【目的】水稻是重要的粮食作物，芽期是水稻生长发育过程中最脆弱的时期，直播稻遭遇冷害时发芽率大幅降低，减产严重。深入了解耐冷性的遗传机制，为培育芽期强耐受性水稻品种奠定基础。【方法】以世界范围内14个国家代表性的238份水稻种质资源为试验材料，于2021和2022年在沈阳开展表型鉴定试验，统计不同水稻品种在人工气候培养箱15℃低温条件下第1—10天的发芽率和相对发芽率，利用R语言绘制5—10 d的频率直方图，通过表型丰富度Hill值选择宜作关联分析的天数，将发芽率和相对发芽率表型数据与重测序数据相结合，进行基于混合线性模型MLM（QK）的全基因组关联分析，并对所获得的SNP位点进行耐冷候选基因的预测。【结果】发芽率频数分布直方图和表型丰富度计算结果显示第8天发芽率多态性最好，其Hill值为0.84，高于其他几天发芽率（0.48—0.83），可用于全基因组关联分析;主成分分析结果显示，这些水稻品种可以分为indica、aus、temperate japonica、tropical japonica和aromatic 5个亚群;2个指标进行的GWAS分析检测到3个相同的显著性SNP位点，均位于第4染色体，解释表型的11.9%—25.4%;在上下游各50 kb进行基因搜索，共发现24个相关候选基因，进一步开展LD和单倍型分析，发现LOC_Os04g24840和LOC_Os04g25140的不同单倍型耐冷性之间存在极显著差异。LOC_Os04g24840被编码区SNP分为5个单倍型，且Hap_3的耐冷性显著强于Hap_1;LOC_Os04g25140被编码区SNP分为18个单倍型，且77 bp处的氨基酸变异（S>L）存在籼粳差异。结果表明，编码糖基转移酶的基因LOC_Os04g24840和编码F-box蛋白基因LOC_Os04g25140可能与水稻芽期耐冷性密切相关。【结论】在238份水稻种质资源中共检测到3个与芽期耐冷性显著关联的SNP位点，筛选出2个与水稻芽期耐冷性相关的候选基因。
【目的】 抽穗期是水稻重要的农艺性状,适时抽穗是确保水稻产量和区域适应性的关键因素。然而,水稻抽穗期调控的基因及其调控网络仍需进一步研究。已知FCS-like锌指蛋白是植物特有且在植物生长发育和逆境响应过程中发挥重要作用的蛋白家族,但其调控植物开花的功能未知。研究OsFLZs在调控水稻抽穗期中的功能,有助于完善水稻抽穗期调控网络,同时为抽穗期遗传育种提供新的理论基础和基因资源。【方法】 根据RGAP数据库公布的基因序列,构建OsFLZ18的过量表达载体和CRISPR-Cas9敲除载体,通过农杆菌介导的遗传转化方法转化日本晴愈伤组织,从而获得相应的水稻转基因植株;利用PCR技术筛选并鉴定OsFLZ18敲除纯合株系;在水稻生长过程中,调查过量表达、敲除植株和日本晴植株的抽穗时间;采用qRT-PCR方法分析OsFLZ18的时空表达模式,昼夜节律性以及OsFLZ18对抽穗期调控基因表达的影响;通过酵母双杂交试验验证OsFLZ18与调控水稻抽穗期关键因子的相互作用。【结果】 OsFLZ18的表达无明显组织特异性,在14 d的幼苗中表达量最高,其次是分蘖期的叶鞘和叶片,以及生殖生长阶段的茎和幼穗;成功构建了OsFLZ18-CRISPR载体,并转入粳稻日本晴中,筛选并鉴定获得2个CRISPR敲除纯合突变体。采用表达量较高的2个OE植株（OE-2和OE-3）以及纯合的敲除植株（CRISPR-21和CRISPR-25）进行抽穗期表型观察。结果发现,在广州自然短日照和自然长日照条件下,OE植株均出现明显的晚花表型,但是CRISPR敲除植株的抽穗时间较野生型无明显差异。qRT-PCR结果表明,在人工短日照条件下,与野生型相比,OE-2植株中Ehd1、Hd3a、RFT1的表达量明显被抑制,但Hd1的表达量没有明显的变化。酵母双杂交试验表明OsFLZ18和正向调控水稻抽穗期的转录因子OsMADS51存在互作。同时,OsFLZ18的表达量存在昼夜节律性,在白天表达量低,夜晚表达量高,并在半夜达到最高值。【结论】 过量表达OsFLZ18可以导致水稻延迟抽穗。
【目的】我国玉米主产区多分布在干旱和半干旱的雨养农业地区，干旱造成的玉米减产严重威胁国家粮食安全。作为异花授粉作物，开花期是玉米对干旱最为敏感的时期，干旱引起的散粉吐丝花期不遇将导致严重的产量损失。因此，挖掘花期抗旱基因，并研究其功能，将为玉米抗旱种质改良和品种培育提供理论支撑和基因资源。【方法】采取生物信息学方法，对玉米基因组中24个ZCN基因（拟南芥FT的同源基因）的同源关系进行分析。利用qRT-PCR和活体GFP荧光成像试验分析ZCN7的组织表达模式。选取118份玉米多样性自交系，在北京（2021和2022年）和新疆乌鲁木齐（2022年）3个环境下开展不同水分处理的玉米开花期性状调查，采用PCR扩增和Sanger测序方法对ZCN7及上下游区域的遗传变异进行检测，利用混合线性模型开展散粉-吐丝间隔的候选基因关联分析获得显著关联的遗传位点，同时，取花期叶片组织进行ZCN7表达量检测，分析显著位点不同单倍型自交系中散粉-吐丝间隔及ZCN7表达量的差别。构建Ubi1:ZCN7的过表达转基因玉米植株，在大田环境开展不同水分处理下的开花期鉴定和产量及相关性状的鉴定，分析ZCN7的花期抗旱功能。【结果】玉米24个ZCN基因被分为15个FT类基因、6个TFL1类基因和3个MFT类基因，编码的蛋白长度为111—193个氨基酸，其中，ZCN7与ZCN8的亲缘关系最近，二者蛋白序列的相似性为83.33%。组织表达分析结果表明，ZCN7在V12期表现出表达峰值，并且ZCN7的启动子在成熟的拟南芥叶片边缘高表达。候选基因关联分析发现位于ZCN7起始密码子前1 001 bp的一个SNP位点具有最显著的关联信号，该位点AA和GG单倍型分别包含78和27个自交系，干旱条件下，A/A单倍型自交系的散粉-吐丝间隔显著小于G/G单倍型，并且A/A单倍型的玉米ZCN7表达量显著高于G/G单倍型。对ZCN7过表达转基因玉米的田间表型鉴定，表明干旱和正常水分条件下转基因玉米的散粉-吐丝间隔均小于野生型，其中，干旱条件下，OE1散粉-吐丝间隔较野生型缩小2.3 d，OE2较野生型缩小2.6 d；并且，在干旱条件下，转基因玉米的单株产量和单株籽粒数均显著高于野生型，而百粒重、粒长、粒宽等性状没有显著差异。【结论】玉米ZCN7正调控玉米的抗旱性，其过表达能够缩短干旱下的散粉-吐丝间隔，并增加籽粒产量。
