【目的】从我国中东部主要养猪地区因呼吸道疾病死亡的育肥猪病料中分离主要病原菌，并进行鉴定和分型，为近年流行的猪呼吸道病原菌的防控治疗提供流行病学依据。此外，对分离的猪多杀性巴氏杆菌（Pm）特性进行鉴定，为Pm疫苗研制提供参考。【方法】收集2021-2023年我国中东部主要养猪地区规模化猪场因呼吸道疾病死亡的育肥猪的病猪肺脏；用血琼脂和TSA培养基分离病原菌，通过微生物学和分子生物学方法鉴定分离菌株；合成adk、est、gdh、mdh、pgi、pmi和zwf基因引物，以分离的Pm为模板进行PCR，通过测序7对管家基因对Pm进行MLST分型；通过PCR对Pm进行荚膜分型和脂多糖分型；通过PCR对Pm的毒力因子进行检测；在ICR小鼠对单一分离的A型和部分D、F型Pm进行毒力鉴定；检测JS-65、JS-51和JS-34在ICR小鼠的LD50。【结果】共分离Pm 73株，分离率为15.53%；分离猪链球菌（SS）71株、猪胸膜肺炎放线杆菌（APP）29株和副猪格拉菌（GPS）10株，分离率分别为15.11%、6.17%和2.13%。分型结果表明，Pm主要为A：L3型，占55%；SS主要为9型，占38.03%；APP主要为15型，占51.72%；GPS主要为5/12型，占60%。混合感染包括Pm+SS，Pm+APP，SS+APP和Pm+APP+GPS，混合感染占总猪群的16.67%。共分离到3种Pm荚膜型：A（67%）、D（30%）和F（3%）型；2种脂多糖型：L3型（56%）和L6型（44%）；9种ST分型：ST79、ST50、ST7、ST74、ST13、ST27、ST9、ST287和ST370，所占比例分别为33%、26%、16%、10%、4%、4%、3%、3%和1%。毒力基因检测结果表明：ptfA、fimA、hsf-2、exbB、exbD、tonB、fur、nanH、sodA和sodC的阳性率大于95%；hsf-1、pfhA、tadD、hgbA、hgbB、pmHAS、ompA、ompH、oma87和plpB阳性率在40%-90%之间；tbpA和nanB阳性率在10%-30%；未检出toxA。毒力鉴定结果表明A型菌株在剂量小于102 CFU时导致小鼠全部死亡，D型菌株在103 CFU剂量时小鼠死亡率为60%-100%，F型菌株在5×103 CFU剂量时小鼠死亡率为60%。在ICR小鼠检测JS-65、JS-51和JS-34的LD50，结果表明JS-65 LD50<10 CFU，JS-51 LD50=6.3×102 CFU，JS-34 LD50=3.98×103 CFU。【结论】2021-2023年我国中东部主要养猪地区病原菌分离结果表明，Pm、SS、APP和GPS是死亡育肥猪的主要呼吸道病原菌，Pm在肺脏中的分离率最高。采用RIRDC分型鉴定到一株ST370 Pm，拓展了猪Pm的MLST分型数据。Pm优势基因型为A：L3：ST79，其在ICR小鼠中毒力最强，最小致死量小于10 CFU，为后续Pm灭活疫苗研制奠定基础。
【目的】挖掘控制棉籽大小性状相关的遗传位点和相关基因，为研究棉籽大小性状形成的分子机理奠定基础。【方法】以陆地棉构建的含有300个家系的重组自交系（recombinant inbred line，RIL）群体为研究对象，对4个环境的棉籽籽指、面积、周长、长度、宽度、长宽比、圆度7个性状进行表型鉴定，利用液相芯片对RIL群体进行基因分型，得到的高质量单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）位点和表型数据进行全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS），挖掘控制棉籽大小相关性状的数量性状遗传位点（quantitative trait nucleotides，QTN），对数量性状遗传位点进行遗传效应分析，筛选候选基因。【结果】7个棉籽大小相关性状在4个环境中均表现为连续正态分布，且具有明显的表型变异，变异系数的范围为1.82%-10.70%，性状的影响基本表现为基因型>环境>基因型×环境，适用于GWAS分析。相关分析表明，籽指与面积、周长、长度、宽度显著相关，长宽比与圆度显著相关，表明可能存在一因多效位点。利用3VmrMLM模型进行全基因组关联分析，共定位到47个与棉籽大小性状相关的数量遗传位点。A07染色体上共定位到11个数量遗传位点，其中，A07：71993462、A07：72067994和A07：72198802的位点物理位置接近，在4个环境中稳定存在，与棉籽籽指、面积、周长、长度和宽度关。这3个数量遗传位点位于A07染色体71.99-72.87 Mb区间，标记间R2的平均值>0.8（P<0.001），呈现较大的连锁不平衡。遗传效应分析发现，该区段存在2种单倍型，在棉籽大小的相关性状中，单倍型Ⅱ与单倍型Ⅰ差异性显著，表明该位点直接影响棉籽大小性状，可用于分子标记辅助选择。利用TM-1转录组数据对区间内的基因进行表达模式分析，发现Gh_A07G1767在棉籽发育阶段优势表达，Gh_A07G1766在棉籽发育阶段特异性表达，推测其在棉籽生长发育过程中发挥重要的作用。【结论】鉴定了47个QTN，筛选了2个与棉籽发育相关的候选基因。
【目的】基于田间分期播种试验，研究华北北部冬小麦、夏玉米播期调整，其生长发育、光合生理特性、籽粒灌浆和产量形成及品质对气候变暖的不同响应，为华北平原农业生产采取措施应对气候变化提供科学依据。【方法】采用分期播种方法，于2017-2023年在华北北部的河北固城农业气象国家野外科学观测研究站开展冬小麦和夏玉米的大田分期（早播10 d、正常播期、晚播10 d、晚播20 d）播种试验，获取冬小麦和夏玉米的生育进程、地上干物质累积和分配、叶片光合特性、籽粒灌浆速率以及产量农艺性状和籽粒营养成分等资料。【结果】冬小麦全生育期随播期推迟而缩短，主要原因在于冬前幼苗期缩短；夏玉米全生育期与播期呈抛物线关系，播期每推迟10 d，幼苗期缩短1.3 d，花粒期和籽粒形成-灌浆期分别延长1.5和1.6 d。冬小麦、夏玉米籽粒灌浆过程对播期调整的响应完全不同，冬小麦籽粒灌浆特征在播期间反应并不敏感，夏玉米籽粒灌浆速率在播期间差异较小，但籽粒形成期、灌浆结束日期和峰值日期因播期推迟顺次延后，且灌浆持续日数因播期每推迟10 d，灌浆持续日数缩短4 d。北方麦区在秋暖和冬暖背景下，冬小麦播种期界限延宽，播期对产量的影响明显减弱，播期推迟配套增加播种量，产量不减且会小幅增产；夏玉米产量随播期推迟明显递减，理论产量播期每推迟10 d递减率1 381.50 kg·hm-2，但冬小麦和夏玉米晚播20 d产量都凸显跳跃变小。播期每推迟10 d，冬小麦籽粒分配率递增1.67%，夏玉米则递减1.57%，冬小麦收获指数提高0.017，而夏玉米降低0.016。冬小麦和夏玉米叶片光合速率（Pn）对播期的响应亦不同，冬小麦播期间的Pn较为相近，而夏玉米播期每推迟10 d Pn递减率1.21 μmol·m-2·s-1。播期调整对华北北部冬小麦、夏玉米籽粒品质不会产生明显影响。【结论】气候变暖背景下我国北方冬小麦延迟播种，延宽适宜播种期是适应气候变暖的积极有效措施，华北平原夏玉米适期早播可避免高温热害影响，有助于稳产增产。
中国凭借特殊地理优势，建立了大陆型农业国家。国土面积近千万平方公里，自秦汉至明朝人口从未超过8 000万，号称“地大物博”。但到19世纪乾隆年间，人口骤增至4亿，国土面积已感狭蹙。新中国建国初期，人口为6.5亿，2020年第7次人口普查为 14.4亿。人均水土资源仅为世界水平的1/3到1/4，已属资源贫国。仅靠国内资源求得温饱已属不易，更难得小康水平。尽管科技创新有巨大潜力，但水土资源短缺的困境已迫在眉睫。近一个半世纪以来，中国农业文明与世界工业文明相撞的历史悲剧，提醒我们要突破陆地农业养成的“海内即天下”的思维惯势，要扬帆出海。从“自给自足”的大陆农业转型为“共给共足”的跨海农业，建立以中国为本体，利用世界农业资源的世界农业共同体。中国急需建立将大陆农业转型为跨海农业的长远国策；建设全球农业数据库以应对国际食物市场需求变化；精准适时调整国内农业结构以减少国际贸易风险；尽早作出我国农业的全球战略部署。
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。
玉米是全世界也是我国种植范围最广、用途最多、总产量最高的作物，玉米生产对保障我国粮食安全具有重要意义。玉米南方锈病是由多堆柄锈菌（Puccinia polysora Underw.）引起的一种气传性真菌病害，主要发生在热带、亚热带玉米种植区。近年来，由于气候变化，该病害开始向高纬度地区蔓延，已逐渐成为我国黄淮海夏玉米区的主要病害，直接导致玉米籽粒品质变差、产量降低，对玉米生产造成严重威胁。目前，我国玉米生产上推广种植的玉米品种大多不抗玉米南方锈病，一旦南方锈病发生和流行，将会导致在短时间内大面积蔓延，而常规化学防治难以控制。因此，挖掘和利用玉米种质资源中的南方锈病抗性基因，进一步选育抗病品种是应对南方锈病为害最经济有效的技术途径。玉米资源中高抗南方锈病的种质较为匮乏，主要来自热带、亚热带，可直接利用的温带种质极少。与国外玉米种质相比，我国玉米种质中的高抗材料较少，主要来自农家种或含有热带血缘的P群材料，遗传基础狭窄。玉米南方锈病抗性基因的鉴定与克隆，对开展分子标记辅助育种、加快育种进程及抗病新品种选育具有重要促进作用，目前，已有多个南方锈病抗性基因被鉴定和克隆，为分子标记辅助选择育种奠定了基础。多年来，我国育种家利用有限的抗性种质资源，选育了多个抗南方锈病的优良玉米自交系，并成功育成抗病杂交种。近期，南方锈病病原菌基因组方面的研究揭示我国多堆柄锈菌群体已分化出高毒谱系，从而逃逸抗病基因的识别。因此，挖掘和利用抗性种质中蕴涵的丰富基因资源仍需进一步加强。本文概述了南方锈病的生物学特性及危害，系统梳理了南方锈病抗性种质资源鉴定、抗性基因定位与克隆，以及抗性品种选育的研究进展，并展望了玉米南方锈病未来研究方向，以期为玉米南方锈病防治和抗病品种选育提供参考。
