E1启动子区还包含生长素、脱落酸等响应元件，E2启动子区包含低温、干旱等响应元件及分生组织表达相关元件。转基因拟南芥GUS活性检测发现，E1启动子在植株整个生长期各器官均有较强转录活性，E2启动子在幼苗下胚轴、叶片和根的维管组织中具有较强转录活性。在弱光和强光条件下，E1表达量均表现为长日照高于短日照。在弱光条件下，E2表达量表现为短日照高于长日照；在强光条件下，E2表达量表现为长日照高于短日照。随不同大豆品种生育期的延长，E1表达量呈现逐渐升高趋势，E2表达量无规律性变化。【结论】E1的启动子是一个广泛表达的启动子，该基因的表达量显著受光周期调控，与大豆品种生育期有明显相关性；E2的启动子在各器官维管组织有较强表达，在强光和弱光条件下，该基因受光周期调控模式存在差异，其表达量与大豆生育期无明显相关性。
【目的】研究新鲜与腐熟鸡/猪粪长期施用下土壤溶解性有机质（DOM）的光学组分特征及其与微生物群落多样性和组成间的内在联系，为红壤区绿色循环农业实施策略的制定提供土壤生态方向的理论依据。【方法】基于国家土壤质量广州红壤观测试验站连续11年（2011—2022）的玉米-玉米-包菜轮作定位试验，包括5个处理，分别为不施肥对照、腐熟鸡粪、新鲜鸡粪、腐熟猪粪和新鲜猪粪。采集表层土壤样品，利用Illumina MiSeq高通量测序测定微生物群落，同时分析土壤DOM紫外-吸收特征及荧光吸收特征，测定相关化学性质，基于多元分析解析主要影响因子。【结果】腐熟粪肥显著提高了土壤有机质含量（122.5%—354.8%），腐熟鸡粪能有效提高土壤速效磷（1 697.2%—3 455.3%）和全磷（587.5%—812.5%）含量，腐熟猪粪主要提高土壤碱解氮（286.6%—311.3%）和全氮（326.4%—373.6%）含量。畜禽粪肥施用均显著提高了土壤DOM含量（60.3%—227.8%），其中猪粪处理对有色溶解性有机质（CDOM）含量提升效果最佳（118.1%—231.7%），鸡粪处理则增加土壤荧光溶解性有机质（FDOM）含量（293.4%—834.9%），且腐熟粪肥效果更佳（834.9%）。FDOM特征指标中，施肥处理的自生源指数均低于对照组（33.2%—39.2%），但腐殖化指数均高于对照组（40.3%—43.3%）。经平行因子分析拆分出4个荧光组分，施肥处理均主要富集C3（含富里酸和胡敏酸的中分子类腐殖质）和C4组分（含类色氨酸的大分子类腐殖质），促进FDOM类蛋白质成分转化为类腐殖质物质，且腐熟粪肥处理土壤C3与C4组分的最大荧光强度更高。腐熟鸡粪处理土壤具有更高微生物群落丰富度（Chao 1指数：19 065.6）和多样性（Shannon指数：5.6—6.0），在提高微生物群落α多样性方面更具优势。不同处理对土壤微生物群落组成的影响存在差异，鸡粪处理以富营养类群Proteobacteria（31.2%—33.0%）、Gemmatimonadetes（4.1%）为主，猪粪处理以寡营养高效碳利用类群Acidobacteria（21.0%—21.6%）和硝化细菌类群Nitrospirae（2.6%—3.4%）为主。门与科水平共线性网络均以正关联为主，其中关联数最多的菌属为Rhodobacteraceae。冗余分析及随机森林模型预测均显示微生物群落主要受速效钾和DOM中C3组分影响，其中氮循环相关微生物类群的响应较为明显。【结论】长期施用不同来源粪肥主要带来养分和有机物输入介导的腐熟成分差异，腐熟粪肥可更好地提升土壤DOM腐殖化程度，其中土壤速效养分和DOM腐殖化组分是影响土壤微生物群落结构的主要影响因素，氮循环相关微生物类群对其响应尤为明显，在长期施用畜禽粪肥的土壤中应加以关注。
【目的】镉（Cd）是我国耕地的主要污染物，而稻米是人体Cd摄入的主要来源。OsNRAMP5是介导Cd进入水稻体内的主要转运蛋白，在水稻特定组织中特异表达OsNRAMP5，探索并构建种子低积累Cd水稻的途径，为应对耕地Cd污染水稻改良的分子设计提供参考。【方法】选取OsLCT1起始密码子上游2 500 bp序列作为启动子，驱动OsNRAMP5在水稻日本晴中表达，并通过在OsNRAMP5的C端融合红色荧光蛋白mRFP以观察OsNRAMP5在转基因水稻中的组织表达情况。获得独立的纯合转基因株系后，首先用qRT-PCR检测OsNRAMP5在水稻中的表达，利用激光共聚焦显微镜观察OsNRAMP5在水稻根和节点处的组织定位；其次，观察和统计野生型和转基因株系在不同浓度Cd处理条件下对Cd的积累和耐受特性的变化；最后，在含Cd污染的农田土壤中种植，统计Cd和其他矿质元素在种子和叶片中的积累及产量性状。【结果】在OsLCT1启动子驱动下，OsNRAMP5主要在水稻根部的表皮、外皮层、中柱，以及节中的扩大维管束韧皮部和扩散维管束中表达，这与水稻OsNRAMP5的原有表达模式显著不同。与野生型相比，在幼苗期，转基因株系表现出根部Cd积累增加，地上部Cd积累减少的表型，而且对Cd胁迫的耐受性增强；在含Cd污染的农田土壤中种植后，转基因株系的株高产量等没有变化，但种子和叶片中Cd的积累显著减少。其中，种子中Cd的积累降低约80%，减少的比例远大于叶片。地上部和种子中Mn的含量也略有减少，但是Fe、Zn、Cu等矿质元素积累变化不显著。【结论】OsLCT1启动子驱动OsNRAMP5在水稻中表达，减少了Cd从根部向地上部转运，同时，在节点部位使Cd更多地分配至叶片，从而进一步降低了种子中Cd的积累。因此，利用OsLCT1启动子驱动OsNRAMP5表达是降低水稻种子Cd积累的有效方式。
【目的】探究高温胁迫下不同耐热型芝麻品种全基因组DNA甲基化差异及其与关联基因表达的关系，以深入理解DNA甲基化在芝麻响应高温胁迫中的调控机制，为芝麻耐热性育种提供理论依据。【方法】选取郑太芝3号（耐热型）和山东白芝麻（敏感型）2个芝麻品种作为试验材料，在高温（41 ℃）和对照（30 ℃）条件下培养10 d。采用纳米孔测序技术（nanopore sequencing）对2种芝麻品种的基因组DNA进行甲基化测序，并通过转录组测序分析关联基因的表达变化。使用Minimap 2软件进行参考基因组序列比对，Tombo软件检测5mC、CpG和6mA甲基化位点，并基于基因组分割方法检测差异甲基化区域（DMRs）。最后，对DMRs关联的差异表达基因（DMR-DEGs）进行GO、COG和KEGG功能注释及通路分析。【结果】在高温胁迫下，郑太芝3号和山东白芝麻的全基因组DNA甲基化模式发生显著变化。郑太芝3号的m6A和胞嘧啶甲基化（mC）含量均有所增加，而山东白芝麻则呈现下降趋势。全基因组范围内共鉴定出621个（郑太芝3号）和374个（山东白芝麻）DMRs，主要分布在启动子和基因间区域。进一步分析发现，这些DMRs与113个（郑太芝3号）和56个（山东白芝麻）差异表达基因（DMR-DEGs）显著相关，且去甲基化的DMRs与基因表达上调密切相关。功能注释结果显示，这些DMR-DEGs主要参与碳水化合物运输和代谢、翻译后修饰、蛋白质转换、信号转导和次生代谢产物生物合成等生物学过程。【结论】揭示了高温胁迫下不同耐热型芝麻品种全基因组DNA甲基化差异及其与关联基因表达的关系。耐热型芝麻郑太芝3号在高温胁迫下通过增加DNA甲基化水平来调控相关基因的表达，而敏感型芝麻山东白芝麻则表现出甲基化水平下降的趋势。特别是CpG位点的甲基化动态变化在调控芝麻高温胁迫响应中起重要作用。
【目的】优化玉米杂种优势类群划分与判别分析方法，为玉米育种提供指导和参考。【方法】采用固相芯片对60份糯玉米自交系进行基因分型，通过质量控制获得不同密度的SNP标记，采用群体结构分析和遗传距离聚类的方法对60份糯玉米进行类群划分，比较不同密度分子标记和分群方法的差异。在此基础上，分别采用随机森林和支持向量机对类群划分结果进行抽样和交叉验证，比较玉米自交系类群判别的预测精度。【结果】通过不同的质量控制标准分别获得11 431和4 022个分子标记，基于2种分子标记密度，分别将60份材料分成5个类群和4个类群，其中，以11 431个SNP标记为基础，通过群体结构分析和遗传距离聚类结果发现，类群内样本一致性为63.33%，以4 022个SNP标记进行分群，发现2种类群划分方法的群内样本一致性为90.00%；比较玉米自交系类群判别的预测精度结果为：基于4 022个标记，随机森林和支持向量机预测精度的平均值（91.43%）高于11 431个标记的预测精度的平均值（86.25%），其中，预测精度最高的是采用4 022个标记的随机森林预测，预测精度为94.17%。【结论】聚类分析法最终将60份玉米糯自交系分为4个类群，运用随机森林和支持向量机对类群划分结果进行抽样和交叉验证，发现随机森林法比支持向量机法能获得更高的预测精度。