【目的】种子衰老是一个复杂的生物学过程，以自然衰老的棉花种子为材料，研究种子自然储藏后的生理生化变化及种胚ATP合成酶亚基mRNA的完整性，为进一步揭示种子衰老机理提供依据。【方法】以自然储存3年、5年和新收获的新陆早74号棉花种子为试验材料(以新收获的棉种为对照（CK））；分别采用纸间萌发试验、低温恒温干燥法和TTC染色法测定棉花种子的萌发率、吸水力和种子生活力；利用酸碱滴定法测定棉花种子的酸价和呼吸速率，采用植物ATP合成酶酶联免疫分析试剂盒测定种胚ATP合成酶活性，并利用反转录阻断-双引物扩增法分析棉花种胚ATP合成酶α、β、γ、ε和δ亚基mRNA的完整性。【结果】自然储藏会导致种子活力显著降低。与对照相比，自然储存3年和5年后，棉种萌发率由98.7%分别显著降低至84.0%和58.0%（P<0.05）；种子吸胀初期（4 h内）吸水力分别比对照显著降低了11.0%和26.9%（P<0.05）；TTC染色法检测结果显示种子生活力明显下降，其中，储藏5年的种子仅有胚根部位有少量着色，而子叶等器官未被染色；储藏3年和5年的种子酸价分别较对照显著升高了28.4%和40.0%，表明种子内脂肪类物质发生严重水解；吸胀期间种子呼吸速率和ATP合成酶活性表现出增加趋势（P<0.05），但增幅均显著下降；其中，吸胀24 h后呼吸速率增幅分别较对照降低了33.3%和49.2%，吸胀12 h后ATP合成酶活性增幅则分别较对照降低了17.9%和73.4%；反转录阻断-双引物扩增法分析结果显示，ATP合成酶的α亚基、β亚基、γ亚基和δ亚基mRNA的R值均显著低于对照，而ε亚基mRNA的R值则显著高于对照（P<0.05），说明这5种亚基的mRNA在自然储藏过程中出现不同程度的降解。【结论】延长贮藏时间，将导致棉花种子活力下降；种胚中ATP合成酶亚基mRNA完整性丧失，导致ATP合成酶亚基受损，ATP合成酶活性下降，进而造成ATP合成减少，影响种子萌发能力。这可能是棉花种子衰老的重要原因之一。
葡萄皮上天然存在着非酿酒酵母属酵母（non-Saccharomyces），主要在葡萄酒浸渍和发酵初期发挥作用，近年来非酿酒酵母属酵母在葡萄酒发酵中的应用受到越来越多的关注。相对于酿酒酵母，非酿酒酵母属酵母在酒精发酵中具有较弱的发酵力，可将还原糖转化为乙醇及其他代谢副产物，是生产复杂风味和低酒度葡萄酒的潜在优良酵母。不同非酿酒酵母属酵母菌种在葡萄酒发酵应用中具有不同的代谢特征，选择具有一定特征的优良非酿酒酵母属酵母应用于发酵中，可以提高葡萄酒的特色化品质。本研究在总结商业化非酿酒酵母属酵母的种类、酿造特点和应用方式的基础上，重点综述了不同非酿酒酵母属酵母对葡萄酒颜色、香气、口感和安全健康4个方面的积极作用、代谢机理和研究热点：具有高产酸、多糖、胞外丙酮酸及低吸附性等特性的非酿酒酵母属酵母可通过不同代谢机理促进葡萄酒颜色的稳定；不同非酿酒酵母属酵母通过低产乙醇、乙醛、降低挥发性酚类，高产乙酸乙酯、乙酸酯类化合物、乙酯类化合物、高级醇、与萜烯或硫醇释放相关的酶类等途径促进葡萄酒果味香气的提升，增加香气复杂性；非酿酒酵母属酵母通过高产甘油、多糖和乳酸，降解苹果酸等方式调节葡萄酒的口感特征；非酿酒酵母属酵母作为生物防治剂可以降低葡萄酒酿造中二氧化硫的用量，通过代谢降解作用减少有毒化合物，提升葡萄酒的安全质量。本文进一步解析了非酿酒酵母属酵母的基因组和微卫星位点分析研究现状，探讨了目前非酿酒酵母属酵母葡萄酒发酵应用研究的主要接种策略，提出了未来研究仍需关注的热点方向，为非酿酒酵母属酵母在葡萄酒酒精发酵中的应用研究提供理论参考。
【目的】综合评价近30年西北内陆棉区审定的早熟陆地棉品种，阐述该区域育成品种主要性状的育种演变规律，为西北内陆棉花新品种选育和主栽品种推荐提供参考依据。【方法】2020年和2021年分别在甘肃敦煌和新疆石河子对110个1988—2021年西北内陆棉区审定的早熟陆地棉品种与早熟、产量、纤维品质和株型相关的12个主要性状的表型进行鉴定；利用聚类分析、相关性分析和主成分分析等方法，对品种表型特征进行综合评分，筛选优良品种，并对其主要性状进行育种演化分析。【结果】110个早熟陆地棉参试品种的12个主要性状表型值分布范围较大，变异系数由大到小依次为：果枝长度>单株结铃数>吐絮率>单铃重>马克隆值>纤维强度>衣分>纤维长度>开花时间>果枝夹角>伸长率>整齐度。通过聚类分析将110个早熟陆地棉品种分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 4个类群，它们分别为优良纤维品质、早熟、松散株型和高产的品种类群。相关性分析表明，早熟性与产量和纤维品质相关性状均呈负相关，产量构成性状与纤维品质性状呈正相关，且多数性状之间达显著或极显著水平。利用主成分分析将12个主要性状简化为4个主成分，其累积贡献率达66.92%；并对110份早熟陆地棉品种进行综合评分，评分排名第一的品种为中棉113（0.67），该品种具有早熟、高产、纤维品质优良和株型相对松散等特征。进一步分析发现，甘肃审定品种的早熟性显著优于西北内陆和新疆审定品种，产量和纤维品质相关性状显著低于西北内陆和新疆审定品种。西北内陆早熟陆地棉品种在30多年的演化过程中，多数产量和纤维品质相关性状呈显著上升的变化趋势，株型向更为紧凑的趋势演变；早期育成品种的单株结铃数与单铃重、衣分、纤维长度和强度呈负相关，而近期育成品种单株结铃数与单铃重、衣分、纤维长度和强度呈正相关。【结论】西北内陆早熟陆地棉品种在育种改良过程中，与产量和纤维品质相关的主要性状指标分布广泛，逐年呈显著提升的演变趋势；近期育成品种已实现了单株结铃数与纤维长度和强度的协同提高。