【目的】 挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】 采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network，WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，鉴定与抗旱和复水相关的ZmPAL基因。利用生物信息学方法对编码PAL的基因进行全基因组分析。运用实时荧光定量PCR（quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR）检测ZmPAL基因在干旱处理条件下的表达情况，以及ZmPAL5在不同自交系间的表达特性和在不同组织中的表达模式。最后，利用遗传转化分析ZmPAL5在玉米中的抗旱功能，并借助CRISPR/Cas9技术对PAL5同源基因进行缺失型拟南芥突变体的抗旱性分析。【结果】 鉴定了19个玉米ZmPAL基因，其中6个基因聚集在第5染色体上，其编码蛋白多为亲水性酸性蛋白，且PAL家族基因的进化相对保守。ZmPAL基因启动子区域含有大量与激素和非生物应激响应相关的顺式作用元件。确定了6个核心基因，其中4个基因在干旱处理后显著上调表达。尤其是ZmPAL5在干旱胁迫后表达量增加了8.57倍。在干旱胁迫和复水处理条件下，发现抗旱自交系郑8713中ZmPAL5的表达水平显著高于旱敏感自交系B73。同时，ZmPAL5是一个组成型表达基因，在幼茎中表现出高水平的表达。过表达ZmPAL5玉米在干旱胁迫下生长良好，其相对含水量、木质素、叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量，以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性分别是野生型的1.52、1.49、1.47、1.43、1.44、1.41、1.53、1.41和1.35倍，但丙二醛含量是野生型的0.65倍。PAL5缺失型拟南芥突变体对干旱敏感。在干旱胁迫下，其生理生化指标与过表达ZmPAL5玉米的指标变化趋势相反。【结论】 筛选出6个响应干旱胁迫的核心基因（ZmPAL3、ZmPAL5、ZmPAL6、ZmPAL8、ZmPAL11和ZmPAL13），其中，ZmPAL5的表达量与抗旱性呈正相关。ZmPAL5通过影响渗透调节物质含量和抗氧化酶活性正向调节植物的抗旱性和恢复能力。
【目的】大豆是光周期敏感的短日照作物，在不同生态区种植会导致开花过早或过晚。因此，大豆雄性核不育ms1（male sterility 1）基础群体在不同生态区应用于轮回选择的过程中，存在当地供体亲本和受体不育株花期不遇、导入率低的问题。构建适宜三大生态区应用的ms1基础轮回群体，提高供体亲本与受体不育株花期相遇的概率，揭示两轮互交后各群体生育期基因E1和E2基因型及其表型变化特点，为大豆开花期和生育期改良提供依据。【方法】以528份来自不同生态区的供体亲本和ms1基础群体为试验材料。利用前人报道的生育期基因E1和E2的KASP分子标记对供体亲本进行基因型鉴定，按照E1和E2基因型对供体亲本进行分类，分别与ms1基础群体籽粒混合，并根据不同生态区适宜的基因型将各群体种植于不同地区，进行两年两轮异交导入。其中，东北生态区群体种植于内蒙古呼伦贝尔、河北承德2个地区，黄淮海生态区群体种植于河北石家庄和河南许昌2个试验区，南方生态区群体种植于广东广州试验区。每年收获不同ms1群体不育株籽粒，冬季在海南三亚进行南繁。调查供体亲本与ms1基础群体开花期和成熟期，分析不同地区ms1群体E1和E2基因型比例的变化。【结果】根据生育期基因E1和E2基因型将供体亲本划分为4类E1E1/E2E2、E1E1/e2e2、e1e1/E2E2和e1e1/e2e2，各基因型比例分别为12.1%、65.0%、19.3%和3.6%。ms1基础群体中，晚花基因型E1E1/E2E2占有最高比例，为48.6%；群体材料开花期较晚，主要集中于45—51 d。经过连续两轮导入后，不同生态区ms1群体基因型发生变化。东北生态区呼伦贝尔的目标导入基因型e1e1/e2e2比例由33.0%提高到51.6%，承德e1e1/e2e2基因型比例由1.6%提高至3.4%；黄淮海生态区石家庄目标导入基因型e1e1/E2E2比例由18%提高至23.1%，许昌E1E1/e2e2基因型比例由12.5%提高到25.0%；南方生态区广州的E1E1/E2E2基因型比例维持在80%以上。目标导入基因型的杂合基因型在群体中比例也在不断提高。通过两轮异交导入，不同生态区ms1群体间开花期存在显著差异，说明随着开花期基因型的变化，不同群体的表型也随之改变。【结论】将供体亲本依据各开花期基因型分类分别导入ms1群体，可提高各生态区适宜基因型的比例，构建适用于不同生态区的ms1基础轮回群体，提高当地供体亲本和受体ms1不育株花期相遇的概率，实现大豆的开放授粉和基因聚集、积累，丰富群体的遗传多样性，从而进一步提高轮回选择育种效率。
【目的】探索土膜耕作法对农田土壤水分、温度和养分变化的影响，揭示土膜对作物根系生长及产量效应，明确土膜的农业生产价值，为其应用提供理论依据与技术。【方法】 在宁夏引黄灌区通过喷施1.0%浓度羧甲基纤维素铵（carboxymethyl cellulose ammonium，CMC-NH4）水溶液促使土膜产生。设CMC-NH4用量0（CK）、50.0（T1）、100.0（T2）、200.0（T3）和300.0 kg·hm-2（T4）5个处理，开展春小麦-夏玉米复种下的土壤水分、温度、养分、微生物、作物根系及产量效应研究。【结果】喷施CMC-NH4的各处理春小麦和夏玉米田土壤日均含水量提高3.3%-7.0%（P<0.05，下同）和1.9%-6.1%，日平均温度提高7.9%-12.6%和5.6%-11.7%，土壤积温增加88.98-141.94 ℃和60.25-136.65 ℃；0-30 cm土层根长提高37.5%-17.1%和11.2%-1.7%，根表面积提高15.3%-4.5%和12.5%-9.2%，土层根系干重增加17.0%-41.5%和30.9%-36.7%；提高春小麦籽粒产量7.3%-18.8%和夏玉米地上部干重33.6%-49.0%，提高土壤氮磷钾含量和促进土壤微生物多样性增加。【结论】喷施CMC-NH4形成的土膜具有农田覆盖功能，能够改善土壤水热环境，促进作物养分吸收利用、根系生长、提高产量；土膜耕作法为构造“表实上虚下实”良好耕层结构提供了技术方法，对作物产能提升、农田土壤改良及农业高质量发展有支撑作用。宁夏引黄灌区CMC-NH4推荐喷施量为100.0 kg·hm-2。
【目的】国务院第三次全国土壤普查领导小组办公室（简称国务院三普办）2023年下发了《第三次全国土壤普查暂行分类系统（试行）》（简称《三普暂行分类》），但没有建立检索系统。为在土壤调查过程中避免发生同土异名、同名异土问题，特构建土类检索系统。【方法】依据农业重要性优先、确名先易后难、涵义先窄后宽、类型相似集中、体现土壤空间演变和发育规律等检索秩序原则，通过引用已有的诊断层/诊断特性、修改已有的诊断层/诊断特性、简洁化描述性语句、归纳特征土层等方法，从《三普暂行分类》土类划分依据中提炼各个土类的检索指标，构建土类检索系统。【结果】建立了包含《三普暂行分类》中62个土类的检索系统，检索秩序依次为：1工程土、2水稻土、3菜园土、4灌淤土、5灌漠土、6碱土、7寒原盐土、8漠境盐土、9酸性硫酸盐土、10滨海盐土、11草甸盐土、12火山灰土、13寒冻土、14紫色土、15磷质石灰土、16石质土、17粗骨土、18龟裂土、19新积土、20风沙土、21黄绵土、22红黏土、23石灰（岩）土、24白浆土、25灰化土、26棕色针叶林土、27暗棕壤、28棕壤、29黄棕壤、30黄褐土、31灰色森林土、32黑土、33灰褐土、34褐土、35燥红土、36黑钙土、37栗钙土、38栗褐土、39黑垆土、40棕钙土、41灰钙土、42灰漠土、43灰棕漠土、44棕漠土、45山地草甸土、46林灌草甸土、47砂姜黑土、48草甸土、49潮土、50沼泽土、51泥炭土、52砖红壤、53赤红壤、54红壤、55黄壤、56黑毡土、57草毡土、58寒钙土、59冷钙土、60冷棕钙土、61寒漠土、62冷漠土、63类型待定土。【结论】总体上，《三普暂行分类》的土类是可以通过剖面形态、土壤理化性质建立起检索指标的，但是高山土纲的多数土类没有完全遵循整个分类系统的分类原则，彼此之间难以从剖面形态和土壤理化性质上进行区分，需要利用分布区域、海拔等非土壤本身属性才能区分；《三普暂行分类》的土类还需要进一步完善，建议对部分土类要进行适当归并，同时增加一个“性土”土类。
【目的】硬实是种子物理休眠的表现特征，也是大豆驯化的一个重要性状。硬实性虽然有利于种子在不良环境中生存，但是在生产实践中会严重降低大豆出苗率，同时影响产量和加工品质。采用混合群体分离测序（bulked segregant analysis sequencing，BSA-Seq）解析大豆种子硬实性状的遗传基础及候选基因，为大豆硬实的分子机理研究提供理论依据。【方法】经甲基磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate，EMS）诱变大豆中品661种子获得硬实突变体Mzp661，将其与栽培大豆中黄13（父本）杂交构建重组自交系（recombinant inbred line，RIL）群体，对不同株系的种子进行硬实性、吸水率和种皮解剖结构鉴定。选取RIL群体中硬实型和正常吸胀型2种极端材料分别构建混池，利用BSA-Seq技术检测不同极端材料及亲本基因型，结合欧式距离（euclidean distance，ED）和delta SNP-index、delta InDel-index关联分析方法，开展大豆种子硬实遗传位点的挖掘，进一步利用生物信息学分析、大豆不同组织的转录组数据和基因注释信息挖掘显著关联区域的候选基因。【结果】突变体Mzp661后代中，吸胀型种子各部位均具有吸水能力，种子体积随浸水时间延长不断增大，然而，硬实型种子浸水36 h内体积未发生变化，随着浸水时间的持续延长，种皮开始局部出现皱缩，并逐渐向其他部位扩散，子叶恢复吸胀能力。硬实型种子种皮表面光滑且结构紧密、角质层呈规则的网状结构、栅栏层较厚，而吸胀型种子表皮有气孔且结构松散、角质层有微小的裂缝、栅栏层较薄，表明突变体Mzp661种子硬实与种皮不透水/气相关；ED和delta SNP-index、delta InDel-index关联分析方法不仅鉴定到已报道种子物理休眠遗传位点qHS1，而且检测到1个一致性关联区域Chr.06：45897227—47746047，该区间共含有189个基因，转录组数据及基因注释挖掘到种子中特异高表达的Glyma.06G275300可能为该关联区域调控大豆种子硬实的关键候选基因。【结论】大豆突变体Mzp661种子硬实由种皮不透水/气所致，利用BSA-Seq法鉴定到Glyma.06G275300可能为影响种皮结构的候选基因。