【目的】盐胁迫是制约水稻生产的主要环境胁迫之一，研究耐盐水稻品种响应盐胁迫的生理特征，分析耐盐基因等位变异及表达，为耐盐水稻品种选育提供重要的基因资源和遗传材料。【方法】首先对南粳系列优质水稻品种（系）的苗期耐盐性进行鉴定，以盐处理条件下的存活率作为指标，筛选耐盐性强的品种。分析其在盐胁迫下的生理指标变化，包括叶绿素、Na+、K+、MDA、H2O2、可溶性糖等含量。通过基因组测序解析强耐盐性品种中耐盐基因的变异类型，以及通过检测耐盐基因的表达水平，解析强耐盐品种响应盐胁迫的分子机制。【结果】在140 mmol·L-1 NaCl处理6 d条件下，南粳9108、南粳5718、南粳盐1号的存活率大于60%，在供试品种中的存活率最高；与对照品种日本晴相比，盐胁迫下，南粳9108、南粳5718、南粳盐1号幼苗含有较高的叶绿素含量、较低的MDA含量，表明盐胁迫对这3个品种造成的细胞损伤较低；南粳9108、南粳5718和南粳盐1号的根系Na+/K+明显高于日本晴，而地上部Na+/K+明显低于日本晴，表明这3个耐盐品种根系吸收或者储存的Na+较多，但向上运输的Na+少，有利于维持细胞离子平衡，对地上部造成的离子毒害和渗透胁迫影响较小；这3个耐盐品种有23个耐盐基因存在94个SNP或InDel位点，分布于外显子、内含子、5′UTR和3′UTR，11个基因的24个变异位点发生在外显子上，其中，有7个基因发生移码突变或错义突变，分布于Os02g0813500（OsGR2）、Os05g0343400（OsWRKY53）、Os06g0685700（OsRST1）、Os07g0685700（OsEIL2）、Os10g0431000（OsPQT3）、Os11g0446000（OsRSS3）、Os12g0150200（P450）；盐胁迫显著诱导耐盐品种中耐盐基因OsSKC1、OsBAG4、OsGPX1、OsCCX2、OsGR3、OsDREB2a、OsRAB21、OsP5CS、OsbZIP23、OsAPX37、OsLEA3等的表达，可增强水稻对盐胁迫的耐受性，减少盐害对水稻生长的不利影响。【结论】南粳9108、南粳5718和南粳盐1号3个品种具有较强的苗期耐盐性，这与盐胁迫下的钠钾离子平衡、多个耐盐基因的等位变异、基因表达水平等密切相关。南粳9108、南粳5718和南粳盐1号聚合了多个耐盐优质基因，可作为耐盐品种选育的骨干亲本进行遗传改良和育种应用研究。
【目的】寻求可精确指征甘薯耐旱性的关键指标和方法，筛选并鉴定耐旱甘薯种质资源，为耐旱甘薯种质资源的快速、准确鉴定提供有效方法，为优质耐旱甘薯品种选育提供材料基础和理论依据。【方法】以54份甘薯种质资源为材料进行干旱胁迫试验。设置干旱胁迫和对照2个处理，结合干旱池栽试验和大田试验，探究干旱胁迫对不同甘薯种质资源的生长发育、生理生化、抗氧化代谢、光合特性及产量等方面的影响，分析不同甘薯种质资源对干旱的响应特点，筛选甘薯耐旱性评价的有效指标；综合主成分分析、相关性分析、耐旱系数直接评价法和隶属函数计算综合耐旱性度量值（D值）法进行耐旱性评价，筛选鉴定耐旱甘薯种质资源。【结果】干旱池栽试验结果表明，干旱处理对不同甘薯种质资源的主茎长、地上部鲜重、地下部干重、块根鲜重的影响均达到极显著水平（P<0.01）；通过D值聚类分析筛选出耐旱种质资源8份。大田试验中，与对照相比，不同供试种质资源主茎长、茎粗、分枝数、叶面积指数、叶片相对含水量、叶绿素总量、气孔导度、净光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度、脯氨酸（Pro）、丙二醛（MAD）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）指标在干旱胁迫下呈现极显著差异（P<0.01）。通过建立回归模型，初步确定了叶面积指数、根尖数、叶片POD、叶片APX、块根Pro、块根SOD、块根CAT、产量8个指标可作为甘薯耐旱性的鉴定指标。根据产量耐旱系数法分级，XN18111-1、20XN18-1、XN1834-11、XN17104-46为耐旱种质资源；根据综合耐旱性评价，XN18111-1、20XN18-1、XN1862-61的D值>0.6，耐旱性强。【结论】通过干旱池栽试验综合耐旱性评价、大田试验综合耐旱性评价和产量评价，最终确定XN18111-1、20XN18-1为耐旱种质资源，可作为耐旱品种育种材料或研究甘薯耐旱机制的理想资源材料。
【目的】研究一次灌溉和氮肥运筹对旱地冬小麦（简称小麦）籽粒产量和加工品质的影响。【方法】于2020—2022年，在黄土高原和黄淮海平原交汇处典型旱作麦区的河南省洛阳市孟津、伊川和洛宁县设置裂区试验，灌溉水平为主处理，分别为全生育期不灌溉（I0）和返青后基于土壤水分一次灌溉（I1，小麦返青后0—40 cm土层土壤含水量第一次低于田间持水量的60%时，补灌至田间持水量的85%，全生育期仅灌溉一次）；氮肥运筹为副处理，设置N0、N120、N180和N240 4个水平，其氮肥用量分别为0、120、180和240 kg·hm-2，施氮时期I0下全部基施，I1下50%基施、50%随灌溉追施。测定小麦籽粒产量、锌含量、蛋白质及其组分含量和主要加工品质指标。【结果】与I0相比，I1使小麦籽粒产量显著增加11.5%—73.0%，蛋白质产量显著增加9.1%—57.0%，增幅多随氮肥用量的增加而增加，且2020—2021年度高于2021—2022年度；除2020—2021年度伊川试验点球蛋白含量无显著影响外，小麦籽粒锌含量、蛋白质及其组分含量以及加工品质多表现为显著下降，其中，锌含量降低5.0%—13.8%，清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量分别降低4.5%—14.1%、6.4%—17.3%、2.3%—24.8%和8.0%—13.9%，面团形成时间、稳定时间、湿面筋含量、沉降值、延伸性和最大阻力分别降低5.3%—23.2%、8.5%—51.1%、2.0%—13.3%、4.5%—18.1%、4.6%—12.2%和3.3%—10.6%。随着氮肥用量的增加，I0下小麦产量先增加后降低、蛋白质产量先增加后稳定，I1下产量先增加后稳定、蛋白质产量持续增加；2种灌溉水平下小麦品质指标多表现为先增加后稳定，N240和N180无显著差异，但多显著高于N120，N120亦多显著高于N0。从互作效应看，灌溉水平和氮肥运筹互作对小麦产量和蛋白质产量均具有显著影响，但在多数品质指标上并无交互作用。I1N180处理的小麦产量和品质总体表现较优，其中与I1N240相比籽粒产量无显著差异，而蛋白质产量显著降低3.9%—4.9%，但二者均显著高于其他处理。虽然I1N180的籽粒蛋白质及其组分含量、加工品质多显著低于I0N180和I0N240，但其较I1N240均无显著降低。【结论】返青后基于土壤水分一次灌溉配施氮肥180 kg·hm-2且50%氮肥随灌溉追施的I1N180组合，能在提高产量和蛋白质产量的同时兼顾品质，适宜在高标准农田建设后满足一次灌溉条件的旱作区小麦生产中推广应用。
【目的】碳末端编码肽CEP（C-terminal encoded peptides）为一种能够编码由根系分泌的激素类多肽基因，是调控植物根系生长发育的关键基因。鉴定紫花苜蓿MsCEP基因家族成员，分析其基本特征、不同组织中表达差异，以及对根系生长的作用，为后续解析紫花苜蓿MsCEP基因在根系生长发育中的功能提供分子理论依据。【方法】根据紫花苜蓿新疆大叶基因组信息，以蒺藜苜蓿MtCEP家族蛋白为参考序列，使用TBtools中的本地BLAST及特征结构域筛选鉴定出紫花苜蓿MsCEP基因家族成员。利用生物信息学方法分别分析苜蓿MsCEP的基因基本特征、蛋白基本特征、系统进化关系等。利用转录组数据和实时荧光定量PCR技术分析检测紫花苜蓿MsCEP基因家族成员在不同组织中的表达模式。利用外施试验探究成熟MsCEP肽在根系生长发育中的功能。【结果】在紫花苜蓿新疆大叶基因组中鉴定出35个MsCEP家族成员，分布于18条染色体上，不含有内含子，均具有1个N端信号肽，1个或2个CEP家族保守结构域。MsCEP蛋白氨基酸长度为59—150，分子量为6.7—16.2 kDa，等电点为5.80—10.41，不稳定系数为30.63—89.93，脂肪系数为54.41—134.88，平均疏水指数为-1.110—0.377。亚细胞定位预测显示，MsCEP蛋白主要定位于细胞核、细胞质膜、叶绿体、高尔基体中。系统进化关系分析发现，该家族成员与拟南芥、蒺藜苜蓿的不同成员相互嵌合形成3个分支，其中，最大分支为48个CEP成员。共线性分析发现，紫花苜蓿MsCEP基因与拟南芥和蒺藜苜蓿都存在共线性关系。组织表达分析发现，MsCEP家族成员具有明显的组织特异性，在根中的表达量相对较高，在叶片中的表达量相对较低，甚至不表达，其中有22个在根中的表达量高于其他组织。外施合成的成熟MsCEP2多肽会抑制拟南芥的主根和侧根生长，减少侧根数，降低侧根密度。【结论】在紫花苜蓿新疆大叶中共鉴定出35个MsCEP基因，成员之间具有较高的保守性，MsCEP基因主要在根系中表达，外施合成的成熟MsCEP多肽可调控根系生长，表明MsCEP多肽在紫花苜蓿根系生长发育中发挥重要作用。
全球人口的持续增长和气候变化给粮食供给带来了严峻挑战，粮食安全问题因此愈发突出。为了满足不断增长的人口对粮食的需求，提升作物产量并增强其对环境的适应性已成为农业领域的重要目标。在此背景下，基因组学被视为加速作物育种进程的重要手段。通过深入挖掘和利用作物优异功能基因信息，不仅能有效提高作物产量，还能增强其抗逆性和适应性，为保障全球粮食安全和实现农业可持续发展提供有力支撑。然而，传统的单一参考基因组往往无法全面反映作物在驯化和改良过程中所累积的所有基因组变异，导致研究者对功能基因及其调控网络的认识存在局限。随着高通量测序技术的不断发展，基因组学研究开始迈入泛基因组学时代。通过整合多个高质量基因组，构建涵盖物种基因序列全集的泛基因组，能精准地鉴定包括单核苷酸多态性（SNPs）及结构变异（SVs）在内的多种遗传变异，全面地捕获物种在不同品种、亚种及野生亲缘种中广泛存在的遗传多样性，为系统挖掘优异功能基因提供更完善的分析框架。通过结合多组学数据（如转录组、蛋白质组、表观组等），泛基因组研究能在更精细的水平上挖掘优异功能基因，进而为分子育种提供更具针对性和准确性的基因靶标。同时，借助CRISPR-Cas9等基因编辑技术，可进一步对重要基因位点进行定向改造，剔除影响作物生长的不利性状或强化其对环境胁迫的抗性，从而为培育兼具高产、优质和抗逆特性的新一代作物品种奠定坚实基础。本文阐述了目前泛基因组的主要构建方法及展现形式的研究进展，并系统地梳理了作物泛基因组的发展及其在育种改良中的应用，深入探讨了泛基因组在未来作物育种中面临的挑战，对如何更好地应用泛基因组进行作物遗传改良进行了讨论，为未来精准分子育种改良提供了新的思路和策略。