【目的】 随着全球气候变暖，高温严重威胁粮食安全，发掘耐热基因资源是培育耐高温新品种和消除高温危害最直接的绿色生态途径，也是阐明耐热生理生化和分子遗传机理的基础。【方法】 构建苗期耐热性鉴定评价方法，以热敏感品种周南稻和强耐热品种赣早籼58号杂交衍生的重组自交系（recombinant inbred lines，RIL）群体为研究材料，利用高通量测序技术对亲本和RIL群体进行全基因组测序；依据171个家系的基因型数据，利用滑动窗口法将SNP信息转换成Bin基因型，预测染色体上的重组断点，构建RIL群体高密度BinMap遗传图谱，结合耐热表型数据，运用QTL IciMapping软件完备复合区间ICIM的作图方法，进行高温胁迫下幼苗存活率和耐热等级QTL分析。【结果】 构建了一张包含3 321个Bin标记高密度遗传图谱，各染色体Bin标记数为159—400个，标记间平均物理距离为106 kb；利用逐步高温胁迫方式鉴定亲本和RIL家系幼苗耐热表型，高温胁迫下，幼苗存活率和耐热等级存在极显著负相关性，且幼苗存活率与籼型基因频率存在显著正相关性，籼型基因频率越高，耐热性越好，RIL群体表型性状呈现双峰连续分布，苗期耐热性可能受少数几个主效QTL调控；共检测到12个苗期耐热性相关的QTL，其中，调控幼苗存活率和耐热等级的QTL分别有8和4个，幼苗存活率和耐热等级相关QTL存在遗传重叠现象，形成调控耐热性的主效QTL簇qHTS2、qHTS7和qHTS8，三者在调控苗期高温抗逆中具有重要作用，其中，qHTS7为新发现主效QTL，对增强苗期耐热性具有较强的功效。【结论】 构建了一张包含3 321个Bin标记的高密度分子遗传图谱，解析了耐热品种赣早籼58号苗期耐热基因，鉴定出3个苗期耐热调控关键QTL簇，发掘了一个新主效QTL簇qHTS7，基于高密度遗传图谱高效获取目标区段及候选基因，筛选出8个苗期耐热性调控的关键目标基因。
地膜覆盖具有显著的农业生产效益,可以增温保墒,防虫抑草,扩大作物种植适宜区,从而提高农作物产量和品质,因此在世界范围内尤其是在干旱半干旱地区农田中得到广泛应用。然而,塑料地膜降解速率极其缓慢,加上中国地膜回收工作的开展较为落后,导致大量的塑料碎片残留在农田中,从而造成土壤环境的残膜及微塑料污染。本文基于文献资料、调研和统计数据,就地膜对中国农业生产的影响及其污染防控进行了分析。残膜及微塑料污染会改变土壤理化性质,限制土壤水分和养分运移,并对土壤动植物的生长、发育和繁殖产生危害,改变土壤微生物的丰度和群落结构,损害土壤健康,长此以往会造成作物产量和品质下降,甚至威胁到粮食安全。微塑料存在被植物吸收的可能性,从而通过食物链进入人体,对人体健康产生威胁。此外,微塑料巨大的比表面积使其极容易通过吸附作用成为其他污染物（重金属、农药和抗生素等）的载体,增加污染物的转移富集风险,从而造成土壤生态环境复合污染。中国地膜生产、使用相关标准正在逐步完善,但同发达国家和地区相比仍有一定的差距。中国尚未形成完善可持续的地膜回收体系,农田土壤中的微塑料污染研究仍不够充分,同时针对残膜及微塑料污染防控的政策和法规也有待于进一步完善。因此应进一步借鉴发达国家和地区的经验,结合中国实际情况,因地制宜制定地膜生产、回收相关标准以及残膜和微塑料污染防治的政策法规。
随着人们生活水平的提高，对食物的要求逐渐由“吃饱”向“吃好”以及“吃入营养”“吃出健康”等方向转变。小麦是我国以及世界最重要的粮食作物之一，育种家们认为小麦育种也要从“产量育种”向“品质育种”转变，即产量基本不变的前提下使得小麦籽粒具有特定有益人体健康的“功能性”成分，这些成分一般是小分子代谢物。与之相对应，还进一步提出了“功能性小麦品种”的概念。黄酮类代谢物是目前受到广泛关注的一类物质，由于它能够影响植株表型以及人类健康，该类物质含量也是“功能性小麦”育种的范畴之一。为了更好地促进“功能性小麦”育种，需要使用多种手段解析影响特定“功能性”代谢物含量的分子机理和遗传基础。代谢组学手段与遗传学设计相结合能够高效鉴定影响代谢物含量的基因，然而由于小麦参考基因组信息公布较晚，小麦中这类研究进展相对滞后，导致对于代谢物的遗传基础揭示不足，从而限制其在“功能性小麦”育种中的应用。本文以黄酮类物质为例，概述了解析这类代谢物遗传基础的研究进展，相关研究结果将为以提高黄酮类物质含量为主要目标的“功能性小麦”育种提供分子资源和理论基础，以及为研究其他“功能性”代谢物提供借鉴。与此同时，还初步构想了在相关基础研究积累不足的前提下直接使用代谢组学手段辅助育种的方式，有望在获得育种中间材料的同时“顺便”解析关键遗传因子或者候选基因，从而有效推动“功能性小麦”育种。
糖蜜是甘蔗或甜菜制糖工业的一种副产物。糖蜜发酵工业主要指制糖工业的下游工业中以糖蜜为发酵原料的酒精和酵母等发酵工业。在糖蜜发酵酒精和酵母过程中可产生大量废液（即糖蜜发酵工业废液）。出于对这类糖蜜发酵工业废液的资源化利用考虑，很多产糖国（如巴西、印度和中国等）都有将这类废液以直接土地处置方式用于农作物灌溉施肥或土壤改良。由于糖蜜发酵工业废液属于处理难度大的高浓度有机废水，还属于多种重金属污染废水，随着一些产糖国对糖蜜发酵工业废液的长期农田处置，所引发出土壤-作物-水系生态环境问题也日益暴露。目前，我国部分企业以这类废液为原料生产有机水溶肥料，其产品在水溶肥市场上占一定比重（约占32%），但对这类废液长期农用的环境安全风险研究及其监测数据尚不充足。本文收集了1980年以来国内外公开发表的关于糖蜜发酵工业废液水质污染特征及其农用的环境影响等相关科研文献，通过对相关研究数据调研和综述分析，评估糖蜜发酵工业废液农用的环境安全风险：（1）糖蜜发酵工业废液水质严重超标，且具有生态毒性特征。