【目的】比较长期不同施肥措施对两种典型土壤（黑土和棕壤）团聚体分布和稳定性的影响，探究影响团聚体稳定性的关键因素，为缓解土壤结构退化提供理论支撑。【方法】依托34年黑土和45年棕壤长期定位试验，选取两定位点共有的不施肥（CK）、化肥（NPK）、化肥配施有机肥（NPKM）处理，以及黑土特有的化肥配施秸秆（NPKS）处理、棕壤特有的有机肥——猪厩肥（M）处理，采集0—20 cm土层土壤样品，测定土壤化学性质，采用湿筛法对土壤团聚体进行筛分。【结果】相比于CK，NPK处理下黑土和棕壤大团聚体（>0.25 mm）比例显著降低8.6%和11.3%，团聚体平均重量直径（MWD）分别显著减少18.6%和10.7%，说明单施化肥导致黑土和棕壤团聚体稳定性显著降低；NPKM和M处理下棕壤的MWD分别显著增加44.2%和17.9%，而NPKM处理下黑土MWD未发生显著变化，但NPKS处理下黑土MWD显著提高11.8%，说明在棕壤中施用猪厩肥，黑土中秸秆还田是提高团聚体稳定性的重要措施。土壤团聚体的稳定性主要受土壤化学性质的影响。长期施用化肥（NPK）导致黑土和棕壤的pH和交换性钙、镁离子（Ca2+、Mg2+）降低，阻碍了大团聚体的形成和稳定。施用有机物料（M、NPKM、NPKS）抑制了土壤pH的降低，提高土壤颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MAOC）的含量，促进有机碳与铁铝氧化物、钙镁离子的结合，推动了黑土和棕壤颗粒的团聚过程，进而维持和提高了团聚体的稳定性。综合分析表明，影响黑土团聚体稳定的因素从大到小依次为络合态氧化铝（Alp）、Ca2+、POC、pH、MAOC，其中黑土团聚体稳定性与Alp显著负相关，与其余因素显著正相关。影响棕壤团聚体稳定性的关键因素从大到小依次为POC、络合态氧化铁（Fep）、pH、Mg2+、Ca2+、无定形态氧化铝（Alo）、Alp、无定形态氧化铁（Feo），其中棕壤团聚体稳定性与Alo和Feo显著负相关，与其他因素显著正相关。【结论】化肥配施有机物料（猪厩肥、秸秆）可以抑制土壤酸化，通过增加土壤POC和Ca2+含量，提高黑土和棕壤团聚体的稳定性，是延缓土壤结构退化的重要施肥措施。
【目的】探究施肥方式对土壤养分和小麦根系生长的影响，塑造良好的根系构型，为麦田的科学施肥和高产高效生产提供理论依据。【方法】试验于2021—2023年在河南农业大学原阳科教示范园区进行，采用池栽定位试验，设置3个施肥处理（F0：不施肥；F1：N、P、K肥浅施；F2：N、P、K肥1/3浅施+2/3深施）和3个灌水处理（W1：底墒水；W2：底墒水+拔节水；W3：底墒水+拔节水+扬花水），共计9个组合处理，测定0—100 cm不同层次的土壤养分和根系性状。【结果】在不同灌水频次下，土壤耕层养分含量较高，随着土层加深，有效养分减少，0—60 cm土层养分含量表现出F2>F1>F0。分层施肥（F2）明显增加了20—40 cm土层肥力，较浅层施肥（F1）相比，不同灌水频次下开花期至成熟期的土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾含量分别平均提高了16.03%、7.67%、8.82%、6.32%。80—100 cm土层硝态氮和全氮含量上升，灌水增大了富集效应；0—100 cm土层速效钾含量呈“S”分布，且成熟期含量升高，出现钾素外排现象。小麦根系主要集中在0—40 cm土层中，分层施肥（F2）显著提高了根系在20—40 cm土层根系的形态分布和功能，根长密度、根表面积密度、根体积比、根干重密度、根系活力和根系生理势两年均值比浅层施肥分别提高38.42%、16.93%、25.65%、43.07%、33.12%、31.10%。相关分析表明，0—20 cm土层各养分指标与根系形态指标呈极显著的正相关关系（P<0.01），0—60 cm土层根系生理势在与土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾均呈极显著正相关关系。【结论】分层施肥结合3次关键水实现了根系分布与土壤氮磷钾分布的高度协调，增强了根系在20—40 cm土层的分布比例，有利于土壤氮磷钾的协同吸收和产量提高。
【目的】 小麦常规育种实质是对杂种F1性状杂种优势连续多代选择和保持的过程，探究宁夏引黄灌区春小麦品种（系）间抗倒伏相关性状的杂种优势、配合力，明确与小麦抗倒伏性状显著相关的农艺性状指标，为宁夏春小麦抗倒伏性状的杂种优势利用及其后代筛选与保持提供一定的理论依据。【方法】 以14份宁夏引黄灌区春小麦品种（系）为亲本，按NCⅡ不完全双列杂交设计配制45个杂交组合，分析亲本及其杂交种F1株高、秆型指数等13个抗倒伏相关性状杂种优势、配合力及其相关性。【结果】 不同品种（系）间抗倒伏性存在显著差异，杂种F1代抗倒伏相关性状存在一定的杂种优势。NZ42、M6445和M8887主茎抗推力的一般配合力较高，分别为11.68、8.00和10.67，且其他性状的一般配合力也表现较为优异。主茎抗推力强优势组合有M6445×M8887、M6445×MJ48、NZ42×N2038、NZ42×M7723、NZ42×NZ39、H3015×宁春50号。与此同时，相关性分析发现株高与第一节间长和第二节重成显著正相关，与第二节间长和第四节间长成极显著正相关。其次，主茎抗推力与主茎鲜重、茎粗、弯曲力矩和秆型指数成极显著正相关，与第四节间长成显著负相关，与第二节重和第二节间充实度相关性不显著。【结论】 NZ42、M6445和M8887为本研究的优良亲本，且NZ42×NZ39、M6445×MJ48、M6445×M8887为本研究抗倒伏育种的优良组合。同时，供试材料不同组合倒伏性状间存在杂种优势利用潜力，但超亲优势不突出，且杂交组合的抗倒伏能力既受加性效应影响又受非加性效应影响，其中，受母本遗传背景影响更大。与此同时，第四节间长、弯曲力矩和秆型指数与株高和主茎抗推力相关性较高，可作为抗倒性育种后代选择的重要参考。
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。
【目的】 玉米茎腐病是我国玉米主产区普遍发生的重要病害之一，自然条件下，玉米茎腐病多由多种病原菌共同侵染造成。筛选抗禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）和拟轮枝镰孢菌（Fusarium verticillioides）复合侵染的优异玉米种质，鉴定与复合病原引起的茎腐病抗性相关数量性状核苷酸（quantitative trait nucleotide，QTN），挖掘抗性候选基因，为玉米抗复合病原抗性分子育种提供基因资源和理论借鉴。【方法】 以一个玉米自然群体为试验材料，接种F. graminearum和F. verticillioides复合病原菌，鉴定茎腐病表型；利用全基因组关联分析，筛选显著抗性SNP位点，预测抗病候选基因。【结果】 通过田间和室内2个环境下接种复合病原后的茎腐病表型鉴定试验，发现不同来源和亚群的自交系对复合病原侵染的表型差异显著。田间表型鉴定结果表明，收集于中国的自交系普遍抗性较高，而美国的自交系普遍感病性较高；热带及亚热带亚群的自交系抗性较高，混合型亚群的自交系感病性较高。室内表型鉴定结果表明，收集于美国的自交系材料抗性较高，国际玉米小麦改良中心的自交系材料感病性高；硬秆亚群的玉米种质表现较高抗性，混合型亚群的种质表现较高感病性。于田间和室内2个环境下分别筛选出29份和16份对复合病原侵染具有较高抗性水平的种质，2个环境共同筛选到6份抗病种质。基于田间表型GWAS分析，鉴定到18个与复合病原茎腐病抗性显著相关的QTN，挖掘出93个抗病候选基因；有4个基因表现出单倍型变异，且接种后基因表达水平在抗病材料中呈上调趋势。【结论】 利用遗传背景丰富的玉米自然群体，在2个环境中共同鉴定出6份玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性材料，可作为潜在的玉米抗茎腐病育种种质资源；挖掘出4个可能参与复合病原菌抗性的候选基因，为玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性育种提供基因资源。
【目的】实现玉米养分高效利用的遗传改良是保障国家粮食安全的重要途径。挖掘玉米氮高效QTL与相关候选基因可为提高玉米氮肥使用效率，为培育高产高效玉米品种提供理论基础。【方法】通过对KA105/KB024构建的重组自交系群体在不同氮素处理下的籽粒产量以及氮肥偏生产力、耐低氮系数、氮肥农学利用效率进行QTL定位分析，同时，结合亲本KA105在苗期低氮水平下的转录组数据筛选差异表达基因，利用共表达分析挖掘玉米氮效率候选基因，并利用qRT-PCR对筛选到的候选基因进行验证。【结果】通过定位分析，共检测到36个分布在不同染色体上的QTL，可解释1.63%—17.26%的表型变异。其中，鉴定到8个表型变异解释率超过10%的主效QTL，7个在不同性状或环境下共同被鉴定到的遗传稳定QTL。其中，位于第1染色体的qNNGYP1在前人研究中被多次检测到，其表型解释率可达11.73%，不同环境下多个QTL（qNNGYP1和qPFPN1）在此区间内被检测到，可作为重点区段进行更进一步的研究。结合苗期低氮胁迫下转录组数据，在QTL区间内共筛选到39个差异表达基因，进行共表达网络预测后，鉴定到6个节点基因作为候选基因，qRT-PCR结果显示，在2种氮处理下，候选基因的表达趋势与转录组数据相同。其中，GRMZM2G366873参与生长素稳态的调控，可能通过生长素信号转导参与玉米低氮胁迫、干旱胁迫与硼胁迫的响应，并调控玉米穗长；GRMZM2G414192参与光合系统对低氮胁迫的响应，其蛋白含量受油菜素甾醇调控；GRMZM2G414043与玉米粒长及生物量相关；GRMZM2G040642可能参与氮的远距离信号传导。【结论】检测到36个QTL，分布于第1、4、5、7、8和9染色体上，其中，包含8个主效QTL（PVE>10%）。筛选到GRMZM2G366873、GRMZM2G414192、GRMZM2G414043、GRMZM2G040642可作为玉米氮效率候选基因。