杂种优势是遗传结构不同群体的杂交后代在生活力、繁殖力以及适应力等方面优于亲本群体的平均值或者超过亲本群体的现象，是一种重要的遗传资源。杂种优势在现代农业中发挥着重要作用，有助于提高畜禽和农作物的产量和品质、快速改良性状、加速培育新品种和增加遗传多样性等，进而高效提升畜牧业和种植业的生产效率，降低成本。虽然杂种优势的发现已逾百年，但其遗传基础的解析远远落后于其在农业生产中的应用。杂种优势复杂形成机制的研究是遗传育种领域的一个经典话题和活跃前沿，但得到明确的结论却十分有限。针对杂种优势的表现特点，科学家先后提出显性学说、超显性学说和上位学说等多种杂种优势形成的假说，揭示杂种优势的遗传基础是非加性遗传效应，但是这些假说均是基于单基因效应而言，过于理想化和简单化；DNA、RNA和蛋白质等不同水平上的探索陆续发现多效应并存的现象。尤其在水稻和玉米等杂交育种作物上陆续开展的相关研究挖掘了杂种优势效应位点，丰富了对作物杂种优势形成机制的认知，推动了精准分子设计育种等作物育种技术的变革。杂种优势在猪、鸡等畜禽的育种中也广泛应用，畜牧业发达国家80%以上的商品猪肉、鸡肉和鸡蛋均通过杂交品种获得。高效应用杂种优势服务于生产，提前评估杂种优势是必要的。群间和群内表型方差比预测法、杂种遗传力预测法、分子标记预测法，这些新方法有助于解决通过传统的杂交试验的方法来预测杂种优势的周期长、易受环境影响和人力财力消耗大等问题，但是预测的准确性具有局限性。杂种优势涉及多个层面的相互作用，而且畜禽遗传背景复杂，育种周期长，使得畜禽杂种优势形成的机制研究和准确的预测方法依然面临挑战。近年来，测序技术的逐步应用，为理解畜禽杂种优势的分子调控网络提供了新的视角。QTL定位和全基因组关联分析从基因组水平上揭示杂种优势的分子机制，筛选相关的分子标记应用于畜禽品种的选择和选配。结合多组学研究，如转录组和代谢组，影响杂种优势的关键功能基因、变异及其代谢物能被更精确地定位，有助于杂交改良。本综述系统阐述了畜禽领域杂种优势形成机制和预测方法方面的研究进展，展望未来的研究会将通过结合多组学测序数据和生信分析来逐步阐明杂种优势的复杂机理，鉴定与杂种优势相关的基因、分子标记，并创新杂种优势的预测方法，为杂种优势利用提供更准确的方向。
【目的】明确LED光环境调控对基质栽培草莓生产及叶片生理特性的影响，构建日光温室草莓种植光环境调控策略，为我国冬春季弱光逆境条件下草莓种植提质增效提供理论依据及技术支撑。【方法】以我国主栽草莓品种‘红颜’为材料，在日光温室进行基质高架栽培，于花芽分化初期进行LED补光试验（补光灯距冠层顶部约15 cm）。设置不同光强试验（光合光子通量密度（PPFD）分别为254、367和492 μmol·m-2·s-1，对应功率分别为80、120和160 W）、不同光质试验（红蓝9/1、红蓝1/1和白光，PPFD为360—390 μmol·m-2·s-1，功率为120 W）和不同补光时长与控制策略试验（动态补光10 h和连续补光5 h，均采用120 W白光LED，PPFD为367 μmol·m-2·s-1，动态补光10 h的补光灯开关策略同光强与光质试验，连续补光5 h处理为在8:00—13:00时间段补光灯连续开启），对照为不补光处理。试验期间测定草莓产量、叶片和果实生理生化指标及光合参数等，并对各处理电能利用效率进行分析。【结果】与对照相比，所有补光处理均提升了草莓产量，且采收期提前约10 d。在光强试验中，160 W处理产量提升41.9%，略高于80 W和120 W处理，但各处理间差异不显著；光质试验中，红蓝9/1处理增产55.9%，红蓝1/1增产44.1%，白光增产33.1%；补光时长与控制策略试验中，动态补光10 h产量比连续补光5 h处理高16.0%。上述补光引起的产量增加主要归因于单株果实数量增加。补光处理降低果实含水率、增加叶片厚度，但对叶片生理生化指标影响不显著。在光合作用方面，在上、下午自然光强较低时补光处理均可显著提升气孔导度，利于植物光合作用；而光强试验中160 W处理的叶片最大光合能力显著低于120 W处理，且气孔导度也低于对照。在电能利用效率方面，120 W红蓝9/1最高，160 W白光最低；动态补光策略处理下的电能利用效率是连续补光策略的2.6倍。【结论】冬春季弱光逆境条件下人工补光能够显著提升草莓产量、提前采收时间；适宜的补光强度对产量形成至关重要，补充高比例红光增产效果最佳，动态补光策略可显著提升电能利用效率。
【目的】 小麦是中国乃至世界最重要的口粮之一，随着全球性的气候变化，高温成为限制小麦安全生产的主要逆境因素。筛选、鉴定优异耐热种质资源、挖掘耐热候选基因，可以丰富我国小麦耐热性遗传基础，为培育小麦耐热品种提供先决条件，保证国家粮食生产安全。【方法】 以331份小麦种质组成的自然群体为材料，采用人工气候箱模拟高温的方法，通过调查不同处理时长下小麦幼苗的存活率，以耐热级数为指标，评价其耐热性。结合55K SNP芯片基因型分析结果，通过全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）方法，发掘耐热性相关的遗传位点。结合小麦热胁迫下根、叶等多组织的表达量数据，筛选耐热性相关基因，最后，以极耐热种质西农889和热敏感种质中国春为材料，利用qPCR方法对候选基因进行验证。【结果】 高温胁迫下，不同小麦的存活率存在极端差异，极耐热、中等耐热、中等热敏感、极热敏感的种质资源分别是110、104、110和7份，占比为33.23%、31.42%、33.23%和2.12%，鉴定获得西农889、郑麦7698、中麦895、周麦18和丰产3号等耐热种质资源；通过全基因组关联分析，共检测到293个与12 h存活率、耐热级数显著关联的SNP位点，表型变异解释率为4.40%—12.46%，其中，与12 h存活率相关的位点200个，与耐热级数相关位点257个，定位到的相同耐热相关位点164个；基于显著关联的SNP标记，共预测到313个耐热相关基因。根据基因注释信息，以及热胁迫下的表达量数据，筛选出23个耐热候选基因，对差异表达的候选基因进行qPCR验证，鉴定到20个关键耐热候选基因。【结论】 鉴定了331份小麦种质的苗期耐热性，建立了一种45 ℃高温下测定不同处理时长的幼苗存活率鉴定小麦耐热性的快速方法，筛选出38份耐热种质。共检测到293个与小麦苗期耐热性显著关联的位点，筛选出TraesCS1A02G355900、TraesCS1A02G389500、TraesCS5A02G550700、TraesCS5D02G557100、TraesCS6D02G402500和TraesCS7A02G232500等关键候选基因。
【目的】 稻瘟病是水稻最重要的病害之一，稻瘟病抗性基因Pigm-1具有广谱抗性，但其抗病的遗传机制还不清楚，通过筛选并鉴定Pigm-1信号通路中的关键蛋白，为水稻抗病育种提供重要的理论依据。【方法】 通过同源重组的方法构建诱饵载体pGBKT7-Pigm-1-CC1-576，检测诱饵蛋白自激活活性，同时，将pGBKT7和pGBKT7-Pigm-1-CC1-576质粒分别单独转化Y2H Gold酵母菌株检测诱饵蛋白毒性；利用稻瘟病菌诱导后构建的水稻酵母cDNA文库筛选水稻抗病R蛋白Pigm-1的互作蛋白，并通过Rice Information GateWay（RIGW）比对与注释测序结果；利用荧光素酶互补（Luc）、免疫共沉淀（Co-IP）和酵母双杂交试验对Pigm-1与OsbHLH148进行互作验证；运用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）对互作蛋白OsbHLH148对应的基因进行组织表达分析。【结果】 自激活性检测显示，共转化诱饵蛋白pGBKT7-Pigm-1-CC1-576与AD质粒没有自激活现象，毒性检测结果表明，诱饵蛋白对酵母细胞毒性较小或没有毒性；通过筛选酵母文库，获得124个可能与Pigm-1互作的蛋白，涉及乙烯合成、赤霉素合成、活性氧清除、酶代谢等相关蛋白，还有功能未知蛋白；利用Luc、Co-IP和酵母双杂交试验验证了Pigm-1-CC1-576与OsbHLH148具有相互作用；进一步分析发现OsbHLH148受稻瘟病菌诱导表达；OsbHLH148在水稻6周龄的叶片中表达量最高。【结论】 获得可能与Pigm-1互作的124个蛋白，其中OsbHLH148与Pigm-1-CC1-576具有互作关系，推测OsbHLH148可能在Pigm-1介导的稻瘟病抗性中发挥作用。
新疆棉花生产正由高生产资料投入向绿色、高效、轻简化转型，对新疆棉花绿色高效生产模式下存在的问题与优劣条件进行分析，进而了解新疆棉花生产现状，探寻生产中提升单产的方法与途径，为单产提升提出建议对策。本文从资源条件、机械化程度、管理水平等方面详细分析了近几年新疆棉花绿色高效生产现状，发现化肥利用率接近40%，膜下滴灌面积超过186万 hm2，农田当季地膜回收率达到80%，耕、种、收综合机械化率达到94.5%，自育品种全疆占有率达90%以上，棉农人均管理面积可达20 hm2，实现了资源高效利用、生产效率提高和管理的标准化及规范化。但也面临滴灌体系和技术跟不上现代农业发展需求，肥、药、膜投入量依旧过大，技术落实不到位且与区域需求匹配度差，棉农环境友好理念不足等问题。因此，既要保持绿色高效又要提升单产十分困难。建议通过改良滴灌系统，并改进技术模式提高水的利用效率，塑造优异群体以促进产量提升；优化肥、药、膜投入，合理施肥，防止农药滥用，加大残膜治理，以资源环境改善支撑产量提升；促进技术落实到位并与区域需求匹配，倡导绿色发展理念，通过改变管理措施及其观念来保障产量的可持续提升。新疆棉花高质量发展，要发挥区域特点和规模化优势，使生产更加专业化，在生产细节中完善、改进、融合创新技术，通过绿色高效植棉，促进新疆棉区经济和生态持续健康发展。