这类废液含高负荷有机污染物、强酸性、高盐度，并含多种重金属等污染物，除As、Hg、Cd、Pb和Cr等5种重金属外，还含有Mn、Cu、Zn、Ni和Se等，且污染物浓度大多超出《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2021）。（2）糖蜜发酵工业废液农用存在农田污染风险。从该类废液农灌的土壤样品中检出Cu、Cd、Cr、Zn、Ni、Mn、Pb和Cl等污染物，其浓度是对照土壤的10—641倍。（3）糖蜜发酵工业废液农用存在农产品安全风险。用该类废液灌溉的作物，如小麦和芥菜籽粒中也检出Cu、Cd、Cr、Zn、Ni、Mn和Pb等污染物，其浓度是对照作物的3—12倍，均已超出FAO/WHO规定的允许限值，且大多超出我国《食品中污染物限量》（GB 2762—2017）标准。鉴于糖蜜发酵工业废液农用存在的环境安全风险，长期使用可能对人类健康产生危害。因此，有必要对以该类废液为原料的有机水溶肥料产品加强质量检测及风险管控，进而为糖蜜发酵工业废液农用提供安全保障。
【目的】小麦条锈病是小麦的主要病害之一，每年都会对小麦产量安全造成严重危害，挖掘小麦抗条锈病基因，为小麦抗条锈病种质创新和揭示小麦抗条锈病遗传机制奠定基础。【方法】利用多组学手段结合全基因关联分析（GWAS）开展对小麦成株期抗条锈病性状的解析。首先对411份来自CIMMYT和ICARDA的春小麦进行全基因组关联分析，在小麦2BL染色体上定位到一个主效的成株期抗条锈病位点，并利用含有该位点的抗病材料Z501及感病亲本晋麦79的双亲群体进行连锁作图，成功验证了该位点抗性的稳定性，暂命名为YrZ501-2BL。在此基础上，通过基因注释、比较基因组分析、转录组分析和候选基因的关联分析对目标区间筛选候选基因。【结果】综合GWAS和连锁作图结果，将YrZ501-2BL锁定在小麦2B染色体0.26 Mb（575.706—576.587 Mb）范围内，根据中国春参考基因组注释信息分析，该区间含有12个基因，其中，高可信基因6个；利用在线网站，将目标区间所在的中国春参考基因组与其他已公布的不同倍性小麦基因组进行比较，发现该区间的6个高可信小麦基因基本都能在其他小麦材料中找到同源基因，且基因排列顺序相同，说明该区间可能不存在较大片段的插入、缺失、倒位等现象，可以利用参考基因组信息进行候选基因预测；结合抗病亲本Z501和感病亲本晋麦79的成株期接种条锈菌后的转录组数据，发现只有TraesCS2B02G406400、TraesCS2B02G406500和TraesCS2B02G406600受诱导表达，且抗感病亲本存在表达差异。根据中国春基因组注释，三者分别编码GATA转录因子、SH3P2蛋白和锌指蛋白。通过进一步的候选基因关联分析，发现只有SH3P2蛋白中存在与条锈病表型显著性差异的SNP位点（G/A），虽然该位点（G1369A）在2个可变剪切的转录本中均未引起氨基酸编码变化（TCG和TCA均编码丝氨酸），但可能与可变剪切有关，同时该位点（G1369A）的不同单倍型表型之间也存在极显著差异，进一步分析发现，在G1369A位点下游还有2个引起氨基酸改变的变异位点G1377A和G1431A，分别引起缬氨酸（GTT）到异亮氨酸（ATT）和缬氨酸（GTG）到甲硫氨酸（ATG）的改变，但这两个位点在455份重测序材料中所占比例只有0.87%，属于稀有变异，因此，未进行显著性检验。综上，推测TraesCS2B02G406500为YrZ501的重要抗病候选基因；此外，针对YrZ501候选区间的差异SNP开发了相应的AQP标记，可用于辅助选择，为下一步小麦抗锈病分子育种应用提供了标记资源。【结论】利用多组学整合关联分析的方法，成功在小麦2B染色体上挖掘到1个抗条锈病候选基因TraesCS2B02G406500。
【目的】全球气候变暖导致水稻抽穗开花期受到高温热害的影响日益严重。鉴定抽穗期耐高温水稻种质，创制耐热新种质，为培育实用性耐热水稻新品种，降低高温热害对水稻生产的影响，保障中国乃至世界的粮食安全奠定基础。【方法】以广恢128（七桂早/测64//明恢63）为耐热亲本，通过杂交、复交以及系谱法，选育过程中连续多代筛选抽穗开花期处于高温阶段结实率较高且变异较小的株系，在高世代，利用人工气候室进行抽穗开花期耐热鉴定（处理盆栽于开花当天移入人工气候室，高温处理时间段为每日09：00—15：00，设置恒温38℃，15：01—次日08：59设置恒温28℃，相对湿度均为75%，处理7 d），结合农艺性状分析方法创制水稻耐热新种质。【结果】创制的新种质R203具有较好的耐热性，在正常条件下和高温条件下都有较高的结实率（常温结实率为94.5%、高温结实率为81.9%、相对结实率为86.7%），其对三系不育系恢复能力强，综合抗性好，稻米品质优，具有配制实际应用价值的耐热新组合的潜力。在自然高温条件下，以R203为父本、7个三系不育系为母本配制的杂交组合结实率为83.4%—99.4%，耐热性均表现较好。其中，育成的三系杂交中籼新品种泰优203的结实率为87.9%，综合相对耐热系数为1.11，耐热性达到1级，生产试验中，其产量比对照增加5.36%，增产点占85.71%，具有很好的丰产和稳产性，稻米品质达部标二级，具有较好的推广应用价值。【结论】当前耐热基础研究不足以支撑实用型耐热新品种选育，以高温湿热易发地区的种质为材料，通过表型选择创制了耐热新种质R203，并利用杂种优势，培育出实用型耐热水稻新品种泰优203。