【目的】分析来自世界各地的栽培番茄和野生种质资源表型遗传多样性，并进行聚类分析和口感表现综合评价，筛选特异、优质的番茄资源，为番茄优异基因挖掘及番茄育种提供种质和理论支撑。【方法】以国内外收集的169份番茄资源为研究对象，测定全生育期38个表型性状，通过遗传多样性指数、主成分分析、权重、系统聚类、隶属函数等多元统计分析方法，对番茄种质表型进行遗传多样性分析、聚类分析及口感综合评价。【结果】169份番茄表型性状变异系数在18%—368%、遗传多样性指数在0.036—2.302，遗传多样性指数>1的性状有26个，其中成熟果色的遗传多样性指数最高（2.302），说明本研究中的169份番茄类型多样、遗传多样性丰富。相关性分析表明株高较高、单花序花数多、果实小的番茄糖酸比更高。主成分分析表明16个表型性状（单果重、心室数、果肩形状、果肩棱沟、商品果纵横径、糖酸比、可溶性固形物、木栓化大小、生长习性、株高、第二花序节位、花序类型、成熟果色、花序花数、株型）对资源变异的贡献率比较大，可作为聚类分析的主要指标；聚类分析结果表明：169 份番茄资源在欧氏距离5.0处划分为10大类群，第Ⅰ、Ⅱ类群为奇斯曼尼番茄，第Ⅲ、Ⅹ类群为不同果实大小的直立番茄，第Ⅳ、Ⅴ类群为无限生长的普通大果型番茄，第Ⅵ类群是直立型的大果番茄，第Ⅶ、Ⅷ类群多为樱桃番茄、少部分醋栗番茄，第Ⅸ类群为有限生长型的大果番茄。利用隶属函数法和权重对番茄果实口感风味进行综合评价，根据综合评价D值排名筛选了10份风味甜酸、口感好的醋栗番茄、樱桃番茄，5份口感甜、肉质沙软的大果番茄资源。【结论】研究结果明确了169份番茄种质资源表型特异性和丰富的遗传多样性，聚类分析筛选出各类群特异的番茄资源，利用果实口感相关指标筛选了表现较好的樱桃番茄和普通大果番茄资源，可为优异番茄资源的遗传改良提供参考，并为新品种选育提供物质基础。
【目的】玉米籽粒大小和粒重是影响其产量的重要因素。EIN3/EIL基因家族是乙烯信号转导途径中的关键转录因子，解析EIN3/EIL家族基因ZmEIL9在玉米籽粒发育中的生物学功能。【方法】利用生物信息学和RT-qPCR分析ZmEIL9在玉米籽粒发育中的表达特征，对ZmEIL9及其同源基因进行多序列比对，利用邻接法构建其系统进化树，分析ZmEIL9编码蛋白序列特征，对目的蛋白进行亚细胞定位。筛选ZmEIL9的玉米Mu转座子插入突变体和CRISPR/Cas9编辑突变体，鉴定突变体和对照的农艺性状表型，分析籽粒灌浆速率，测量淀粉粒、蛋白含量等籽粒储藏物质。【结果】根据玉米中EIN3/EIL家族成员，系统进化树分析显示，ZmEIL9编码蛋白与ZmEIL1、SbEIL1亲缘关系较近。玉米自交系B73籽粒转录组数据库中，ZmEIL9在籽粒发育早期和晚期表达量较高，但在自交系N04籽粒发育中期和晚期表达量较高。在自交系丹232和N04中ZmEIL9编码644个氨基酸，自交系B73中编码642个氨基酸；亚细胞定位表明，ZmEIL9编码蛋白定位于细胞核中。获得不同Mu转座子插入位点的ZmEIL9突变体，以及发生氨基酸移码突变的CRISPR/Cas9编辑突变体，表型分析表明，ZmEIL9的Mu转座子突变体和编辑突变体的株高、籽粒粒长和百粒重均比对照显著降低。对不同发育时期玉米籽粒干重进行分析，显示Zmeil9突变体的籽粒灌浆速率小于野生型。扫描电镜观察显示，Zmeil9突变体比野生型成熟籽粒中的淀粉粒明显变小，并表现不规则形态；进一步分析表明，Zmeil9编辑突变体籽粒中总淀粉含量和醇溶蛋白浓度均显著低于野生型。【结论】ZmEIL9在玉米籽粒发育过程中起重要调控作用。
【目的】小麦新品种泰科麦33兼具优质高产抗病等优良特性，遗传基础丰富，是一个具有较大应用潜力的新品种。通过构建泰科麦33基因型图谱，解析其遗传构成，为小麦新品种的选育和亲本选配提供依据。【方法】利用55K SNP芯片标记对泰科麦33及其系谱亲本中郑麦366、淮阴9908、豫麦47、PH82-2-2、豫麦13、豫麦2号、百农3217、偃大24、咸农39、丰产3号和阿夫等小麦品种（或品系）进行全基因组扫描，绘制基因型图谱，分析不同供试亲本对泰科麦33的遗传贡献，解析泰科麦33的遗传构成。【结果】泰科麦33及其供试系谱亲本之间的相似性系数为0.72—0.93，泰科麦33与郑麦366具有较大的遗传相似度，遗传相似系数为0.93。SNP标记分析表明，系谱母本和系谱父本对泰科麦33的遗传贡献率分别为66.57%和33.43%，两系谱亲本遗传贡献和理论值出现了较大偏离，说明泰科麦33更多地继承了系谱母本的遗传物质。在亚基因组水平上，系谱母本在A、B和D 3个亚基因组水平上的遗传贡献率分别为71.0%、85.0%和49.4%；而系谱父本的遗传贡献率分别为29.0%、15.0%和50.6%。在各染色体水平上，系谱母本在1A、2A、3A、4A、7A、1B-7B、1D和2D等14条染色体上遗传贡献率均高于系谱父本，系谱父本在5A、4D、6D和7D等4条染色体上遗传贡献率均高于系谱母本；系谱母本和系谱父本在6A、3D和5D等3条染色体上遗传贡献率相当。基因型图谱分析发现，系谱母本贡献位点分布在1A、5A、7A、2B、7B和2D染色体；系谱父本的贡献位点分布在4A、5A、6D和7D染色体上。对比泰科麦33与亲本郑麦366和淮阴9908的SNP多态性，发现有109个SNP位点与两亲本基因型均不相同，分布在除1A和6A之外的19条染色体上；泰科麦33在4A、2B、6B和7D染色体上的差异位点数目最多且成簇分布，各染色体差异位点数分别为10、9、11和9。【结论】构建了泰科麦33的基因型图谱，明确了其遗传构成特点；发现泰科麦33更多地继承了系谱母本的遗传物质，确定了其来源于不同亲本的贡献位点及自身特有的差异位点。
【目的】分析2000—2020年四川小麦品种的产量及产量相关性状变化趋势，为四川小麦品种的产量遗传改良提供参考。【方法】2019—2022年，采用小区试验设计，测定2001—2016年以来145份四川省审定小麦品种及2000—2020年以来的60份高产小麦品种（四川省历年区试中产量位于前列的品种）的产量及产量相关性状，进而分析2000—2020年来四川小麦育成品种的产量及产量相关性状的变化趋势。【结果】145份2001—2016年四川小麦品种产量年均遗传增益为37.20 kg·hm-2或0.66%，穗粒数和单位面积有效穗数呈增加趋势，千粒重和株高呈降低趋势。相关分析表明，单位面积有效穗数和产量呈极显著正相关，通径分析表明，单位面积有效穗数的持续增加（年均增加0.42×104/hm2或0.13%）是145份2001—2016年四川小麦品种产量潜力提升的主要因素；60份2000—2020年四川高产小麦品种产量年均遗传增益为61.10 kg·hm-2或0.89%，单位面积有效穗数呈增加趋势，株高呈降低趋势，穗粒数和千粒重几乎无变化。相关分析表明，产量与单位有效面积穗数呈显著正相关，通径分析表明，单位面积有效穗数的持续增加（年均增加1.80×104/hm2或0.51%）也是60份2000—2020年四川高产小麦品种产量潜力提升的主要因素。【结论】近20年来，四川省小麦产量遗传改良育种取得一定进展，尤其是高产育种产量改良效果显著，四川省小麦品种产量水平正在逐步提升，单位面积有效穗数的持续增加是四川小麦品种产量潜力提升的主要因素。在产量要素中，高穗粒数和千粒重是四川小麦高产的重要基础，但其遗传改良处于瓶颈期。在此基础上，增加单位面积有效穗数是四川小麦产量进一步提升的关键。
【目的】 探究黄色山楂和红色山楂成熟过程中果皮类黄酮和类胡萝卜素的积累模式，增加对山楂果皮呈色机理的认识，为果皮色泽定向遗传育种提供参考。【方法】 以黄山楂‘金如意’（Crataegus pinnatifida Jinruyi）和红山楂‘软籽’（Crataegus pinnatifida Ruanzi）的果皮为试材，利用靶向代谢组学对2个品种5个生长时期果皮中的类黄酮和类胡萝卜素组分及含量进行定性定量研究，通过正交偏最小二乘分析（OPLS-DA）对不同果色品种果皮中积累的类黄酮和类胡萝卜素代谢物进行差异分析。【结果】 两个山楂品种果皮中共检测出130种类黄酮代谢物和49种类胡萝卜素代谢物，这些物质在不同品种、不同生长时期内的山楂果皮中存在显著的种类及含量差异。‘软籽’山楂果皮中花青素含量远高于‘金如意’山楂果皮，成熟期（S5）花青素化合物在红色山楂和黄色山楂果皮中的总含量分别为930.04和2.32 µg·g-1，两个品种山楂果皮中花青素含量相差约400倍。矢车菊素-3-O-半乳糖苷是最主要的花青素成分，其在花青素代谢物总含量中占比高达95%以上。类胡萝卜素代谢分析显示，‘软籽’和‘金如意’S1—S3时期果皮总类胡萝卜素含量无显著差异，主要积累的类胡萝卜素成分均为叶黄素。S4—S5时期，两种山楂果皮中类胡萝卜素含量差异逐渐扩大，β-胡萝卜素、β-隐黄质、新黄质、α-胡萝卜素和玉米黄质在‘金如意’果皮中大量积累，其含量高于‘软籽’山楂。【结论】 花青素积累是导致‘软籽’山楂果皮在成熟期呈现红色的主要原因，类胡萝卜素的积累是‘金如意’山楂发育后期黄色加深的主要原因，花青素和类胡萝卜素的差异性积累是造成山楂果皮颜色差异的关键因素。
【目的】针对黄淮冬麦区抗赤霉病小麦品种短缺问题，开展产量与赤霉病抗性协同改良，为该麦区培育高产抗赤霉病小麦新种源。【方法】以苏麦3号为供体亲本（抗源），以矮败周麦16、周麦16、轮选136和轮选6号为受体亲本，利用骨干亲本矮败小麦结合Fhb1分子标记辅助选择和双单倍体（double haploid，DH）技术（简称矮败小麦分子育种策略）快速获得DH系，并对这些稳定品系进行株高、抽穗期和产量等主要农艺性状评价和赤霉病抗性鉴定。【结果】共获得51份半冬性、矮秆、白粒且携带Fhb1的DH系。在2个环境（2020河南和2020北京）下，51份DH系平均病小穗数分别为5.7和7.3，平均严重度分别为27.7%和35.2%，与中感对照淮麦20无显著差异；平均每公顷产量为8.3 t，略低于对照品种周麦18（8.5 t）。结合赤霉病抗性和主要农艺性状综合评价结果，选择DH116（轮选20）作为重点系进一步进行赤霉病抗性和农艺性状鉴定。单花滴注接种鉴定发现，轮选20在4个环境下均达到中抗-高抗对照抗性水平；每公顷产量在2个环境下均高于对照品种周麦18，每穗小穗数和千粒重显著高于对照（P<0.05），且比对照抽穗更早、植株更矮（P<0.05）。轮选20两年区试分别比对照百农207增产4.6%和1.7%，生产试验比对照增产3.5%；区试利用喷雾和单花滴注2种接种方法综合评价轮选20为中感-中抗赤霉病。分子标记检测发现，轮选20携带半矮秆基因Rht-D1b；在已知春化基因Vrn-A1、Vrn-B1和Vrn-D1位点均携带隐性等位基因。通过小麦660K SNP芯片分析显示，轮选20与4个亲本有64.7% SNP是一致的，亲本周麦16、轮选136、轮选6号和苏麦3号对轮选20的直接遗传贡献率分别为69.8%、12.6%、6.1%和11.5%。【结论】利用矮败小麦分子育种策略，实现了小麦高产和赤霉病抗性协同提高，培育出符合黄淮冬麦区生态类型的高产抗赤霉病小麦品种轮选20。