【目的】 研究不同源库类型粳稻在各施氮条件下的地上部物质积累和氮素转运，以期筛选出高产氮高效的粳稻品系，探寻该粳稻品系生长的最适施氮量，实现产量提升。【方法】 试验于2022—2023年开展，以源库互作型粳稻（扬产35003）、源限制型粳稻（扬产35002）和库限制型粳稻（扬产35004）为试验材料，采取裂区设计，设置180、225、270和315 kg·hm-2 4个施氮处理，于粳稻关键生育时期测定各处理下不同类型粳稻的产量、干物质积累和氮素相关指标（氮素转运效率及贡献率、收获指数、氮素收获指数、籽粒及干物质生产效率和氮肥偏生产力），分析不同施氮处理下各类型粳稻相关指标变化，探究施氮量对物质积累及转运的影响；对比不同源库类型粳稻的指标均值和变异系数，剔除不同施氮量带来的指标差异，凸显不同类型粳稻间差异；利用相关性系数，探讨不同类型粳稻产量性状与氮利用效率的关系，并分析施氮量对不同源库类型粳稻在抽穗期、成熟期的干物质积累、氮素吸收利用及产量的影响。【结果】 （1）在180—315 kg·hm-2 范围内增施氮肥能显著提高两年间各类型粳稻产量（9.68%—29.19%）、抽穗期的干物质和氮素积累量（3.26%—28.57%和8.57%—47.91%）以及成熟期的干物质和氮素积累量（1.01%—24.84%和3.83%—57.98%），同时有利于提高成熟期叶片和茎鞘的氮素转运能力。（2）在同一施氮条件下，扬产35003两年间成熟期的干物质积累量、氮素积累量、千粒重、结实率高于扬产35002和扬产35004（分别为29.08%—44.12%、9.32%—29.12%、11.40%—15.42%、17.67%—40.70%和25.93%—44.13%、18.25%—26.17%、6.16%—8.30%、-1.50%—13.96%），最终两年间实际产量超越2种类型粳稻（较扬产35002和扬产35004高出24.26%—32.33%和21.14%—30.05%）。（3）较高的氮素转运能力并非源库互作型品系所独有的特征，在同一施氮水平条件下，扬产35004的氮素转运效率与试验中的源库互作型品系相似，但两年间吸氮量低于扬产35003（15.43%—20.74%），产量低于扬产35003（17.45%—23.11%），因此是一个低产氮高效粳稻品系。【结论】 扬产35003在施氮量为225 kg·hm-2的条件下，能够显著优化养分与温光资源的协同利用效率，促进植株氮素吸收与转运能力的提升，提高群体产量表现，是本试验下的最佳搭配组合。
【背景】非洲猪瘟（African swine fever，ASF）作为世界动物卫生组织（world organization for animal health，WOAH）规定必须通报的疫病之一，同时也是我国一类动物疫病，因缺乏有效疫苗和治疗方法，早期、有效、快速和敏感的检测对防控ASF至关重要。目前，非洲猪瘟病毒（African swine fever virus，ASFV）常用临床检测方法主要包括荧光定量PCR（quantitative real-time PCR，qPCR）、酶联免疫吸附测定试验（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）等，但这些技术均需要复杂的操作、昂贵的仪器以及较长的检测时间，不适用于现场快速检测。此外，ASFV感染后宿主体内的抗体和核酸含量在不同时间段有明显的差异，因此单独检测ASFV核酸或抗体可能会导致假阴性的存在。【目的】通过研发一种基于量子点微球和重组酶聚合酶扩增技术（recombinase polymerase amplification，RPA）的ASFV抗体-核酸联检试纸条，实现ASFV抗体和核酸的现场同时检测，以提高检测的灵敏度、特异性，降低检测成本，节约检测时间。【方法】通过结合量子点荧光免疫层析技术及RPA技术建立了同时检测ASFV抗体及核酸的侧向流层析试纸条，配套便携式荧光分析仪可实现ASFV抗体-核酸的快速现场联检。本研究优化了量子点偶联蛋白量及检测线包被浓度等条件。在此基础上，确定了该检测方法的cutoff值、敏感性、特异性及重复性，并将所建立的ASFV联检试纸条与市售ELISA试剂盒、qPCR检测试剂盒对临床样品进行检测，比较检测结果，验证该方法的符合率，评价该试纸条的实用性。【结果】联检试纸条使用方便、快速，整个检测过程可在30 min内完成。且与其他6种常见猪传染性病毒之间不存在交叉反应，特异性良好。核酸检测灵敏度可达10 copies/µL，抗体检测灵敏度可达1﹕3 200。抗体和核酸检测批内变异系数均小于10%，批间变异系数均小于15%，重复性良好。经市售ELISA试剂盒、qPCR试剂盒分别验证，符合率均为100%。除此之外，在临床样品检测中发现，有2份抗体检测阳性的样品其对应的猪只核酸检测为阴性，且这2头猪无明显临床症状，该结果进一步证明了通过抗体和核酸联检能够提高检测的准确性，减少假阴性的存在。【结论】核酸-抗体联检单次试验成本与病原核酸抗体分别检测总成本相比有所降低，节约了检测成本和时间，对于ASF急性发作、慢性感染检测均敏感，避免了仅检测单个核酸或单个抗体的局限性。此方法对操作环境要求低，使用的荧光分析仪便于携带，易于操作，整个操作过程无需过多昂贵的实验仪器和专业技术人员，降低了对检测设备的精密要求，适用在偏远地区以及基层中开展ASFV检测工作。因此，该方法有望成为未来猪场ASFV即时检测的可靠方法。
【目的】基于葡萄基因组信息，通过生物信息学手段对葡萄TPS基因家族成员进行鉴定及表达分析，为后续VvTPSs的生物学功能研究和葡萄育种提供科学依据。【方法】根据拟南芥AtTPS基因家族成员蛋白序列和TPS对应的隐尔马可夫文件PF01397和PF03936，对VvTPS基因家族进行鉴定。利用Expasy、TBtools、MEME、MEGA、MCScanX、SPOMA、WoLF PSORT和PlantCARE等工具分析家族成员的理化性质、系统进化树、染色体定位、基因结构、蛋白质二级结构、启动子顺式作用元件和预测亚细胞定位。运用qPCR分析基因家族成员在无香型（‘红地球’）和玫瑰香型（‘玫瑰香’）葡萄成熟果实中的表达情况，并通过番茄转基因功能验证，分析转基因番茄果实挥发性代谢组学，以明确VvTPS4在单萜生物合成方面的功能。【结果】鉴定获得65个VvTPS基因家族成员，编码蛋白的氨基酸数目为339—840，平均分子质量为64.13 kDa，理论等电点为4.93—7.65，大多数成员具有7个外显子结构。经系统进化树分析，将葡萄TPS家族划分为TPS-a、TPS-b、TPS-c、TPS-e/f和TPS-g亚家族。VvTPS成员多定位于叶绿体和细胞质，其中，定位于质体的成员有10个属于TPS-g亚家族。在启动子区域发现含有大量响应光照、温度、干旱、激素和防御相关的顺式作用元件。克隆到29个VvTPSs，绝大多数VvTPSs在玫瑰香型葡萄果实中的表达高于无香型葡萄果实。转基因结果表明，过表达VvTPS4能够增加番茄果实中挥发性单萜物质的积累，其中，芳樟醇是最显著上调的化合物，是野生型的20.73倍，其次是L-α-松油醇（14.55倍），风味特征分析表明，这两种物质具有花香味，是影响‘玫瑰香’香气的主要特征物质。【结论】从葡萄基因组中鉴定到65个VvTPSs，成员之间具有高度的保守性，且在不同香气类型的葡萄中表达模式不同。过表达VvTPS4能显著增加挥发性单萜物质的积累，可能与玫瑰香气形成密切相关。
【目的】分析不同氮肥管理条件下水稻的产量、氮肥吸收利用率以及氮素表观平衡与土壤碱解氮的量化关系，更全面地了解长期施肥对土壤肥力的影响，为红壤稻田高效生产和科学氮素管理提供理论指导。【方法】依托红壤双季稻长期施肥定位试验（始于1981年，位于江西省进贤县），选取不施肥（CK）、施氮磷化肥（NP）、施氮钾化肥（NK）、施氮磷钾化肥（NPK）、施氮磷钾化肥和有机肥（NPKM）等5个处理，调查分析每季水稻的籽粒和秸秆产量、氮素吸收量，晚稻后分析耕层土壤碱解氮含量，并以10年为一个阶段，计算并分析水稻氮素吸收量、氮肥利用率、氮素表观平衡以及耕层土壤碱解氮的变化。【结果】在试验40年间（1981—2020年），NPKM处理的水稻产量及氮素吸收量均为最高，较CK分别增加65.9%—108.4%和85.1%—132.5%，较化肥处理（NPK、NK和NP）分别增加19.3%—92.1%和19.4%—99.8%，均差异显著。随试验年限的增加，化肥处理的氮肥利用率逐渐降低，NPKM处理在前30年（1981—2010年）也呈降低趋势，但降低速率较化肥处理小，在近10年（2011—2020年）则有所升高，且由前10年（1981—1990年）所有处理中最低，到近10年升为最高，较化肥处理增加25.3%—271.2%。氮素盈余量在试验40年间最高均为NPKM处理，较化肥处理增幅为137.1%—577.2%，但在后30年（1991—2020年）间，其氮素盈余量随着试验年限的增加呈逐渐降低趋势。试验40年间土壤碱解氮含量最高的均为NPKM处理，较CK增加7.1%—24.4%，但前10年差异不显著，较化肥处理增加11.0%—35.2%，而化肥处理与CK则始终无显著差异。相关性分析显示，在后20年（2001—2020年）间，氮素盈余量与土壤碱解氮含量显著正相关。【结论】在红壤双季稻系统，随施肥年限的增加，有机无机肥配施对水稻产量、氮素吸收量、氮肥吸收利用率和土壤碱解氮含量的提升效果最佳，同时，长期施肥导致的氮素盈余量增加也进一步提升了耕层土壤碱解氮含量，且随施肥年限的增加，氮素盈余量对土壤碱解氮的贡献能力逐渐增强。