【目的】利用与3个玉米抗粗缩病位点qMrdd2、Rmrdd6和qMrdd8紧密连锁的分子标记筛选高抗玉米粗缩病自交系，并进行杂种优势类群分类和配合力分析，为玉米抗粗缩病品种的快速高效选育提供依据和方法。【方法】将抗病自交系K36与感病自交系S221杂交，从F2开始，采用单粒传的方法构建一个包括263个F9家系的重组自交系（recombinant inbred lines，RILs）群体；在不同种植环境下，对RILs进行抗病性鉴定，同时，采用与3个抗病位点qMrdd2、Rmrdd6和qMrdd8紧密连锁的分子标记5FR、6W53和IDP25K进行基因型分型，筛选出抗病且农艺性状优良家系；利用Maize56K SNP芯片对包括优良家系在内的24份玉米自交系进行基因型分型，根据Roger’s算法计算优良家系与其他骨干自交系之间的遗传距离，并在构建聚类图的基础上进行杂种优势类群划分；同时利用优良家系与不同类群的自交系测交配制杂交组合，在田间进行配合力测定和抗病性鉴定，筛选出抗病且杂种优势强的组合。【结果】自交系K36在qMrdd2、Rmrdd6和qMrdd8等3个抗性位点处均为抗病性纯合基因型，自交系S221均为感病性纯合基因型。RILs群体的263个家系在粗缩病抗性遗传组成上分为21种基因型，3个位点均为抗性纯合基因型家系的病情指数（DSI）最小（0.281），均为感病性纯合基因型家系的DSI最大（0.776），这与抗、感性亲本的DSI表现一致（0.257和0.623）；2个位点为感病性纯合基因型时，1个位点为抗病性纯合基因型的DSI由小到大的位点是Rmrdd6（0.396）、qMrdd8（0.478）和qMrdd2（0.654），结果表明，Rmrdd6抗病性最强，qMrdd8次之，qMrdd2最弱。筛选出的3个抗性位点纯合基因型家系JR2136与其他23份自交系的遗传距离变化范围为0.2234—0.2895，平均值为0.2612，与之遗传距离最小的自交系是C413，最大的是Chang7-2。根据聚类分析结果，将JR2136划分在瑞德群，与属于黄改群的自交系H92和H521配制出抗病强的优势组合，分别比郑单958增产7.01%和7.80%，表明JR2136与属于黄改群的自交系之间具有良好的配合力。【结论】玉米自交系K36对粗缩病的抗性由qMrdd2、Rmrdd6和qMrdd8等3个基因控制、呈数量遗传特征且具有基因累加效应，具有3个抗性纯合基因型的玉米品种抗病性最强。开发的与3个位点紧密连锁的分子标记在抗病品种选育和抗性种质资源筛选上具有实用价值，利用分子标记进行辅助选择和基因聚合的方法选育抗病性强的优势组合应用于生产切实可行。
【目的】从灰水足迹视角评价我国省域农业生态效率，揭示农业生态效率的空间分布特征，分析影响农业生态效率的主要因素，据此提出提升我国省域农业生态效率的政策建议。【方法】利用我国2000—2019年的省级面板数据，考虑非期望产出的超效率SBM模型对我国省域农业生态效率进行综合评价，采用空间杜宾模型对农业生态效率的空间差异与影响因素进行分析。【结果】（1）总体而言，农业灰水足迹呈下降趋势，但个别省（市、区）呈上升趋势。从灰水足迹由低到高的排名可以看出，处于前列（即灰水足迹较小）的省（市、区）经济发展水平较高或农业产值占比较低；处于后列（即灰水足迹较高）的省（市、区）经济发展水平较低或农业产值占比较高。（2）观测期内，农业生态效率总体平稳，个别年份波动较大，各省（市、区）的均值差距明显且分布极不平衡。（3）经济发展水平、种植业结构、技术进步、财政支农、农业受灾率等因素对中国农业生态效率的影响程度各异。随着经济发展水平与人们生活质量的双双提升，无论是农业经营者还是消费者对农业生态环境保护和农产品质量的重视程度日益提升，在一定程度上改善了区域农业生态效率水平，但是地区经济社会发展产生的污染也可能对农业生态效率产生负面影响；财政支农的大部分资金使用在对农药、化肥和农机等生产资料的补贴上，虽然改善了农业生产条件，提高了农业经济生产力和效率，但对农业生态效率的提升效果不显著；技术的发展在农业生产过程中很重要，使用得当会提高农业生态效率；农业受灾率的估计结果未通过显著性检验，可能是因为农业受灾面积的扩大导致农业生态效率的下降，但每年的受灾情况并不具有规律性；种植业结构的系数为负，其对农业生产效率产生了负面影响，可能是因为粮食作物种植面积占作物总播种面积比例较高，且消耗的氮肥数量较多。【结论】由于我国各个省（市、区）的农业灰水足迹演变趋势和差异明显，农业生态效率整体水平不高，且各个因素对农业生态效率的影响程度不一。因此，需要健全农业灰水足迹治理机制；优化农业产业结构，建立基于灰水足迹的农业水资源保护补偿机制；完善财政支农方式和政策，引导经营主体积极提升农业生态效率。
【目的】建立一种快速、准确的肉中猪源性成分定量检测方法。【方法】首先从GenBank数据库中筛选猪特异性的微卫星DNA，根据微卫星DNA核酸序列设计引物，对常见10种动物基因组DNA进行PCR扩增，通过有无扩增产物判断筛选的微卫星DNA对猪源性成分的特异性。然后根据微卫星DNA核酸序列，设计特异性引物和探针，建立猪源性成分Real-time PCR检测方法，采用双标准曲线分别对猪源性成分和总动物源性成分进行定量，计算猪源性成分的百分含量。【结果】筛选到猪特异性微卫星DNA（Accession EF172428），根据其序列设计的引物SEQ-sus2-F/R只能从猪基因组DNA中扩增出目的条带，其他动物的基因组均无目的条带扩增。建立的Real-time PCR检测方法灵敏度为0.02 ng/25 μL反应体系。该方法能够准确检测出混合DNA样品中猪源性成分和混合肉样品中猪源性成分，百分误差分别约为1.32%和1.06%—7.12%。【结论】本研究利用Real-time PCR技术建立的定量猪源性成分的检测方法可以用来检测猪源性成分在混合样品中的百分含量。