【目的】为创新水稻绿色丰产优质高效的无人化旱直播栽培技术提供理论依据和技术支撑。【方法】于2020-2022年连续3年，以中熟中粳优质稻南粳5718为材料，以无人化毯苗机插和常规毯苗机插为对照，对3种栽培方式下水稻生育进程、产量形成、稻米品质特征和经济效益进行比较研究。【结果】（1）小麦收获后，较对照提前2—3 d进行无人化旱直播，水稻全生育期将缩短12—13 d，其中播种至拔节阶段生育期缩短是全生育期缩短的主要原因。（2）2020—2022年，无人化旱直播水稻年平均产量为10.5 t·hm-2，与常规毯苗机插相比增产3.0%,但二者差异不显著；与无人化毯苗机插相比，显著减产5.4%，减产的主要原因是每穗粒数减少导致总颖花量的减少，以及抽穗至成熟阶段干物质积累和转运能力下降。（3）与常规毯苗机插相比，无人化旱直播水稻加工品质、直链淀粉含量和蛋白质含量均降低但差异不显著；垩白粒率和垩白度显著降低；食味值增加但差异不显著。与无人化毯苗机插相比，无人化旱直播水稻整精米率、垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量均显著降低；蛋白质含量降低但差异不显著；RVA峰值黏度增高，食味值显著增加。（4）无人化旱直播模式下水稻种植成本降低，净收益较无人化毯苗机插和常规毯苗机插分别增加了1.15×103和0.93×103 元/hm2。【结论】麦茬无人化旱直播可以实现水稻丰产与增收协同，同时改善了稻米外观品质和蒸煮食味品质，后续仍需进一步优化无人化旱直播栽培技术，以提高水稻群体颖花量，促进灌浆结实期干物质积累和各器官干物质向穗部转运，最终实现智慧化水稻丰产优质高效协同的目标。
【目的】由于半糯米具有云雾状半透明的外观特性，目前行业中缺乏行之有效的评价方法，因此，构建半糯米外观品质评价方法，并对半糯米外观品质进行等级分类，为半糯米产业的规范与发展提供技术支持。【方法】参照GB/T 15682—2008《粮油检验 稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》，利用人工评价方式获取半糯粳稻的外观品质评分，同时，测定半糯米的各类外观指标，包括垩白、透明度、粒型、色空间相关指标。使用皮尔森相关性系数、最大相关性最小冗余性、竞争自适应重加权采样、交集特征选取方法分析垩白、透明度、粒型、色空间相关指标与半糯米外观感官评分的关系，筛选出能决定半糯米外观品质的核心指标用于构建半糯米外观评分估测模型，并进行验证。最后使用此模型估测长三角地区半糯米外观品质的整体情况并按照估测分数的优劣进行等级划分。【结果】通过比较4种模型的估测精度与稳定性，发现交集特征选取方法筛选出的垩白米透明度（X4）、整体透明度（X6）、垩白度（X9）、L*(X10)这4个指标构建的半糯米外观评分估测模型Y=5.68＋0.17X4＋0.19X6-0.03X9-0.12X10的准确度与稳定性最高，同时，此模型包含的指标数最少，其模型验证的决定系数（R2）为0.86，模拟均方根误差（RMSE）为0.32。在使用此模型估测长三角地区3个稻作区绝大部分半糯米的外观分后，发现长三角地区半糯米材料前20%、20%—50%、50%—90%、最后10%的外观评分范围分别是大于0.23、-0.48—0.23、-1.68—-0.48、小于-1.68，在实际应用中可以代表半糯米外观品质的4个等级：一级、二级、三级、等外。同时发现不同外观等级半糯米的粒型指标、垩白指标、透明度指标、色空间指标存在显著梯度差异，但其数值范围之间存在不同程度的交叉。【结论】利用垩白米透明度（X4）、整体透明度（X6）、垩白度（X9）、L*(X10)这4个指标可以建立有效的半糯米外观估测模型：Y=5.68＋0.17X4＋0.19X6-0.03X9-0.12X10。参照长三角地区半糯米各外观等级的外观评分范围，可以快速通过外观估测评分确定单个半糯米材料外观的优劣情况。通过外观估测模型对半糯米进行综合评价，有利于兼顾半糯米不同外观表型，能够准确反映半糯米外观的实际情况。
弓形虫病是世界范围内危害最为严重的人兽共患寄生虫病之一。WHO数据显示，全球人群弓形虫抗体阳性率在25%—50%。孕妇感染弓形虫引起的垂直传播严重危害胎儿及婴幼儿健康，弓形虫感染也是引起免疫缺陷病人死亡的主要因素。在畜牧生产中，弓形虫病引起孕畜流产、死胎，危害严重。弓形虫（Toxoplasma gondii）是一种专性细胞内原生动物寄生虫，属于顶复门原虫，生活史复杂，包括在中间宿主（人类和其他温血动物）的无性增殖和在终末宿主（猫科动物）的有性繁殖。为完成弓形虫在中间、终末宿主复杂的生命周期，其在不同发育阶段的转化及生长需要严格而精准的基因调控，因此揭示弓形虫生长发育的调控机制对治疗性药物和疫苗的研发具有重要意义。ApiAP2转录因子是一类具有AP2结构域和强大调节功能的蛋白家族，在疟原虫、弓形虫等寄生虫的生长发育中发挥核心调控作用，是阐明弓形虫不同生活史阶段发育与转化调控机制的突破口。弓形虫作为顶复门原虫研究的模式生物，有67个含AP2结构域的转录因子被注释，部分转录因子在弓形虫生命周期生长发育和转化过程中发挥核心调控功能，但尚有大部分AP2转录因子的生物学功能未知，尤其是针对有性繁殖阶段发育调控的研究较为匮乏。本文对已报道的弓形虫AP2转录因子的研究手段、生物学功能、调控的互作基因及网络进行系统梳理，旨在挖掘对弓形虫生长发育的重要节点起核心调控作用的基因或分子，在微观分子层面初步勾勒出弓形虫复杂生活史不同生长发育时期的调控机制，并对其在新型药物和疫苗研发中的作用及潜能进行展望。以期为动物弓形虫病的防控提供新的思路和切入点，阻断人弓形虫病的感染源，践行“人病兽防、关口前移”，实现“同一世界、同一健康”。
【目的】探索靶向捕获测序技术的猪单倍型基因组选择研究效果，为我国猪分子育种提供借鉴。【方法】收集了1 267头大白猪的生长性能测定记录和800头大白猪的繁殖记录，利用基于靶向捕获测序技术（genotyping by target sequencing，GBTS）开发的猪50K液相芯片（液相50K）以及靶向捕获重测序数据进行基因型分型，对靶向捕获重测序数据进行单倍型分析，比较固定SNP数目、固定物理间距和靶向block三种单倍型区块划分方法以及单个SNP数据的基因组选择准确性。其中靶向block方法是基于靶向捕获测序技术设计的一种单倍型区块划分方法，通过将靶位点与其上下游400 bp 内SNP（mSNP）组合为一个block的方式构建单倍型。本研究对每个单倍型区块采用Beagle5.1进行单倍型推断后，将不同单倍型重新编码为单倍型等位基因，然后利用单倍型剂量模型构建单倍型基因型矩阵，采用一步法模型（ssGBLUP），估计达百公斤体重日龄(AGE)、百公斤活体背膘厚(BF)和总产仔数(TNB)三个性状的基因组育种值。对两个生长性状（AGE和BF）使用双性状动物模型进行估计，对总产仔数性状使用单性状重复力模型。使用年轻群体验证和5倍交叉验证两种验证方法，计算基因组估计育种值与育种值之间的相关系数和基因组估计育种值对估计育种值的回归系数，分别评价单倍型基因组预测准确性和无偏性。【结果】年轻群体作为验证群体的基因组预测结果表明，相较于液相50K SNP，基因型质量控制后，靶向捕获重测序标记数由液相50K 的42 302增加到了88 105，但其对三个性状的基因组选择准确性反而有所下降。通过靶向block方法划分的单倍型区块平均包含SNP 2.08个、单倍型等位基因5.67个。基于三种单倍型区块划分方法进行的单倍型基因组选择准确性都得到了提高，其中靶向block提升幅度最大，AGE、BF和TNB三个性状准确性比液相50K分别提高了4.80%，1.98%和6.04%，靶向block多数情况下基因组预测无偏性最优。交叉验证结果与年轻群体验证相似，靶向block方法相较于单标记SNP和其他单倍型区块划分方法均有一定优势，固定间距400 bp划分单倍型的基因组选择效果与靶向block单倍型接近但计算时间增加；固定2个和5个SNP单倍型区块划分方法单倍型基因组预测准确性较单个SNP均有一定提升，但低于靶向block单倍型。【结论】由于液相芯片标记的特点，靶向重测序数据mSNP与液相50K SNP芯片标记多数处于高度连锁不平衡状态，利用靶向block划分的单倍型基因组选择准确性优于50K SNP以及其他两种单倍型区块划分方法，进一步利用了液相芯片的技术优势，拓宽了基于GBTS技术的液相芯片在基因组分析方面的应用。
随着基因编辑技术的兴起，基因编辑产品已经从实验室走向产业化应用，2022年农业农村部针对没有引入外源基因的基因编辑植物的安全评价，专门出台了《农业用基因编辑植物安全评价指南（试行）》，2023年为基因编辑大豆AE15-18-1颁发了首个生物安全证书，标志着我国正式开启了基因编辑作物的产业化进程。基因编辑产品不同于传统转基因产品，不含有外源DNA序列，常用的转基因检测策略不适用于基因编辑产品的检测。随着农作物基因编辑产品产业化进程的积极推进，如何高效准确检测是否为基因编辑产品及其编辑特征，是关系到基因编辑产品产业化利用和知识产权保护的重要依据，急需开发适用于基因编辑产品的检测技术。以检测靶标序列是否被编辑为目标，基于PCR、测序等技术开发出了很多检测技术，并广泛应用于产品研发过程中基因编辑产品的筛选。产业化后的安全监管和知识产权保护，不仅要检测样品是否被编辑，还要快速识别待测样品的核苷酸序列特征，确定样品的来源和身份，进而对基因编辑成分进行精准定量，判定是否需要定量标识。目前，对于含有少数几个碱基插入、缺失及单碱基变异等突变的基因编辑产品，难以应用常规PCR或测序等技术进行快速的身份鉴定，更难以对基因编辑成分的含量进行精准定量检测。以快速识别编辑后的DNA序列特征、并精准定量为目标，根据基因编辑产品的分子特征，本文综述了基于凝胶电泳的普通PCR法、基于测序的检测方法、基于实时荧光PCR的检测方法、基于数字PCR的检测方法、基于可编程内切酶的方法，以及基于仪器的检测方法在基因编辑产品检测中的应用及优缺点，以期探索出适用于基因编辑产品的检测和定量策略，为后续基因编辑产品检测方法的开发提供参考。