【背景】H5、H7、H9亚型禽流感病毒（avian influenza virus, AIV）和新城疫病毒（Newcastle disease virus, NDV）是严重危害禽业的重要病原，接种油乳剂型灭活疫苗是预防禽流感和新城疫的主要手段。当前养殖场预防这些传染病至少需要2种以上疫苗，导致家禽接种疫苗次数多，免疫负担重；另外，制备油乳剂型灭活疫苗的白油主要依赖进口，存在“卡脖子”风险。【目的】为了减少疫苗接种次数，降低免疫负担，对比国产和进口白油佐剂效果，本研究制备并评估了同时预防禽流感（H5+H7+H9）、新城疫的不同白油佐剂二联五价灭活疫苗，以期达到“一针防多病”的免疫效果，并为实现动物疫苗进口白油佐剂国产化替代提供数据支撑。【方法】将已构建的禽流感H5-Re13、H5-Re14、H7-Re4、H9-GX11583株和新城疫ND rLa-VII株共5株疫苗株分别接种鸡胚，收获尿囊液，经浓缩灭活后，按照1份抗原3份佐剂的比例加入不同的矿物油佐剂（Total、Marcol 52和HTM70），混合乳化，制成二联五价灭活疫苗，并分别以2 mL/只和0.5 mL/只的剂量通过肌肉注射接种3周龄SPF鸡，评价疫苗的安全性和有效性。【结果】免疫效力试验结果显示，3种白油佐剂制备的二联五价灭活疫苗对鸡均具有良好的安全性；3种白油佐剂疫苗接种鸡或免疫后均可产生针对H5-Re13株、H5-Re14株、H7-Re4株、H9-GX11583株和ND rLa-VII株有效的HI抗体，均可获得对效力检验毒株攻击的完全免疫保护。HI抗体持续期结果显示，3种白油佐剂灭活疫苗均可持续诱导高水平抗体半年以上，与进口白油（Total、Marcol 52）相比，国产白油HTM70诱导的HI抗体水平与进口白油Total差异不显著，高于进口白油Marcol 52，且国产白油佐剂HTM70批次间无明显差异。【结论】制备的禽流感（H5+H7+H9）、新城疫二联五价灭活疫苗对SPF鸡具有良好的免疫效果，且有望实现进口白油佐剂国产化替代。
【目的】明确长期覆盖对作物产量、土壤碳氮物理组分和碳氮库相关指数的影响，以期为黄土高原旱作农田长期维持作物高产和土壤肥力提供科学依据。【方法】依托陕西省长武县超过10年的长期定位试验，设置不覆盖（CK）、覆砂石（GM）和覆膜（FM）3个处理。2018—2020年，采集0—20、20—40和40—60 cm土层土样，利用物理分组方法对各土层土壤样品进行分组。结合相关性分析，研究长期覆盖下春玉米产量及各土层土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、颗粒有机碳（POC）、颗粒有机氮（PON）、矿物结合态有机碳（MAOC）和矿物结合态有机氮（MAON）变化特征。在此基础上计算碳库管理指数（CPMI）、氮库管理指数（NPMI）和碳库稳定性指数（CSI）、氮库稳定性指数（NSI），进而明确产量与土壤碳氮组分和碳氮库相关指数的关系。【结果】与CK处理相比，GM处理产量有所下降，平均产量降低5.8%，而FM处理平均产量显著提高13.6%；与CK处理相比，GM和FM处理表层土壤（0—20 cm）的SOC和TN平均含量均有所降低，FM处理表层土壤的SOC平均含量显著下降7.3%，而GM处理变化不显著；与CK处理相比，GM和FM处理均显著降低了表层土壤POC和PON平均含量，显著提高了表层土壤MAOC和MAON平均含量，即长期覆盖显著降低了表层土壤活性碳氮含量，显著提高了表层土壤惰性碳氮含量；与CK处理相比，GM处理显著降低了表层土壤CPMI平均值，显著提高了表层土壤CSI平均值，而FM处理显著降低了表层土壤CPMI和NPMI平均值，显著提高了表层土壤CSI和NSI平均值，表明GM处理显著提高了表层土壤碳库稳定性，而FM处理同时显著提高了表层土壤碳库稳定性和氮库稳定性。相关分析表明，POC和MAOC除与碳库指数相关外，POC也与氮库活性和稳定性密切相关，而MAOC还与玉米产量和氮库活性密切相关。【结论】长期覆膜能够维持作物高产并提高土壤碳氮库稳定性，但降低了表层土壤肥力，在其基础上配合其他补充土壤有机质的措施能够提高其可持续性。
【目的】为创新小麦绿色丰产优质高效的无人化栽培技术体系提供理论和技术支撑。【方法】笔者团队根据土地流转与规模化经营加速、从事农业生产的劳动力不断减少、种田方式要求更为高效舒适的形势，通过“农艺-农机-农智”融合研究，研创了小麦整合化无人化栽培技术，即运用新技术、新产品、新装备，进行小麦全程生产农事操作的简化整合，以最少的作业次数、用最少的机具和无人化作业，完成小麦生产。在探索性试验的基础上，于2019—2020、2020—2021和2021—2022年度在江苏省盐城市大中农场，设置小麦整合化无人化栽培技术（IU）处理和试验区小麦常规全程机械化丰产栽培技术（CK）处理，研究不同处理间小麦产量形成特征及差异，分析小麦整合化无人化栽培的丰产特征，进而提出无人化栽培技术途径。【结果】IU处理较CK处理提高小麦产量3.0%—5.9%，部分品种和生长季下处理间差异显著。在产量构成上，穗数表现为IU>CK（部分品种和生长季下处理间差异显著），穗粒数为IU>CK（P>0.05），总实粒数为IU>CK（P<0.05），千粒重为IU<CK（P>0.05），说明IU处理通过稳定穗粒数和千粒重、增加穗数，实现小麦增产。在光合物质生产上，主要生育时期的茎蘖数、叶面积指数、干物质积累量和主要生育阶段的光合势、群体生长率以及茎蘖成穗率、粒叶比均表现为IU>CK（部分品种和生长季下处理间差异显著），为IU处理增产奠定物质基础。总结了所创建的整合化无人化栽培途径及基本技术，从整合化、无人化、“农艺-农机-农智”融合度、关键栽培技术、综合评价等方面进行了小麦整合化无人化栽培发展的若干讨论。【结论】小麦整合化无人化栽培与试验区小麦常规全程机械化丰产栽培的产量相当或显著增加，可以较少的机力人力投入与无人化作业实现小麦丰产栽培，是农业现代化生产发展的有效途径，未来应加强多方面协同创新与投入，以加快该技术的优化熟化和大面积示范推广。
满足人民群众对农产品营养与品质的迭代需求是农业高质量发展永恒的动力与方向，因此，农产品品质学应运而生，对引领农业产业发展、支撑乡村振兴具有重要意义。本文在综述国内外农产品品质相关研究的基础上，梳理了农产品品质学的发展历史，并提出了现代农产品品质学的概念，即以谷物、蔬菜、水产、乳、水果、肉禽、薯芋、药食两用类等农产品为研究对象，通过现代化检测方法和分析手段，以农产品营养品质和智慧表征为核心，构建基于不同用途的农产品品质评价体系；阐明农产品品质的物质基础及其影响规律，揭示品质构成（构效）机制和形成（劣变）机制；建立全程调控措施，从而生产优质农产品，满足消费者需求，指导农产品加工，提高农业产业化效率的一门应用科学。同时，分别从产业高质量发展和人民健康生活角度，分析了现代农产品品质学研究的必要性。此外，本文还指出了当前农产品品质研究面临的关键难题，包括：（1）品质时空变化规律不清和特征品质不明、评价技术缺乏、检测技术精准性和便携性低；（2）农产品成分复杂且空间结构与品质特性的关系不明、农产品过度加工、资源浪费且优质难优价；（3）品质影响规律不清、形成和劣变靶标分子不明、品质难控制和保持。并基于上述关键难题提出了现代农产品品质学的研究内容，涵盖农产品特征品质挖掘及评价检测技术、农产品品质构成（构效）机制及高值化利用技术、农产品品质形成（劣变）机制及调控技术3个方面。最终提出了现代农产品品质学未来需要深入研究的重点任务，主要包括：（1）基于物联网、大数据及人工智能技术，构建农产品品质数据库，实现个体精准营养需求；（2）基于人工智能驱动的供应链技术，构建传感器网络和数据采集系统，实现农产品品质全产业链的智慧表征；（3）基于品质梯度和综合利用技术，构建绿色循环模式体系，实现农产品制造全过程资源高值转化；（4）基于多源知识融合技术，构建农产品AI智能体，实现农产品品质全程控制。本文旨在为农业科研、生产、管理等工作实践提供一定的指导和帮助，以期解决当前农产品品质提升的瓶颈问题，助力农业产业高质量发展。
【目的】研究不同氮素形态对夏玉米灌浆特性、籽粒品质及产量的影响，为夏玉米生产选择适宜氮肥种类、提高产量和籽粒品质提供科学依据。【方法】试验于2022-2023年在山东泰安进行。选用登海605（DH605）为试验材料，施氮量210 kg N·hm-2，设置5个处理：酰胺态氮（尿素，UREA）；硝态氮（硝酸钙，NN）；铵态氮（氯化铵，AN）；硝态氮和铵态氮配施（1﹕1，HH）；酰胺态氮、硝态氮和铵态氮配施的尿素硝酸铵溶液（2﹕1﹕1，UAN）。通过测定夏玉米籽粒灌浆特性、籽粒品质特性和籽粒容重，探析不同氮素形态对夏玉米产量和品质的影响。【结果】与常规施用酰胺态氮UREA相比，NN的产量和籽粒品质均降低；AN的产量增加但籽粒品质降低；HH的产量显著提高且不影响籽粒品质；UAN可显著提高产量并改善籽粒品质。其中，2年产量均以3种氮素形态配施（UAN）最高，较UREA显著增加13.7%—16.3%；其次是AN和HH，较UREA产量分别显著增加5.2%—6.8%和7.3%—10.6%；NN的产量较UREA降低了5.4%—5.8%。与UREA相比，UAN的灌浆速率最大时的生长量（Wmax）提高了6.3%—9.7%，籽粒灌浆活跃期（D）延长了7.7%—10.9%；AN和HH通过增加Wmax，延长D，从而促进粒重积累以提高产量。NN的Wmax、D、籽粒灌浆速率和脱水速率显著低于其他处理。粗蛋白含量以NN和AN较低，较UREA分别降低了20.6%—22.0%和15.2%—17.4%，NN粗脂肪含量显著高于其他处理，与UREA相比增加了23.6%—30.9%。与UREA相比，UAN可改善籽粒品质，总淀粉和支链淀粉含量较UREA分别提高了4.9%—5.2%和11.7%—14.4%，支链/直链淀粉值增加了39.0%—39.1%，直链淀粉含量降低了14.1%—16.8%；UAN的粗蛋白含量提高了11.7%—24.1%。UAN的籽粒容重显著高于其他处理。【结论】与常规施用酰胺态氮相比，硝态氮处理籽粒灌浆受到抑制，粒重减小，产量降低；铵态氮或多种氮素形态配施均可改善籽粒灌浆过程，增加籽粒重量，从而提高产量；与施用单一氮素形态相比，3种氮素形态配施可以实现产量和籽粒品质的协同提升。