养分高效管理是农业绿色发展的重大需求。随着农业规模化经营和耕作栽培技术的发展，养分管理技术与施肥机具之间农机农艺不匹配的问题日益明显，如何实现养分管理中农艺技术与农机操作的有机结合，成为农业绿色发展亟需解决的关键问题。本文分析了我国养分管理农机农艺结合技术的研究现状及发展方向，提出高效施肥技术需要用适宜的施肥机械作保障，肥料新产品研发需要新的施肥机械，栽培耕作方式变革对农业机械产生新的需求，施肥机械化需要智能化提升，同时肥料产品和施肥技术研发需要考虑机械的可行性。针对东北春玉米、华北冬小麦-夏玉米及南方水稻种植体系的主要养分管理特点，阐述了我国在玉米启动肥及种肥同播技术、玉米秸秆覆盖条带耕作技术、小麦机械化追肥技术、水稻机械化侧深施肥技术及机械化变量施肥技术等方面的研究进展，对如何促进农机农艺结合、提升我国农田养分管理技术水平提出了建议。
【目的】针对绿洲灌区覆膜玉米氮素需求前移，后期脱肥问题，通过探讨氮肥后移对间作玉米光合生理特性及产量的影响，以期揭示间作玉米产量形成的光合机制。【方法】2019—2021年，在河西绿洲灌区以玉米为试验材料，采用裂区试验设计，主因素为种植模式，设玉米间作豌豆和单作玉米2个水平，副因素为3个施氮制度（氮肥后移20%，氮肥后移10%，常规施氮不后移），研究氮肥后移及间作模式下，玉米的光合生理特性和产量表现。【结果】与常规施氮不后移相比，氮肥后移20%和氮肥后移10%处理下间作玉米籽粒产量分别提高28.5%、13.8%，生物产量分别提高23.8%、12.5%;单作玉米籽粒产量分别提高29.7%、13.3%，生物产量分别提高19.6%、10.3%。相同占地面积下，间作较单作玉米籽粒产量增加33.2%—35.1%，生物产量增加26.8%—31.5%。同时，氮肥后移20%和氮肥后移10%处理较常规施氮不后移提高了间作群体籽粒产量27.2%、12.9%。说明，间作较单作模式可提高玉米产量，且氮肥后移处理较常规施氮促进了间作产量的提高。与单作模式相比较，间作玉米可保持较高的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，较低的胞间CO2浓度，且氮肥后移处理具有促进作用。氮肥后移20%、氮肥后移10%较常规施氮不后移处理玉米净光合速率分别提高12.8%、6.0%;气孔导度分别提高14.0%、6.9%;蒸腾速率分别提高20.5%、9.5%;胞间CO2浓度分别降低29.8%、13.1%。间作模式下，氮肥后移20%、氮肥后移10%处理玉米全生育期叶片相对叶绿素含量（SPAD值）较常规施氮不后移处理分别提高7.5%、3.7%。主成分分析结果表明，氮肥后移和间作主要通过提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶片相对叶绿素含量和降低胞间CO2浓度来增加玉米产量。【结论】氮肥后移20%（玉米拔节期追肥36 kg·hm-2+吐丝后15 d追肥108 kg·hm-2）有利于间作玉米光合特性提高，从而促进玉米增产。
【目的】探讨氮肥减施对我国三大粮食作物产量的影响及其与土壤性质和管理措施的关系，明确氮肥减施的可行性。【方法】收集2010—2021年公开发表的90篇论文，按照氮肥减施的比例、种植体系及其在不同条件下（肥料类型、土壤有机质含量、全氮含量、土壤酸碱度以及水分管理等）的作物产量效应进行分析。【结果】在常规施肥的基础上，氮肥减施0—40%没有显著降低水稻产量，氮肥减施0—30%没有显著影响小麦和玉米产量，但是减氮30%—40%显著降低了小麦和玉米产量，减产分别为6.1%和5.4%。不施氮肥区产量水平没有显著影响3种作物氮肥减施的产量效应。土壤全氮含量>2 g·kg-1时，氮肥减施水稻产量（6.5 t·hm-2）显著高于常规施氮产量（6.3 t·hm-2）；土壤全氮含量>1 g·kg-1时，氮肥减施小麦产量（6.9 t·hm-2）显著低于常规施氮产量（7.4 t·hm-2）；土壤全氮含量>1.5 g·kg-1时，氮肥减施玉米产量（8.8 t·hm-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm-2）。土壤有机质含量>30 g·kg-1时，氮肥减施的水稻产量（6.9 t·hm-2）显著高于常规施氮产量（6.7 t·hm-2）；在土壤有机质含量为10—20 g·kg-1以及>20 g·kg-1时，氮肥减施小麦产量（6.6 t·hm-2）显著低于常规施氮产量（6.9 t·hm-2）；一年两熟制氮肥减施玉米产量（8.9 t·hm-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm-2）。在普通肥料的基础上，氮肥减施小麦产量（6.8 t·hm-2）显著低于常规施氮产量（7.1 t·hm-2）。在旱作条件下，氮肥减施的小麦产量（5.9 t·hm-2）显著低于常规施氮产量（6.6 t·hm-2）。【结论】在常规施氮量的基础上减少30%氮肥施用量可以维持我国三大作物的产量；不同的土壤性质和管理措施，减氮后作物的产量存在一定的变异性。因此，氮肥减施需要根据土壤肥力状况的管理措施进行调整，从而实现高产高效。
【目的】 耕地基础地力是实现粮食作物高产稳产的基石,明确我国主要粮食作物耕地基础地力时间变化趋势及空间变异特征,为保障我国粮食安全、提升耕地质量提供重要理论支撑。【方法】 基于1988—2019年国家耕地质量长期定位监测网络,选取每个监测点自建点开始前1—5年不施肥处理的空白区与农民常规施肥处理的常规区的长期监测数据,分析我国玉米、水稻和小麦三大粮食作物产量以及基础地力贡献率的时空变化情况及其影响因素。【结果】 30多年来我国粮食作物产量和耕地基础地力随时间变化整体呈现增加趋势,作物产量年增长速度呈无肥区<常规区,水稻<小麦<玉米的变化规律。玉米、小麦、水稻无肥区产量分别从1988年的2 370、1 712、3 111 kg·hm-2增至2019年的4 852、3 258、4 167 kg·hm-2,增幅分别为104.7%、90.2%、34.0%;玉米、小麦、水稻常规区产量分别从1988年的5 356、3 296、5 970 kg·hm-2增至2019年的8 859、6 515、7 825 kg·hm-2,增幅分别为65.4%、97.6%、31.0%。