【目的】合理增密配合适量施氮是玉米丰产增效的重要技术途径，研究氮密互作对玉米生长、生育期内耗水量及水分利用率的影响，可为玉米增密控氮条件下水资源的高效利用提供技术依据。【方法】分别于2022和2023年在吉林省设置田间试验，采用良玉99和德美亚3两个玉米品种，设置5、7、9万株/hm2 3个种植密度和0、100、200、300 kg N·hm-2 4个施氮水平，研究种植密度和施氮量对不同品种玉米各生育时期植株干重、土壤含水量、耗水量、水分利用效率和籽粒产量及水分生产力的影响。【结果】种植密度显著影响玉米植株干重和籽粒产量，但品种间响应趋势不同。良玉99在种植7万株/hm2的产量较5、9万株/hm2两年平均分别显著提高11.1%和18.3%，德美亚3种植7、9万株/hm2较5万株/hm2两年平均分别显著提高10.5%和9.3%。施氮显著提高玉米植株干重和产量，且与品种、密度存在显著交互作用。与N0相比，良玉99施氮增产38.0%—60.7%，德美亚3增产24.4%—38.2%，良玉99施氮产量增幅更高。随种植密度的提高，2个品种在低施氮量与高施氮量下产量差距均呈逐渐增大趋势，且良玉的表现更为明显。种植密度和施氮量也显著影响玉米对水分的消耗和利用，且密度与品种间存在交互作用。德美亚3的生育期总耗水量随密度的增加呈持续上升趋势，而良玉99以种植7万株/hm2显著高于其他密度。不同密度条件下，2个品种的耗水量均随施氮量的增加而持续上升。受年际降雨量及分布的影响，玉米不同生育时期的水分利用效率对种植密度和施氮表现出复杂的响应趋势。良玉99在种植5、7万株/hm2的水分生产力较9万株/hm2两年平均增幅为8.6%和10.4%；德美亚3则在种植7万株/hm2的水分生产力最高，较5、9万株/hm2增加5.8%和5.3%。施氮对玉米水分生产力的影响在不同密度下存在差异，总体上低密度下施氮处理间差异较小，而中、高密度下显著增大。相比德美亚3，良玉99的水分生产力在中、高密度施氮后的增幅更高。相关分析表明，氮密互作通过影响玉米植株各生育阶段对水分的利用而显著影响产量和水分生产力。【结论】氮密互作显著影响东北雨养区玉米产量与水分利用，良玉99和德美亚3在适度增密至7万株/hm2配合200 kg N·hm-2施氮量条件下可获得较高产量和水分生产力。
【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】 探究不同葡萄种质成熟期果皮中挥发性香气物质种类、含量及相关基因表达量的差异，为葡萄挥发性香气物质代谢调控机制的解析及香气资源的充分利用提供参考依据。【方法】 本研究采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS），对13个葡萄种质果皮中挥发性香气物质的种类和含量进行鉴定；通过Illumina高通量测序平台，对其全基因组转录水平进行分析。【结果】 13个葡萄种质中共检测出154种挥发性香气物质，主要包括醛类、酯类、萜类等化合物。果皮中挥发性香气物质含量最高的种质是‘巨峰’，最低的种质是‘赤霞珠’。‘巨峰’和‘小味儿多’果皮中挥发性香气物质含量最多的是酯类化合物，而其他种质果皮中含量最多的是醛类化合物。正己醛、辛酸乙酯、芳樟醇等12种特征香气物质对葡萄果皮香气贡献较大。主成分分析结果显示，‘巨峰’‘无核白葡萄’‘红地球’与其他种质果皮中挥发性香气物质差异较大。转录组分析结果显示，不同种质间的差异表达基因数量存在较大差异。差异表达基因在亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢、苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢和单萜生物合成等途径上显著富集。脂氧合酶（LOX）、醇酰基转移酶（AMAT）、脱氧-d-木酮糖-5-磷酸还原异构酶（DXS）、乙醇脱氢酶（ADH）等基因的表达与香气化合物的含量高度相关。转录因子WRKY7、WRKY28、ARF4和ARF22是葡萄香气合成的潜在调控因子。【结论】 不同葡萄种质果皮中香气物质含量及相关基因表达量差异较大，多组学联合分析结果可为进一步研究葡萄挥发性香气物质合成机制提供参考。
【目的】 提高开花后营养器官氮素转运量和开花后氮素积累量，改善籽粒氮素积累特性，有利于提高小麦氮素积累量和产量。为明确不同产量水平麦田植株氮素利用效率差异形成的生理机制，缩小产量差和提高氮素利用率，实现小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】 于2020—2022年连续两年在山东省小孟镇史王村进行大田试验，以烟农1212为种植材料，选择常年冬小麦产量水平在10 500 kg·hm-2（S）、9 000 kg·hm-2（H）和7 500 kg·hm-2（M）左右的3个产量水平麦田，比较分析不同产量水平麦田植株氮素积累与转运、籽粒氮素积累特征和籽粒产量的差异。【结果】 相较于H和M麦田，S麦田显著提高了单位面积穗数和千粒重，籽粒产量比H、M麦田分别高19.64%—27.91%、51.68%—80.87%，从而获得了最高的氮素吸收效率、氮肥偏生产力和氮素收获指数；S麦田开花期营养器官氮素积累量较H、M麦田分别提高14.22—42.11、53.74—103.16 kg·hm-2，成熟期营养器官氮素积累量表现为S、H>M；与H和M麦田相比，S麦田显著提高了开花前营养器官氮素的转运量和开花后氮素积累量，提高了开花后营养器官氮素积累量对籽粒的贡献率，从而获得最高的成熟期籽粒氮素积累量；S麦田显著提高了开花后旗叶游离氨基酸和可溶性蛋白含量，促进了氮素的源库间转运；Logistic方程拟合可知，S麦田显著提高了籽粒氮素最大积累速率和平均积累速率，延长籽粒氮素积累持续时间，是其获得最高籽粒氮素积累量的主要原因。【结论】 S麦田适宜的土壤环境显著提高了单位面积穗数和千粒重，有利于促进营养器官贮存氮素向籽粒的转运量，提高籽粒氮素积累速率，延长籽粒氮素积累持续期，是其获得最高籽粒产量和氮肥利用效率的主要原因。
【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。
【目的】聚合大豆高油基因型旨在育种出更高含油量的品种，以提高经济效益和营养价值。为增加农业产出、降低加工成本、满足全球对植物油增长需求提供依据。【方法】利用生物信息学分析方法对Glyma.18G027100所在的C2基因家族在全基因组水平上进行鉴定，共鉴定出66个大豆C2基因家族成员，根据染色体位置命名为GmC2-01.1—GmC2-20.2。组织模式表达分析，在66个C2家族基因中共发现7个在籽粒中高表达基因（GmC2-03.6、GmC2-02.7、GmC2-07.2、GmC2-18.1、GmC2-18.4、GmC2-19.1和GmC2-20.2），为分析上述基因在大豆油分含量中的效应位点，从SFGB数据库中获得上述基因在编码区的SNP位点，2年油分含量相关分析表明，GmC2-18.1存在极显著影响油分含量的SNP位点。利用12份极端材料对GmC2-18.1编码区遗传多样性进行分析，在Wm82.a2.v1版本编码区2 038 273 bp处存在G/A变异调控种子油分含量，初步推测这个基因在籽粒发育或者营养物质积累中发挥作用。接着，对GmC2-18.1-G/A基因结合已报道的功能基因GmSWEET39起始密码子上游225 bp的InDel自然等位变异位点、GmST1在编码区8 381 058处存在T/C自然等位变异位点、GmMFT在编码区在41 854 422 bp第三个外显子处存在A/C自然等位变异位点开发SNP/InDel分子标记，并通过2年1 200份来自全国三大生态区的大豆种质资源材料进行标记验证。【结果】方差分析结果表明，GmC2-18.1-G、GmSWEET39-Deletion、GmST1-T和GmMFT-A显著增加油分含量1.72、1.95、1.58和2.06个百分点（P<0.01）。进一步对上述基因进行聚合分析，结果表明，携带GmC2-18.1-G、GmSWEET39-Deletion、GmST1-T和GmMFT-A高油等位变异类型（PFAT-1）的大豆种子平均油分含量为22.89%，相较于携有GmC2-18.1-A、GmSWEET39-Insertion、GmST1-C和GmMFT-C低油等位变异类型（PFAT-14）大豆种子平均油分含量增加约4.5个百分点，对油分含量的贡献率约为21.69%。【结论】基于上述所开发标记，筛选出115份PFAT-1类型高油等位变异材料。
【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】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】 烯醇化酶是糖酵解过程中的关键限速酶，在植物生长发育和逆境胁迫应答中发挥重要作用。揭示小麦烯醇化酶基因TaENO1-5B的功能，开发分子标记，为通过分子育种改良小麦提供基因资源。【方法】 以小麦品种旱选10号为材料克隆TaENO1-5B，在SMART网站分析其编码蛋白的结构域，采用Phyre2软件预测蛋白的二级和三级结构；采用实时荧光定量PCR技术分析基因在小麦不同发育时期的组织表达水平，以及在植物激素处理和逆境胁迫下的表达模式；以30份遗传多样性丰富的小麦种质为材料分析基因序列多态性，开发分子标记；以323份小麦构成的自然群体为材料进行TaENO1-5B单倍型与表型性状的关联分析，利用小麦地方品种和现代育成品种群体分析优异单倍型在我国不同麦区受育种选择的趋势。【结果】 TaENO1-5B由17个外显子和16个内含子组成，编码446个氨基酸，含有保守的N端结构域和C端TIM（triose-phosphate isomerase）桶状结构域；TaENO1-5B在小麦幼苗期、拔节期、抽穗期和开花期的各个组织中均有表达，在根、根基和穗中表达量较高；TaENO1-5B启动子区含有多种顺式作用元件，包括脱落酸（ABA）、生长素（IAA）和茉莉酸甲酯（MeJA）等激素应答元件和干旱、低温胁迫相关的多种应答元件，TaENO1-5B的表达受植物激素和干旱、低温等胁迫的显著诱导；在TaENO1-5B的启动子区检测到4个SNP，基因区检测到3个SNP，组成3种单倍型Hap-5B-1、Hap-5B-2和Hap-5B-3。在干旱、高温等多种环境下，单倍型Hap-5B-2为优异单倍型，与矮秆、多小穗数和穗粒数显著相关，在我国小麦主产区的育种历史中受到了正向选择。基于TaENO1-5B启动子区SNP（2 399 bp，G/A）开发的KASP标记，与多种环境下的每穗小穗数显著相关。【结论】 TaENO1-5B响应植物激素信号及非生物胁迫，在干旱、高温等多种环境下，与株高、每穗小穗数和穗粒数显著相关，Hap-5B-2是矮秆及每穗小穗数和穗粒数较多的优异单倍型。根据TaENO1-5B变异位点开发的分子标记可用于小麦株高及相关产量性状的遗传改良。