【目的】探究氮肥施用对相同气候条件下黑土和风沙土根际微生物的影响，明确群落结构、网络关键物种及指示物种差异响应情况，为指导精准施肥和绿色生产提供科学依据。【方法】依托于吉林省梨树县玉米连作体系氮肥施用的长期定位试验（12年），设置3个氮肥水平0（N0）、168 kgN·hm-2（N168）和312 kgN·hm-2（N312），利用高通量测序技术，探究黑土和风沙土根际微生物组成、结构及功能的差异。【结果】长期氮肥施用显著降低了黑土和风沙土根际微生物的Alpha多样性并改变了群落结构，在黑土和风沙土中均为N312处理影响最大，显著降低了2.6%—7.5%的Alpha多样性，整体表现为氮肥施用对风沙土的影响大于黑土；物种分析结果显示，氮肥施用显著增加了拟杆菌门（Bacteroidetes）和Patescibacteria菌门的相对丰度，显著降低了厚壁菌门（Frimicutes）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度，在黑土和风沙土中均为N312处理影响最大（80%—90%）；共现性网络分析发现，氮肥施用对风沙土网络结构的影响大于黑土，同时显著影响了黑土中43%的关键物种和风沙土中全部的关键物种；随机森林的计算结果表明，氮肥施用对风沙土中指示物种的影响大于黑土，与N0相比，N168和N312处理在黑土中无特异性指示物种，而在风沙土中含有两个特异性指示物种，分别为隶属于放线菌门的Intrasporangiaceae科和变形菌门的Noviherbaspirillum属；PICRUSt2功能预测发现，氮肥施用显著影响黑土中88.5%和风沙土中96.2%的氮转化相关功能基因，均为氮肥施用量越高影响越大。【结论】氮肥施用显著降低了根际微生物群落多样性，改变群落结构及物种组成特征，造成了氮转化相关功能基因的显著差异。氮肥的施用对风沙土根际微生物整体的影响大于黑土，且施用量越高影响越大。因此，在黑土和风沙土中进一步推进氮肥减量对维持农田根际微生物群落结构稳定具有重要意义。
【目的】明确我国主要麦区新育成高产小麦品种（系）籽粒、面粉和麸皮铁含量，探究产量、产量构成、铁吸收分配和土壤因素对小麦籽粒及各部位铁含量的影响，为我国小麦铁营养强化提供依据。【方法】于2021—2022和2022—2023年2个小麦生长季，结合国家小麦产业技术体系在我国4个主要麦区17个省（市）布置的104个新育成小麦品种（系）田间多点试验，测定分析小麦籽粒、面粉和麸皮的铁含量，以及产量、产量构成、铁吸收分配、土壤理化性质和氮磷钾肥施用量，研究我国新育成小麦品种（系）籽粒不同部位铁含量及吸收分配和环境影响因素。【结果】我国主要麦区新育成高产小麦品种（系）籽粒、面粉和麸皮铁含量变异显著，分别为20.2—57.1、2.1—37.5和31.2—144.5 mg·kg-1，平均为34.6、10.8和72.8 mg·kg-1。长江中下游麦区和西南麦区的小麦品种（系）籽粒及各部位铁含量高于黄淮南北麦区，面粉和麸皮铁含量均与籽粒铁含量呈正相关，籽粒铁含量每提高1.0 mg·kg-1，面粉铁含量则提高0.2—0.3 mg·kg-1，麸皮铁含量则提高1.9—2.3 mg·kg-1。籽粒铁含量与产量、生物量和穗数呈负相关，产量每增加1.0 t·hm-2，籽粒铁含量则降低1.2 mg·kg-1；穗数每增加100×104/hm2，籽粒铁含量则降低0.3 mg·kg-1。面粉铁含量与籽粒、茎叶、颖壳和麸皮铁吸收量呈负相关。籽粒中铁与锰、铜和锌协同。籽粒及各部位铁含量因地点而异，麦区间不同地点对籽粒铁含量变异的贡献为39%—70%。土壤pH、有效磷、铁和锰是影响小麦籽粒铁营养的主要环境因素，籽粒铁含量与土壤有效磷呈正相关，面粉铁含量与pH呈负相关，与土壤有效铁和锰呈正相关。【结论】我国新育成高产小麦品种（系）中存在高铁品种，在生产中稳定穗数，提高籽粒铁收获指数，调控土壤pH，提高土壤有效磷、铁和锰，合理施用氮磷等肥料，有利于实现小麦产量与籽粒和面粉铁营养的协同提升。
【目的】低温是导致我国北方冬季设施黄瓜产量和品质下降的重要胁迫因子，低温诱导的胁迫记忆作为植物应对环境变化的可塑性行为在其对逆境的适应中发挥重要作用。探讨低温循环诱导的胁迫记忆调控黄瓜耐冷性机制，为增强设施黄瓜对低温逆境的适应能力提供技术指导。【方法】以‘津优35号’黄瓜幼苗为试材，在人工气候室内进行处理，设未进行低温诱导处理（C0R0）、低温诱导1次（C1R1：光照8 ℃/黑暗8 ℃处理24 h→25 ℃/18 ℃恢复48 h）、循环诱导2次（C2R2：低温和恢复条件同上，循环2次）和3次（C3R3：低温和恢复条件同上，循环3次）4个处理，然后进行低温处理（8 ℃/5 ℃），以常温下C0R0处理作对照。低温胁迫48—72 h后取样测定相关指标。【结果】与C0R0相比，低温下，经低温循环诱导的黄瓜幼苗冷害症状明显减轻，丙二醛（MDA）、电解质渗漏率（EL）、冷害指数（CI）及过氧化氢（H2O2）和超氧阴离子（$\mathrm{O}_2^{\bar{.}}$）积累量显著降低，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性与mRNA表达量显著升高，其中，以C2R2的冷害症状最轻。低温胁迫48 h C2R2黄瓜幼苗的CI比C0R0低30.6%，MDA含量、EL及H2O2和$\mathrm{O}_2^{\bar{.}}$积累量分别比C0R0低39.4%、29.8%、34.0%和48.0%，SOD、POD、APX和GR活性分别比C0R0高48.3%、185.1%、34.8%和50.4%，其mRNA表达量分别比C0R0高0.94、3.45、1.76和1.17倍。低温循环诱导还可显著上调冷胁迫响应基因CsICE1、CsCBF1、CsCOR47及热激蛋白基因CsHSPs水平，CsHSP26.5和CsHSP17.6C过表达可显著提高低温循环诱导的黄瓜耐冷性。【结论】低温胁迫记忆可提高黄瓜幼苗耐冷性，循环2次效果最好，其主要作用机理是：（1）增强低温下黄瓜幼苗抗氧化系统活性，减少活性氧（ROS）积累，从而减轻低温胁迫造成的氧化伤害；（2）通过上调低温下黄瓜幼苗叶片冷胁迫响应基因表达和功能激活提高黄瓜耐冷性；（3）CsHSPs参与低温循环诱导的胁迫记忆对黄瓜耐冷性的调控。低温循环诱导2次产生的黄瓜胁迫记忆时间介于14—21 d。
【背景】棉花是全球最主要的农作物之一，生物工程技术应用极大地提高了分子育种的效率，但棉花遗传转化目前存在受基因型限制、时间长和转化方法单一等问题。【目的】建立由发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）介导的高效棉花遗传转化体系，丰富棉花遗传育种方法。【方法】以常用的棉花受体WC和R18为主要试验材料，利用mRUBY作为报告基因，通过诱导生根的激素组合和浓度的筛选优化、不同外植体和不同基因型棉花生根体系差异分析来对发根农杆菌介导的生根过程进行优化，在此基础上建立稳定的遗传转化体系，并将该体系应用于基因编辑。【结果】在生根培养基（RIM）中添加萘乙酸（naphthaleneacetic acid，NAA）和洛伐他汀（lovastatin）比单独添加NAA，或添加NAA+吲哚-3-丁酸（indole-3-butyric acid，IBA）、NAA+Lovastatin+IBA更易生根，进一步筛选出最适合诱导出毛状根的萘乙酸和洛伐他汀浓度均为2 mg·L-1。子叶是最易诱导生根的外植体，WC子叶、子叶节和下胚轴单位材料的生根效率分别为398%、72%和39%，且子叶诱导生根时间最短（7 d），比子叶节至少短3 d，比下胚轴至少短8 d；R18最适合诱导生根的外植体也是子叶，但生根数量存在差异。基因型比较表明WC、R18、农大棉8号（NDM8）、新陆早61号（XLZ61）、Gb-1和Gb-2每片子叶在侵染后20 d的生根效率分别为398%、116%、199%、103%、57%和0，陆地棉的生根效率均在100%以上，海岛棉在100%以下，其中Gb-2在侵染后35 d才开始生根，陆地棉中常用的受体品种又表现出生根效率略高于生产品种的趋势。遗传转化的阳性率与生根率之间存在一定的差异，侵染后20 d NDM8、XLZ61、Gb-1和Gb-2的转化阳性率依次为59.8%、16.0%、38.5%和0。此外，以获得的阳性根作为后续试验的外植体，进行非胚性愈伤和胚性愈伤诱导，获得了转mRUBY植株，建立了完整的遗传转化体系，且发现植株颜色深浅和mRUBY表达量成正相关；同时获得了GhGI被编辑的棉花植株。【结论】优化了发根农杆菌介导的棉花生根过程，并建立了棉花遗传转化体系，同时成功将该体系应用于基因编辑，获得了转mRUBY和转GhGI的棉花植株。