我国三大粮食作物2015—2019年基础地力贡献率为52.7%,相较1988—1994年的45.4%显著增加了7.3个百分点。其中：玉米基础地力贡献率为54.3%,比1988—1994年的42.1%显著增加12.2个百分点;水稻基础地力贡献率为53.3%,比1988—1994年的46.6%显著增加6.7个百分点;小麦基础地力贡献率随年份整体呈增长趋势,且相较玉米和水稻整体偏低。三大粮食作物基础地力贡献率空间分布差异较大：东北区、黄淮海区较高,分别为56.5%、54.1%,西南区、华南区次之,分别为53.7%和52.9%;甘新区和青藏区最低,分别仅为38.7%和40.4%。利用随机森林模型对三大粮食作物系统中影响基础地力贡献率空间分布的土壤因素进行重要性分析,其中：土壤速效钾、有机质含量和土壤容重是影响玉米基础地力贡献率空间分布的关键因素;土壤有效磷、速效钾和有机质含量是影响小麦基础地力贡献率空间分布的关键因素;土壤pH、有效磷和有机质含量是影响水稻基础地力贡献率空间分布的关键因素。【结论】 30多年来,我国三大粮食作物耕地基础地力不断提升,但地区间差异较大、整体水平仍然较低,远低于欧美发达国家水准;土壤速效钾含量、土壤有效磷含量和土壤pH分别是影响玉米、小麦和水稻基础地力贡献率空间分布的最关键的因素。
【目的】明确种植覆盖作物对我国主要粮食作物产量的影响，探究覆盖作物对粮食作物产量效应的影响因素，为覆盖作物在我国的科学应用与推广提供理论依据。【方法】以常规休耕为对照，以休耕期种植覆盖作物为处理，系统收集1980—2022年公开发表的文献137篇，建立含有903组种植覆盖作物对我国主要粮食作物产量及影响因素的数据库，采用Meta分析的方法定量化种植覆盖作物对粮食作物产量的影响，并通过Meta回归研究覆盖作物对粮食产量效应的影响因素。【结果】相比于休耕，覆盖作物处理下粮食作物的产量显著提高了12.2%，其中，小麦、水稻和玉米分别增产了9.5%、11.9%和19.6%。另外，冬季和夏季种植覆盖作物的粮食产量分别增加了9.5%和12.4%，并且豆科覆盖作物的增产效果较好，为12.9%（二月兰为14.2%，紫云英为11.8%，苕子为9.5%，豌豆为7.8%，大豆为7.4%），十字花科次之，为9.3%（油菜为7.0%），禾本科最差，为8.3%（黑麦草为7.9%），值得注意的是不同覆盖作物的混播增产效果最好，为17.3%。此外，种植年限和日照时数显著增加了覆盖作物的粮食增产效应，并且在高纬度地区，高的降水和温度增加了覆盖作物的粮食增产效应，而在低纬度地区，高的降水和温度降低了覆盖作物的粮食增产效应。【结论】休耕期采用混播的方式种植覆盖作物，有助于提高粮食作物的产量，能够减少地表的裸露并充分利用光热水土等资源，尤其在北方的夏季和南方的冬季休耕期种植更为适宜。
【目的】 分析绿洲灌区玉米干物质积累分配特征及籽粒产量对绿肥还田结合减量施氮的响应，以期为该区域发展高产、高效玉米生产技术提供理论依据。【方法】 田间试验于2020―2021年在甘肃河西绿洲灌区进行，研究绿肥还田结合不同的减氮比例（绿肥还田结合减量施氮0%，N100；绿肥还田结合减量施氮10%，N90；绿肥还田结合减量施氮20%，N80；绿肥还田结合减量施氮30%，N70；绿肥还田结合减量施氮40%，N60）对玉米干物质积累分配及产量的影响。【结果】 拔节期后N80和N90处理地上干物质积累量显著高于N70和N60处理，至成熟期N80处理较N70和N60处理提高了13.3%—23.2%，N90处理较N70和N60处理提高了13.9%—23.7%，N100、N90、N80处理间无显著差异；N80处理较N70和N60处理玉米地上干物质最大增长速率和平均增长速率显著提高了9.5%—21.2%、13.0%—23.2%，N90处理较N70和N60处理显著提高了10.2%—21.8%、13.9%—23.7%，二者均有效延缓了吐丝期至灌浆期玉米地上干物质积累速率的降低，而且N80处理较N70和N60处理干物质最大增长速率出现的天数提前了2.44和2.77 d，N90处理较N70和N60处理提前了1.92和2.3 d；在成熟期，N80和N90处理较N70和N60处理促进了玉米穗部干物质分配，有效提高了花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率，同时N80处理花后干物质积累量较N70和N60处理分别提高12.2%和20.4%，N90处理较N70和N60处理分别提高12.4%和20.5%，差异显著。N100、N90、N80处理间玉米籽粒产量无显著差异，但N80处理玉米籽粒产量较N70和N60处理分别增加16.8%和27.4%，N90处理较N70和N60处理分别提高17.4%和27.9%，差异显著。【结论】 豆科绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理增加了玉米地上干物质积累量和积累速率，促进了成熟期穗部干物质的分配，提高了花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率，可作为绿洲灌区获得玉米高产的推荐施氮方式。