【目的】根结线虫病已成为制约我国设施农业发展的重要影响因素，其中以南方根结线虫（Meloidogyne incognita）危害最为严重，目前我国杀线虫剂类型较少，为实现新剂型创制，本研究基于静电纺丝技术制备氟吡菌酰胺纳米纤维剂，评价其对南方根结线虫的生物活性，以丰富作物根结线虫病高效防治药剂剂型类别，拓展纳米纤维剂应用场景。【方法】采用同轴静电纺丝技术，以不同生物可降解材料为壳材，以溶剂化氟吡菌酰胺为芯材，制备两种氟吡菌酰胺纳米纤维剂（Flu@NF）。利用SEM、EDS、TEM、FTIR、TGA等，表征Flu@NF的形貌结构、元素组成、官能组分与热稳定性能；以41.7%氟吡菌酰胺悬浮剂为对照药剂，评价Flu@NF对南方根结线虫2龄幼虫（J2）与卵的生物活性。【结果】在高压+15 kV，芯-壳溶液流速比1﹕4，与接收器边距24 cm的条件下，成功制备了以聚乙二醇（PEG）/聚己内酯（PCL）与醋酸纤维素（CA）为壳材的PEG/PCL-Flu@NF与CA-Flu@NF，平均直径分别为316与440 nm，且两种载药纤维符合芯-壳的内外微观结构，壳层厚度分别为71.15和24.84 nm，载药量分别为15.32%与20.37%，经壳材包覆后，氟吡菌酰胺的热稳定性显著提高。相较于氟吡菌酰胺悬浮剂，载药纤维的缓释性能显著提高，在不同浓度下，随处理时间的延长线虫死亡率显著提高，于高浓度（25 mg·L-1）处理24 h后，两种纤维剂对2龄幼虫的致死率均高于98%，于低浓度（4 mg·L-1）处理24 h后，两种纤维剂对2龄幼虫的致死率分别为91.4%和79.6%；PEG/PCL-Flu@NF与CA-Flu@NF对线虫卵孵化均具有较好的抑制作用，于高浓度（25 mg·L-1）下处理3 d后卵未孵化率分别为71.8%和89.2%，于低浓度（4 mg·L-1）下处理3 d后卵未孵化率分别为59.4%和76.2%。【结论】基于同轴静电纺丝技术，以PEG/PCL与CA分别为壳材制备的纳米纤维对氟吡菌酰胺具有优异的包覆效果，纤维剂通过缓释作用保护作物根系，对南方根结线虫具有较高生物活性，其在防控根结线虫病的应用方面具有巨大潜力。
【目的】黄酮类化合物具有抗炎、抗癌、抑菌等多种功效，是全缘叶绿绒蒿的主要药用成分之一。通过分析全缘叶绿绒蒿不同部位的空间代谢组与转录组信息，挖掘调控黄酮类化合物合成的关键基因，为研究全缘叶绿绒蒿类黄酮合成机制提供理论参考，并为提高类黄酮含量遗传育种奠定分子基础。【方法】以全缘叶绿绒蒿的根、茎、叶和花瓣为材料，对不同部位进行转录组测序，并通过空间代谢组数据分析黄酮类化合物在不同部位中的分布情况，利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）鉴定出与黄酮类化合物合成密切相关的关键模块和关键基因。另外，挑选12个基因进行qRT-PCR，验证转录组数据的可靠性。【结果】全缘叶绿绒蒿中黄酮类化合物在不同部位呈现差异积累，花瓣是黄酮类化合物积累的主要部位，同时明确了8种主要黄酮类化合物。转录组测序共获得20 085个表达基因，仅在花中表达的基因有286个，是仅在其他部位中表达基因数量的3.6-4.2倍。利用WGCNA对过滤后的高表达差异基因进行划分，共获得14个共表达模块，确定了关键模块MEturquoise和MEgreen与8个主要黄酮类化合物显著相关（P<0.05）。KEGG分析发现这两个模块基因主要在代谢相关的通路中富集，在黄酮类化合物合成相关通路上也有基因富集，两个模块分别包含了18个和6个与黄酮类化合物合成相关的基因，并从模块中筛选到14个核心结构基因（5个CHS、2个HIDH、2个CCoAOMT以及FLS、CYP75B1、CHI、HCT和CYP73A）和1个转录因子HB2，这些基因多在花瓣或是茎中高表达。qRT-PCR所测基因表达变化趋势与转录组基本一致，表明利用该转录组数据所得出的分析结果可信。【结论】全缘叶绿绒蒿黄酮类化合物积累和基因表达在不同器官间具有显著差异，联合分析筛选到与黄酮类化合物积累密切相关的14个核心结构基因和1个转录因子，这些基因可能在调控全缘叶绿绒蒿不同器官黄酮类化合物的合成和差异积累过程中起到关键作用。
【目的】黄龙病（Huanglongbing，HLB）是一种毁灭性柑橘病害，主要由韧皮部杆菌属亚洲种（Candidatus Liberibacter asiaticus，CLas）侵染引起。本研究旨在探究侵染初期CLas在柑橘毛状根中的增长规律，优化发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）介导的黄龙病抗性快速评价体系并应用于抗菌肽的抗性评价。【方法】基于植物表达载体pGNGM1300，通过发根农杆菌K599介导的毛状根转化体系转化不同柑橘品种，筛选毛状根诱导快、转化率高的品种；接种CLas后，利用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR，qPCR）对毛状根中的CLas进行定期检测，揭示其增长规律；在优化黄龙病抗性评价体系的基础上，通过CLas和相关基因的（RT-）qPCR、胼胝质含量检测、显微结构观察和症状观察等开展抗菌肽的黄龙病抗性评价。【结果】供试的11个柑橘品种中，香橼（Citrus medica）的毛状根诱导最快（15 d）、诱导率最高（73.75%），并且毛状根中转基因阳性率高（53.54%）。qPCR定期监测结果显示，在接种后第20—30天（days post inoculation，dpi），CLas开始在根中定殖；在30—50 dpi，CLas含量呈显著上升的趋势；CLas含量在60—120 dpi时略有波动，但与50 dpi时差异不显著。抗菌肽MaSAMP（stable antimicrobial peptide）、HBD-4（homo sapiens defensin beta 4）和CB（cecropin B）的抗性评价结果分析显示，在50—120 dpi，MaSAMP和CB表达植株中CLas含量均低于对照，且差异显著，除90 dpi外HBD-4表达植株中CLas含量也显著低于对照。3种抗菌肽表达植株中的胼胝质含量均显著低于对照（60 dpi），韧皮部细胞壁增厚不明显，未出现明显的淀粉粒和胼胝体沉积，并且均未发现根部死亡等现象（90 dpi）。【结论】揭示了侵染早期CLas在柑橘毛状根中的增长规律；优化了发根农杆菌介导的黄龙病抗性快速评价体系；明确转基因过表达抗菌肽MaSAMP、HBD-4和CB可显著抑制CLas的增殖，减少胼胝质沉积，减轻黄龙病症状，具有用于黄龙病防控实践的潜力。
【目的】可溶性糖含量是鲜食大豆重要的品质性状之一，研究大豆鲜籽粒可溶性糖含量的遗传变异，深入解析可溶性糖含量的遗传机制，为鲜食大豆种质创新及品质育种提供依据。【方法】利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆生态区和南方大豆生态区的133份大豆地方种质，在2021年连江春季、福清春季和秋季3个环境下对鲜籽粒可溶性糖含量进行表型测定，结合82 187个高质量SNP标记，基于混合线性模型MLM（Q+K）对可溶性糖含量进行全基因组关联分析，挖掘可溶性糖含量显著相关的SNP位点，并以显著SNP位点为中心，两端各扩展119.07 kb连锁不平衡衰减距离为候选区间，根据候选区间内基因的注释和组织表达信息预测候选基因。【结果】3个环境下，鲜籽粒可溶性糖含量的变异范围为3.37—33.84 mg·g-1，遗传变异系数为24.59%—32.69%，可溶性糖含量遗传率为68.14%。通过全基因组关联分析，连江春季、福清春季和秋季3个环境下分别检测到与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP有6、8和22个，表型变异解释率为12.43%—29.27%，以表型变异解释率较高的9个显著SNP位点所在的候选区间进行搜索，共获得86个基因，结合基因注释和组织表达信息，进一步筛选到9个候选基因，主要涉及转录因子、糖蛋白家族和糖类合成转运等生物学过程。其中，Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300在大豆种子及荚中表达水平较高，可作为大豆鲜籽粒可溶性糖的最具潜力候选基因。【结论】通过全基因组关联分析，检测到36个与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP，进一步筛选出9个候选基因可能参与大豆鲜籽粒可溶性糖含量的调控，其中，Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300可作为调控大豆鲜籽粒可溶性糖含量的关键目标基因。
【目的】针对西北灌区春小麦生产中氮肥投入过高、水分利用效率低等问题，探讨复种绿肥及减量施氮对春小麦水分利用特征的影响，以期为优化春小麦生产的水资源高效利用提供理论依据。【方法】采用裂区设计，主区设麦后复种绿肥毛叶苕子（W-G）和麦后休闲（W）两种种植模式，副区设传统施氮（N3，180 kg·hm-2）、减施氮肥15%（N2，153 kg·hm-2）和减施氮肥30%（N1，126 kg·hm-2）3个施氮水平，于2020—2021年研究复种绿肥及减氮对春小麦产量、耗水量及水分利用效率的影响。【结果】麦后复种绿肥结合适量减施氮肥可提高春小麦播前土壤贮水量，W-G较W模式春小麦播前土壤贮水量增加11.5%—13.5%，麦后复种绿肥结合氮肥减施15%（W-GN2）与麦后复种绿肥结合减氮30%（W-GN1）较对照麦后休闲结合传统施氮量（W-N3）春小麦播前土壤贮水量分别提高12.1%—20.2%与15.2%—16.6%，W-GN2与W-GN1处理间无显著差异。W-G较W春小麦耗水量降低12.6%—13.7%，复种绿肥模式中以W-GN2降低春小麦耗水量幅度最大，较麦后休闲结合减氮15%（W-N2）、W-N3分别降低21.8%—25.8%、21.3%—26.3%；W-G通过降低春小麦拔节期至灌浆初期的耗水模系数，增大播种前期至拔节期与灌浆初期至成熟期的耗水模系数（两阶段耗水量占全生育期总耗水量的比例为60.5%—64.1%），有效协调春小麦前后生育时期的水分需求特征，增强了春小麦生长发育过程中水分供需同步性。相比W-GN1、W-GN3，W-GN2处理的调控效应更突出。W-G具有增产优势，较W增产13.5%—14.1%；W-GN2较W-N2与W-N3分别增产16.7%—18.4%与13.6%—14.6%。因而，W-G较W模式提高水分利用效率为29.4%—31.0%，麦后复种绿肥模式中，以W-GN2提高水分利用效率的幅度较大，较W-N2、W-N3分别提高44.2%—46.8%、39.1%—43.5%，较W-GN1、W-GN3分别提高36.2%—50.7%、9.1%—17.0%。【结论】麦后复种绿肥结合减施氮肥15%（即施氮153 kg·hm-2）较传统水氮管理提高春小麦产量及水分利用效率，可推荐为西北灌区春小麦水分高效利用的生产模式。