【目的】利用网络药理学和分子对接方法，预测绿原酸缓解鸡肠道炎症的作用机制，为绿原酸的应用提供参考。【方法】使用中药系统药理学数据库、DisGeNET数据库以及Gene Cards数据库，检索“Caffeoylquinic acid”“Intestinal inflammation”，获得绿原酸、肠道炎症相关靶点，并获取交集靶点集。使用 Cytoscape 3.10 中 CytoNCA 程序计算网络节点中心性，筛选关键绿原酸单体。利用 STRING 数据库构建针对鸡肠道炎症的靶点蛋白互作网络，利用 David 数据库对交集靶点进行基因本体（GO）功能和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。此外，对以上靶点进行分子复合物检测分析（MCODE）得到核心基因簇，构建绿原酸-靶点-信号通路网络。使用 Autodock vina将筛选的关键绿原酸单体与核心靶点进行分子对接，并将结果可视化。【结果】TCMSP 数据库检索得到绿原酸靶点222个，DisGeNET和Gene Cards数据库质控后获得肠道炎症靶点1 453个，获得二者的交集靶点78个。鸡肠道炎症靶点 PPI 网络的节点数为 53，边数为162。核心靶点分别为非受体酪氨酸激酶（non-receptor tyrosine kinase，SRC）、胱天蛋白酶3 （caspase-3，CASP3）、基质金属蛋白酶9（matrix metalloprotein-9，MMP9）、表皮生长因子受体（epithelial growth factor receptor，EGFR）、雌激素受体1 （estrogen receptor 1，ESR1）、基质金属蛋白酶2（matrix metalloprotein-2，MMP2）、丝氨酸/苏氨酸激酶（serine/threonine kinases，BRAF）、激酶插入域蛋白受体（kinase insert domain receptor，KDR）、丝裂原活化蛋白激酶3（mitogen-activated protein kinase 3，MAPK3），分子对接结果显示关键绿原酸单体与上述核心靶点均可稳定结合。GO 功能富集分析（P<0.05）共获得87 种生物学过程（biological processes，BP）、20种细胞组分（cellular components，CC）和35 种分子功能（molecular functions，MF），KEGG 共富集到 26 条信号通路， MCODE 分析得到两个主要基因簇。【结论】通过交叉验证和文献支持预测绿原酸可能通过MAPK、C-型凝集素和Focal adhesion等途径调节炎症反应，缓解鸡肠道炎症；此外，新绿原酸和异绿原酸A两种单体，可能在缓解鸡肠道炎症中发挥关键作用。研究利用网络药理学和分子对接方法挖掘了绿原酸缓解鸡肠道炎症的潜力，为富含绿原酸的植物以及绿原酸单体在鸡生产上的应用提供了理论参考。
【目的】增加种植密度是目前生产上提升玉米产量的主要农艺措施之一，但增密会导致群体结构不合理进而降低光照等有限资源利用效率，限制玉米产量潜力释放。基因编辑可以通过改良玉米株型来优化冠层结构使其适应密植进而增加产量，探明株型改良对春玉米根冠特性、籽粒产量及密度响应的影响及机制，可为春玉米的株型改良和密植高产提供理论与技术支撑。【方法】于2019和2020年在吉林省公主岭试验站进行为期2年的田间试验，以京科968和该品种的株型改良型品种京科Y968为试验材料，设置3个种植密度分别为6.0万株/hm2（D1）、7.5万株/hm2（D2）、9.0万株/hm2（D3）。研究相同遗传背景下株型对春玉米根-冠特征和产量的影响。【结果】在D1条件下，2种不同株型的春玉米品种间叶面积指数（LAI）、净光合速率（Pn）、光能利用效率（PUE）、干物质积累量及籽粒产量均无显著差异。但与京科968相比，京科Y968在D3条件下具有相对较高的主根条数（7.2%）和较大的根系干物质重量（6.0%），促进了营养物质的吸收；同时，在D2和D3条件下，京科Y968植株上部、中部和下部均具有相对较低的茎叶夹角和较高叶向值、叶面积指数。因此，D2和D3条件下灌浆中后期京科Y968穗位叶的Pn分别提高了7.5%和7.7%，PUE提高了4.3%和10.8%。结构方程模型分析表明，较高的叶向值和叶面积指数可正向直接地提升地上部干物质积累量，进而增加籽粒产量8.7%（D2）和11.2%（D3）。【结论】株型的改良使京科Y968在高密度条件下具有更高的主根条数和更大的根系干物质重，有利于地下部营养吸收，同时其叶片更为紧凑，光合速率显著提高，冠层光能利用率得到有效提升，根-冠结构更为合理，促进了地上部干物质积累，进而可以获得相对较高的籽粒产量。
【目的】研究长期有机无机肥配施下土壤有机碳组分含量特征及各组分对旱地冬小麦产量的贡献，以期为提高西北旱地小麦产量和培肥土壤提供重要的理论依据。【方法】进行9年长期定位试验，采用裂区设计，主处理为两个有机肥水平（不施有机肥和施有机肥30 t·hm-2，分别用M0和M1表示），副处理为5个氮水平（施氮量分别为0、75、150、225、300 kg·hm-2，分别用N0、N75、N150、N225和N300表示）。主要分析有机无机肥配施下冬小麦籽粒产量、土壤有机碳组分（包括溶解性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）、颗粒有机碳（POC）和矿质结合态有机碳（MOC））的含量特征及各组分质量分数的差异，并且量化各有机碳组分对小麦籽粒产量的贡献。【结果】随施氮量的增加，冬小麦产量呈先增加后降低的趋势。相较于单施化肥，有机无机肥配施冬小麦平均增产4.80%。M1N150处理下冬小麦产量最高（8 143.2 kg·hm-2），较M0N0处理增加了85.36%，且较当地常规施肥施氮量降低了75 kg·hm-2。经过9年连续施肥，M1N150处理下的SOC含量相较试验初始（2014年）显著提升了17.9%，即在施氮150 kg·hm-2的基础上配施有机肥30 t·hm-2不仅会显著提升土壤的培肥效果，还会在减施氮肥的基础上提高冬小麦产量。通过分析不同施肥处理下土壤有机碳组分发现，与单施化肥相比，有机无机肥配施不同程度地提高了POC、DOC和MBC组分含量，以及POC组分在SOC中的占比。通过SOC与各有机碳组分含量的敏感性指数发现，土壤活性有机碳组分（DOC、MBC、POC）对有机无机肥配施处理均有显著响应，其中POC和DOC组分对农田管理措施的响应最为敏感。通过对土壤各有机碳组分与小麦产量的相关性分析表明，POC、DOC和MBC组分对产量的提高均有积极效果。随机森林分析结果进一步证明，有机无机肥配施下POC和DOC组分对小麦产量的贡献度更高。因此，可以推断有机无机肥配施对作物生产率和土壤肥力的提高，主要是通过增加土壤中有机碳的DOC和POC含量来达到的。【结论】在施氮150 kg·hm-2的基础上配施有机肥30 t·hm-2时，更有利于提升西北旱地麦田土壤有机碳和活性有机碳组分含量，进而提高旱地冬小麦产量，其中以DOC和POC组分对小麦产量贡献度最高。
【目的】 Tos17是水稻基因组中的一类逆转座子。在粳稻品种日本晴中，位于第7染色体上的一个Tos17（Tos17 Chr.7）在组织培养中可被激活。研究我国籼稻品种中Tos17的基因组学特征，确定其在组织培养中可否被激活而影响生物技术育种。【方法】 从公共数据库中获取籼稻品种或杂交稻亲本的高质量基因组重测序数据，定制开发程序鉴定和分析Tos17的插入位点，并采用IGV软件和PCR验证鉴定结果。通过层次聚类和主成分分析对品种进行分类，基于全基因组单核苷酸多态性（single-nucleotide polymorphism，SNP）数据构建系统发育树，并运用Mantel检验评估其与Tos17单倍型的关联性。同时，采用农杆菌介导法培育籼稻品种成熟胚愈伤组织转化植株，并分析其Tos17数量的变化。【结果】 开发了一个鉴定Tos17的程序Tos17-finder，在1 511份籼稻品种中共鉴定到23个插入不同位置的Tos17。12个Tos17位于已注释基因的内部或其上下游2 kb范围内，其余11个位于基因间区。1 511个品种在第10染色体上均有一个与日本晴一致的Tos17（Tos17 Chr.10），在第2染色体上有2个高频率出现的拷贝，即Tos17 Chr.2-1（79.0%）和Tos17 Chr.2-2（83.7%），但只有85个（5.6%）品种携带Tos17 Chr.7。Tos17在每个品种的平均拷贝数为4.0个，其中，有11个品种的Tos17拷贝数多达8个，还有35个品种只检测到Tos17 Chr.10。根据基因组SNP，将1 511个品种分为3个亚群，每个亚群均与Tos17单倍型存在一定相关性。采用农杆菌介导遗传转化，共培育5个籼稻品种的125株T0转基因苗，并获得了高质量基因组重测序数据，经分析，未发现有新的Tos17插入。开发了一个能准确区分Tos17 Chr.7和其他Tos17的分子标记。【结论】 籼稻品种中Tos17的基因组学特征与粳稻品种日本晴存在一定差异，可以用本试验开发的分子标记快速检测待测材料是否携带可被激活的Tos17 Chr.7。
【目的】 探究高密度种植条件下扩行缩株（扩行距、缩株距）对夏玉米产量、干物质及养分积累转运的调控效应，明确最佳株行距配置模式，以期为黄淮海地区夏玉米产量的进一步提高提供理论依据。【方法】 于2019—2020年连续2个玉米生长季，在8.25万株/hm2种植密度下，设置等行距60 cm（B1）、65 cm（B2）、70 cm（B3）、75 cm（B4）及80 cm（B5）5个行距配置和登海518（DH518）、登海605（DH605）2个夏玉米品种两因素裂区田间大区对比试验，研究扩行缩株对夏玉米产量及构成因素，干物质积累、分配与转运，养分吸收与转运的影响，并分析干物质积累及养分吸收与产量的相关性。【结果】 夏玉米产量随行距的增加呈先增后降趋势，在B4达到极值。2年试验中，DH518、DH605产量在B4处理产量较B1处理平均增加9.59%、13.18%；分析产量构成因素可知，扩行缩株主要通过影响穗粒数以影响夏玉米产量，DH518及DH605穗粒数在B4处理较B1处理2年平均增加8.30%及11.1%。扩行缩株显著影响夏玉米吐丝期（R1）后玉米植株干物质积累量，随行距的增大呈先增后降趋势，且在B4处理取得最大值，用Logistic回归方程拟合生长曲线发现，DH518、DH605在B4处理最大干物质积累速率较B1处理分别增加13.6%、16.3%，平均增长速率分别增加15.9%、17.5%；适当增加种植行距可以提高夏玉米吐丝后干物质积累量及吐丝前营养器官干物质向籽粒转运量。两品种氮、磷、钾积累量随行距增加呈先增后降趋势，DH518在R1及收获期（R6）地上部氮、磷、钾积累量较B1处理分别提高5.2%—25.2%、9.8%—43.5%、3.5%—26.1%及6.3%—29.0%、9.6%-49.9%、8.5%—31.0%；DH605分别提高6.0%—17.4%、5.7%—28.9%、5.2%—19.1%及7.6%—28.4%、8.7%—46.5%、6.6%—25.7%。增加行距显著提高两品种氮、磷、钾素转运量，且在B4处理达到极值，DH518及DH605在B4处理N、P、K转运量较B1处理分别增加19.9%、39.3%、23.3%及14.6%、30.8%、24.9%。对玉米R1、R6地上部干物质积累量与氮、磷、钾积累量与产量进行相关性分析发现，玉米R1及R6干物质积累量与氮、磷、钾积累量与产量均呈显著正相关关系。【结论】 高密度种植条件下，扩行缩株提高了DH518及DH605干物质最大增长速率和平均增长速率，促进了吐丝前干物质及养分转运和吐丝后积累养分对籽粒贡献率的协同提高，进而提高玉米产量与肥料利用。综合考虑产量，干物质与养分积累与转运等因素，在黄淮海夏玉米区8.25万株/hm2种植条件下，75 cm等行距种植有利于获得高产。
【目的】 利用重测序数据和表型鉴定信息解析宽皮柑橘种质资源遗传变异和群体结构情况，挖掘优异种质资源，促进品种改良朝优质多样化方向发展。【方法】 2021、2022年连续2年对473份宽皮柑橘种质果实与花的25个表型进行鉴定，采其嫩叶进行DNA提取并建库测序。利用变异系数和Shannon-Wiener指数对表型数据进行遗传多样性分析，结合相关性分析、聚类分析、主成分分析等方法对宽皮柑橘种质资源进行综合评价，筛选优异宽皮柑橘种质。基于重测序数据进行系统进化树分析，解析优异种质所在类群特点。【结果】 473份宽皮柑橘种质表型存在广泛的变异和丰富的遗传多样性，21个数量性状的变异系数介于9.36%—76.98%，平均值为34.95%，遗传多样性指数为1.71—2.08，平均值为1.93。4个质量性状的多样性指数为0.35—0.98，明显低于数量性状。其中，囊衣及汁胞壁重的变异系数最大，果皮颜色的遗传多样性指数最大。对17个果实表型进行主成分分析，选出的前5个主成分累计贡献率大于70%。利用因子分析法进行综合评价，得出宽皮柑橘种质综合得分范围为-1.23—1.59，得分最高的品种为LP31（‘西之香’ב金葵’），其次是LP45（‘西之香’ב金葵’）、LP18（‘红美人’ב美国糖桔’）、LP3（‘塔罗科血橙’ב金葵’）。表型聚类分析与系统进化树分析均将参试宽皮柑橘种质资源分为7个亚群，且两者划分的亚群特点相似，均表明起源地、品种类型和杂交组合的不同可以在分群中体现。综合得分较高的种质大多集中于系统进化树的第Ⅳ类群，表明利用表型信息进行综合评价后的优异种质在遗传上也具有相似性。【结论】 参试宽皮柑橘种质表型存在广泛的变异和丰富的遗传多样性，表型聚类与基因型系统进化树分群结果相似，且基于表型综合评价后筛选出的优异种质在基因水平具有较高的遗传相似性。
【目的】筛选苏打盐碱胁迫液浓度和耐盐碱测定指标，建立大批量耐盐碱鉴定方法；对粒用高粱核心种质的耐盐碱特性进行综合评价，筛选耐盐碱种质，为进一步培育耐盐碱亲本和杂交种提供种质基础。【方法】松嫩平原盐碱土的主要成分是Na2CO3和NaHCO3。采用50 mmol·L-1 NaHCO3﹕Na2CO3=9﹕1为胁迫液模拟松嫩平原中度盐碱土环境，胁迫液的pH为9.19、含盐量为0.21%。以苗高、根长、苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重、根冠比鲜重、根冠比干重8个性状为测定指标，鉴定285份粒用高粱核心种质苗期的耐盐碱特性。采用主成分分析筛选粒用高粱苗期耐盐碱鉴定指标并建立幼苗期耐盐碱评价数学模型，采用聚类分析将285份高粱种质的耐盐碱特性分级，筛选出耐盐碱性较强的种质。【结果】50 mmol·L-1盐碱胁迫对285份高粱种质的8个指标均表现出抑制作用，8个性状的平均耐盐碱系数分别为0.794、0.785、0.565、0.554、0.802、0.638、0.978和0.841，并且盐碱胁迫下各指标之间均呈现出显著正相关性；主成分分析筛选出苗高、根鲜重可作为高粱幼苗期苏打盐碱胁迫鉴定评价的指标；采用多元线性回归分析归纳出高粱幼苗期耐盐碱特性评价模型Y=0.097X4+0.171X2+ 0.201X6+0.157X1+0.105X3-0.147，可用于多个指标的综合评价；聚类分析将285份粒用高粱核心种质耐盐碱特性划分为强耐盐碱、耐盐碱、中间型、敏感型、极敏感型5个等级，其中，强耐盐种质8份、耐盐碱种质8份、中间型种质112份、敏感型种质134份、极敏感型种质23份。将耐盐碱种质和极敏感型种质种植在吉林省西部苏打盐碱地中度盐碱土（pH 8.5—9.5、含盐量0.3%）进行验证，强耐盐碱种质平均出苗率为45.4%、平均苗高为23 cm；耐盐碱种质平均出苗率为31.3%、平均苗高20.9 cm；极敏感型种质平均出苗率为20%、平均苗高12.3 cm。【结论】以50 mmol·L-1苏打盐碱浓度（NaHCO3﹕Na2CO3=9﹕1）从285份高粱种质资源中筛选出8份强耐苏打盐碱的种质，8份耐盐碱种质，筛选出苗高和根鲜重2个性状作为高粱幼苗期大批量耐盐碱筛选的鉴定评价指标。
高粱是全球干旱半干旱地区的重要粮食作物，对干旱半干旱地区的粮食安全、边际土地利用和膳食结构调整等具有重要意义。我国自1958年第一代粒用杂交高粱问世至今，为适应机械化收获、降低人工成本，培育的粒用杂交高粱株高经历了高秆、中秆、中矮秆及矮秆的变化过程，在近20年完成了中国粒用杂交高粱的绿色革命。本文总结了中国粒用高粱矮化育种发起的原因、历程与现状，展示出我国近60年高粱品种株高不断降低与产量不断提升的变化趋势。汇总了我国粒用高粱绿色革命过程中所创制的重要种质，通过亲缘关系分析得知我国恢复系矮源来自中国地方品种三尺三，不育系因利用国外种质Tx3197A、Tx3197B较多，其矮源可追溯至Tx3197B。综述了在高粱绿色革命中发挥重要作用的高粱矮化基因dw1、dw2和dw3的克隆、变异位点、矮化机理，以及前人在发掘新的株高QTL方面作出的贡献。高粱矮化机理不同于水稻、小麦的赤霉素（GA）调控系统。dw1通过调控油菜素内酯系统（BR）缩短节间的长度从而降低株高，dw2和dw3分别编码KIPK蛋白激酶和生长素外排转运蛋白（ABCB1），调节生长素（IAA）的运输，从而缩短节间的长度进而降低株高。dw1、dw2和dw3矮化基因在降低株高的同时对成熟期、穗长、穗粒重、叶面积等其他性状产生多效影响。利用分子标记和测序技术分析dw1、dw2和dw3矮化基因在骨干不育系、恢复系中的分布和应用情况，发现我国高粱恢复系中应用较多的矮化基因只有dw3，dw1、dw2与dw3所形成的dw1dw3、dw2dw3组合在不育系中应用较多。探讨了我国高粱绿色革命存在的问题及解决途径，期望为进一步提升中国粒用杂交高粱绿色革命进程，培育产量和抗逆性有重大突破的新种质、新品种提供指导。
【目的】苞叶是影响玉米机械直收籽粒的重要性状之一，挖掘与玉米苞叶性状显著关联的遗传位点及候选基因，可为玉米苞叶性状的遗传改良提供理论依据。【方法】以251份玉米自交系为试验材料，在2个环境下鉴定玉米苞叶数目、长度和包裹度，借助覆盖全基因组32 853个单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNP）标记，利用多位SNP随机效应混合线性模型（multi-locus random-SNP-effect mixed linear model，mrMLM）进行全基因组关联分析，检测与3个苞叶性状显著关联的SNP位点，预测候选基因。【结果】3个苞叶性状在群体中表现出广泛的表型变异，变异系数为10.65%—40.60%；各性状在基因型、环境及基因型与环境互作均呈极显著差异，广义遗传率均大于80%。利用2个环境的表型数据及最佳线性无偏预测值，通过全基因组关联分析，共检测到92个与3个玉米苞叶性状显著关联的SNP位点，其中，与苞叶数目显著关联的SNP位点35个，单个SNP位点可解释1.48%—10.53%的表型变异，与苞叶长度显著关联的SNP位点33个，单个SNP位点可解释1.61%—21.79%的表型变异，与苞叶包裹度显著关联的SNP位点24个，单个SNP位点可解释2.17%—20.86%的表型变异。此外，未鉴定到同时与2个性状显著关联的SNP。92个SNP位点中有5个可同时在2个环境和最佳线性无偏预测值下被检测到，被认为是稳定的SNP位点，与前期研究相比，这5个SNP是新的遗传位点。参考关联群体的连锁不平衡衰减距离，利用5个稳定SNP位点，结合17个玉米自交系苞叶组织的qRT-PCR分析，筛选到3个玉米苞叶性状候选基因Zm00001d003850、Zm00001d033706和Zm00001d025612，分别编码BOI相关E3泛素蛋白连接酶、GeBP转录因子和未知功能蛋白。【结论】检测到92个与3个玉米苞叶性状显著关联的SNP位点，其中5个为稳定位点，预测了3个候选基因可能参与玉米苞叶性状的形态建成。