【目的】以丘陵山地不同种植模式甘蔗主栽品种生产潜力为研究对象，探索品种和机械适应关系，筛选宜机化（适宜机械作业）种植的甘蔗品种并明确其主要特征，为推动丘陵山地蔗区全程机械化提供理论支撑。【方法】选择云南丘陵山地2种不同生态类型蔗区，对桂柳05-136、云蔗05-49、云蔗05-51和云蔗08-1609 4个主栽品种进行全程机械化和全程人工2种种植模式下生产潜力研究。【结果】甘蔗产量和蔗糖分受品种和种植模式影响，其中产量影响显著，机械化种植模式下，云蔗08-1609产量显著高于人工种植模式（P<0.01），云蔗05-51表现相反（P<0.01）；机械化种植模式下，云蔗08-1609蔗糖分略高于人工种植（P>0.05），桂柳05-136和云蔗05-49略降低（P>0.05）。甘蔗下种量和出苗率同时受品种特性和种植模式影响，机械化种植模式下下种量普遍高于人工种植，而出苗率普遍低于人工种植模式；云蔗05-51机械化种植条件下出苗率显著降低（P<0.05），云蔗08-1609出苗率相对较稳定（P>0.05）。甘蔗主要农艺性状同时受品种和种植模式影响，机械化种植模式下，云蔗08-1609有效茎显著高于人工种植模式（P<0.05）；工艺品质性状主要受品种影响。云蔗08-1609在甘蔗机械种植条件下生长潜力更高，表现为产量和有效茎显著高于人工种植，甘蔗蔗糖分略高；云蔗05-51在人工种植模式条件下生长潜力更高，表现为人工种植模式下的产量更高。【结论】不同甘蔗品种对机械种植的适应程度不同，存在宜机化种植和宜人工种植甘蔗品种，在推进机械化种植模式过程中应充分考虑品种的适应性；总之，宜机化种植甘蔗品种应具备在机械化种植模式下的甘蔗产量更高和有效茎更多，且蔗糖分受种植模式影响较小甚至略高于人工种植模式的特征。
【目的】植物根际促生菌（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）长期与植物互惠共生，可有效促进植物生长。从大豆根际土壤中筛选鉴定根际促生放线菌并研究其促生机制，以期为微生物菌剂的开发利用打下基础。【方法】采用土壤稀释涂布法、平板划线接种法收集放线菌分离株；利用溶磷、解钾、铁载体检测培养基分析分离株的促生特性；通过显微观察、生理生化试验和多基因序列分析，对目标促生菌进行种类鉴定；设置不同盐浓度（0—10%）对目标分离株进行耐盐性测定；通过盆栽试验检测其对大豆幼苗的促生能力并评估在盐胁迫条件下喷洒该分离株培养液是否可提升大豆植株的抗逆性。【结果】经筛选获得13株PGPR，其中Sg-7分离株不仅具有较强的溶磷、解钾、铁载体和吲哚乙酸（IAA）产生能力，还可有效拮抗丁香假单胞菌大豆致病变种（Pseudomonas syringae pv. glycinea，Psg）。根据形态特征、生理生化、多基因分析将大豆根际促生菌Sg-7鉴定为灰肉色链霉菌（Streptomyces griseocarneus）。灰肉色链霉菌Sg-7最高可耐受7% NaCl，盆栽试验表明该菌株培养液可有效促进大豆种子的萌发以及植株根长、茎粗、鲜重、叶面积等生长指标的提升。在150 mmol·L-1盐胁迫下，浇灌Sg-7培养液50×稀释液可有效提升大豆叶片SOD活性，为盐胁迫处理组的1.84倍；浇灌培养液100×稀释液可提升CAT活性，为盐胁迫处理组的4.33倍；而浇灌培养液10×稀释液POD活性为盐胁迫处理组的1.10倍。Sg-7菌株培养液还可提高大豆植株根系活力，促进叶片中类胡萝卜素含量的增加以抵御逆境胁迫，分别为盐胁迫处理组的3.05和1.12倍。【结论】灰肉色链霉菌Sg-7是一株潜在的植物根际促生菌，具有广阔的开发潜力与应用价值。
【目的】筛选出一套SSR核心引物，建立苦瓜品种分子鉴定体系和SSR指纹图谱库，为苦瓜品种鉴定、纯度鉴定和新品种权保护等提供技术支撑。【方法】选用表型差异大的8个苦瓜代表性品种，通过6%聚丙烯酰胺凝胶电泳对138对SSR引物进行初步筛选，将筛选出的引物5'端进行荧光标记。选取不同地理来源的95个苦瓜品种进行PCR扩增，经荧光毛细管电泳检测，计算各引物的区分率、PIC值、等位基因数等参数，复选一套区分率高、多态性良好的SSR引物组合。将复选得到的引物对另外113个苦瓜品种进行检测，筛选出SSR核心引物，构建苦瓜品种DNA指纹图谱库。【结果】使用聚丙烯酰胺凝胶电泳初步筛选出45对特异性强、多态性高、条带清晰的SSR引物。使用荧光毛细管电泳，从小群体至大群体最终筛选出20对SSR核心引物。核心引物分4组进行多重电泳，采集了208个苦瓜品种的DNA指纹数据。20对SSR核心引物共检测到65个等位变异，102种基因型。在此基础上，选取12个参照品种，可覆盖所有等位变异类型。经构建系统发育树分析，208个苦瓜品种被分为两类，20对SSR核心引物适用于苦瓜群体遗传多样性分析。核心引物可以将208个苦瓜品种中的202个区分开，区分率达到97.11%。使用11组亲本与杂交种材料进行亲缘关系鉴定，基本符合孟德尔遗传定律，其中2组各出现1个片段丢失的位点，可为苦瓜杂交种关系鉴定的判定阈值提供参考。【结论】本研究基于20对SSR核心引物构建的苦瓜品种分子鉴定体系鉴定效果好，应用性强，可用于苦瓜品种真实性鉴定、纯度鉴定、杂交种关系鉴定、辅助DUS测试筛选近似品种和新品种权保护等。
【目的】 研究长期施用生物炭对棕壤养分含量及腐殖质组分含量的影响，为评价生物炭在提高土壤肥力水平和调控土壤腐殖质组成及稳定性方面的长效作用提供科学依据。【方法】 以生物炭田间定位试验为基础，采用随机区组设计，设置4个施炭量处理：0（CK）、15.75 t·hm-2（BC1）、31.50 t·hm-2（BC2）和47.25 t·hm-2（BC3），分别测定生物炭施用4年和8年后土壤有机碳（SOC）、氮磷钾速效养分、氮磷钾全量养分以及土壤富里酸（FA）、胡敏酸（HA）和胡敏素（HM）含量。【结果】 施用生物炭可提高SOC含量，BC1、BC2、BC3处理SOC含量较CK处理提高了37.35%—72.97%。施用生物炭显著提高了土壤速效钾（AK）含量，与CK处理相比，BC1、BC2和BC3处理土壤AK含量较CK处理分别提高了11.67—14.00、19.33—22.33和12.33—35.33 mg·kg-1。施用生物炭对土壤全氮（TN）、碱解氮（AN）、全磷（TP）、速效磷（AP）和全钾（TK）含量影响不大（除个别处理）。施用生物炭显著提高了土壤HA、可溶性腐殖质（HE）和HM含量。与CK处理相比，BC1、BC2和BC3处理土壤HA含量分别提高了39.68%—40.91%、30.91%—50.79%和34.55%—57.14%。BC1、BC2和BC3处理土壤HE含量较CK处理分别提高18.02%—29.74%、16.81%—30.48%和15.92%—24.91%。与CK处理相比，BC1、BC2和BC3处理土壤HM含量分别提高了48.39%—58.94%、13.57%—89.23%和82.36%—105.82%。施用生物炭4年后对土壤FA含量无显著影响，但施用生物炭8年后显著提高了土壤FA含量，BC1、BC2和BC3处理较CK处理分别提高了22.01%、30.19%和18.24%。在2016年，各施炭处理提高了土壤HA/HE和HA/FA，但降低了HE/HM，但在2020年，仅BC1处理显著提高了土壤HA/FA，BC3处理显著降低了HE/HM。通过冗余和相关分析表明，SOC、TK、AK、TP和AP与腐殖质组分含量存在显著的正相关关系；SOC和TK与土壤腐殖质的稳定性呈显著正相关关系，但土壤SOC、AK、TP和AP与土壤腐殖质的活性呈显著负相关关系。【结论】 长期施用生物炭可改善土壤养分状况，主要表现在提高SOC和AK含量；长期施用生物炭可提高土壤腐殖质组分的含量，主要表现在提高土壤HA和HM含量，但对土壤腐殖质稳定性的影响会随时间推移被减弱；土壤养分含量与土壤腐殖质组分含量及稳定性存在显著正相关关系。
【目的】FWL（Fruit Weight2.2-Like）基因是细胞增殖的负调控因子，不仅调控植物器官发生和大小，也参与调控植株金属离子转运积累及信号转导，解析OsFWL3功能，有助于揭示作物体内微量金属元素转运机制，为减少重金属积累、改善作物品质提供理论支持。【方法】通过生物信息学方法，分析OsFWLs家族基因概况、基因组结构及系统进化树，并预测OsFWL3的时空表达分析。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，获得2个Osfwl3敲除株系，在苗期和灌浆期进行ZnSO4处理，分析处理后的幼苗和籽粒表型，测定Zn等金属元素含量变化，探究OsFWL3对Zn等金属离子转运和积累的影响。【结果】OsFWLs家族基因功能存在一定程度的相似性。OsFWL3在花药和圆锥花序中高表达，暗示其与水稻生殖发育密切相关，突变体Osfwl3的一级枝梗数显著增多，其种子在长度、厚度和百粒重方面显著大于WT。同时，OsFWL3影响水稻幼苗和籽粒中Zn等金属离子的含量和分布，OsFWL3缺失影响Zn、Cd、Mn从植株地下部向地上部、穗下部向穗中部以及稃壳向糙米的竞争性转运。【结论】OsFWL3影响水稻籽粒及植株中Zn等金属元素的积累和转运，对水稻植株生长发育和籽粒大小均起重要调控作用。
【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。
【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。