【目的】通过构建高密度SNP遗传图谱，开展棉花多群体产量相关性状的QTL定位，获得稳定性好、精确度高的QTL，为产量性状调控基因的挖掘和有效分子标记的开发提供依据。【方法】以高稳产冀丰1271为母本、优质自交系冀丰173为父本，构建包含200个单株的F2群体，利用测序基因分型（genotyping by sequencing，GBS）技术开发群体的SNP标记并构建高密度遗传图谱，对F2、F2:3、F2:4群体的衣分、子指和单铃重进行QTL定位，注释主效和稳定QTL位点内的基因并分析基因在不同组织的表达模式，筛选候选基因。【结果】通过简化基因组测序，共获得383.07 Gb数据，包括母本冀丰1271的26.93 Gb、父本冀丰173的27.30 Gb和F2群体的328.84 Gb，Q30值分别为90.55%、89.95%和95.77%。在F2群体中开发了1 305 642个SNP标记，其中，用于构建遗传图谱的aa×bb型SNP为410 726个。构建了一张包含16 088个SNP、总图距为4 282.81 cM的高密度遗传图谱，标记间的平均距离为0.27 cM，利用共线性分析证明了图谱具有较高的质量。在3个群体中共定位到108个QTL，包括34个衣分QTL、36个子指QTL和38个单铃重QTL，其中有30个QTL与已报道QTL位置重叠或接近，78个QTL未见报道。发现10个主效QTL、16个稳定QTL，其中有5个主效QTL可在2个或3个群体中被定位到。qLP-A13-4在3个群体中均可被定位到，贡献率达到13.78%；qLP-A13-6在2个群体中被定位到，贡献率达到10.01%；qLP-D10-2在2个群体中被定位到，贡献率达到10.92%；qSI-D10-1在2个群体中被定位到，贡献率达到12.31%；qBW-D5-3在2个群体中被定位到，贡献率达到15.54%。在主效和稳定QTL位点内注释到3 415个基因。通过KEGG和GO分析，注释基因主要参与植物激素信号转导、TCA循环、次生代谢物质和氨基酸生物合成、光合生物的碳固定等通路。利用TM-1和NDM8的转录组数据，发现8个基因在棉花产量相关的纤维、胚珠或种子中具有较高的表达量，可能通过调控纤维或种子的发育，影响衣分或子指，进而影响棉花单铃重和产量。【结论】构建了一张陆地棉种内高密度遗传图谱，定位了108个产量相关QTL，发现5个主效QTL可在多个群体中定位到，鉴定到8个在纤维、胚珠或种子中高效表达的候选基因。
【目的】筛选源库评价指标，划分试验材料的源库类型，探究源库关系对小麦农艺、产量及品质性状的影响，为小麦源库代谢研究和遗传育种应用提供参考。【方法】以国内外190份小麦种质资源为试验材料，测定其源代谢、库代谢相关性状，利用主成分分析对小麦的源库代谢能力进行评价，根据综合得分对优异小麦材料进行筛选。以源活性综合得分、源大小（叶面积）、库活性综合得分、库数目（穗粒数）为指标进行层次聚类，根据聚类结果总结小麦材料的源库类型，分析不同区域小麦源库特征差异，比较不同源库类群间小麦的农艺性状、产量性状、品质性状的差异。【结果】通过主成分分析将6个与小麦源活性密切相关的指标转化为3个独立指标（光化学淬灭系数、最大光合潜力和叶绿素含量），将5个与库活性密切相关的指标转化为2个独立指标（最大灌浆速率和灌浆持续期），累计贡献率分别为82.80%和92.90%，筛选出源活性、源大小（叶面积）、库活性、库数目（穗粒数）排名前十的小麦品种。根据源库关系，将供试的190份小麦材料划分为三大类八小类：源足库乏型（源中库弱型、源强库中型）、源乏库足型（源中库强型、源弱库中型）和源库平衡型（受限于库活性的源弱库弱型、受限于源活性和穗粒数的源弱库弱型、源中库中型、源强库强型），其中，受限于源活性与穗粒数的源弱库弱型、源中库强型、源强库强型包含了大多数品种，占所有材料的76.84%。国内多数小麦品种源库关系相近，源活性、叶面积、穗粒数处在中等水平，库活性较高，长江中下游冬麦区品种库活性较低。不同类群间，株高、穗下节长、小穗数表现为源足库乏型>源库平衡型>源乏库足型，籽粒蛋白质干基、湿面筋干基、沉降值总体表现为源足库乏型>源库平衡型>源乏库足型，籽粒吸水率表现为库活性越强吸水率越高，单株产量在不同源库类群间表现不一，但在品种较多的三类中单株产量与源活性和穗粒数皆呈正相关。【结论】光化学淬灭系数、最大光合潜力、叶绿素含量可作为评价小麦源活性的主要指标，最大灌浆速率、灌浆持续期可作为评价小麦库活性的主要指标。在实际生产中可通过提高穗粒数和源活性的方式提高小麦产量，源的供应能力相对强于库的吸收能力将促进小麦株高、穗下节长、小穗数、蛋白质干基、湿面筋干基、沉降值的增加，较强的库活性有助于提高小麦籽粒的吸水率。
【目的】为稻茬小麦优质、高产、高效协同栽培提供理论与技术支撑。【方法】2017—2018和2018—2019年在江苏苏北的睢宁和苏中的邗江与仪征，分别设置传统（TCP）、高产（HCP）、节肥（RFCP）和节肥增密（IDCP）4种栽培模式，研究不同模式间籽粒蛋白质含量、产量、氮效率、经济效益的差异，明确高产、高效模式及其产量构成、群体质量和氮素吸收转运特征，探明产量、氮效率与农艺生理性状间关系，进而揭示高产高效协同实现途径。【结果】受年度和地点间生态条件差异的影响，栽培模式对籽粒产量、经济净效益、氮效率的影响不尽相同。不同栽培模式下籽粒蛋白质含量均>12.5%，其中HCP和RFCP下达13%—14%。2018年度，籽粒产量和经济净效益均以IDCP最高，较TCP分别提高31.5%—33.5%和104.4%—239.1%，其次为HCP和RFCP。2019年度，籽粒产量以HCP最高，较TCP提高8.1%—13.2%，其次为RFCP和IDCP；此外，IDCP因施肥少，较TCP稳定或增加了经济净效益。可见，TCP相对低产、低效益、低氮效率；HCP可稳定高产，且蛋白质含量高；IDCP最具高产、高效益、氮高效潜力，但蛋白质含量偏低。高产均是通过在获得高穗数基础上提高单穗产量来实现，但HCP主要提升每穗粒数而IDCP依赖于高粒重。HCP主要通过高茎蘖成穗率，IDCP则是协同高的茎蘖数和茎蘖成穗率，实现高穗数。高产群体的冬前茎蘖数/最终穗数存在适宜范围，在0.9—1.1。此外，相对高产的模式均可在维持高花后绿叶光合面积基础上协同提高绿叶净光合速率，实现扩源基础上高水平协调源库关系。高氮肥利用效率的实现关键是较高氮素生理利用效率基础上提高氮素吸收效率。HCP群体生育前期积累氮素少、中后期吸收能力逐渐增强、转运量多；而IDCP群体在生育中前期吸收能力强、转运量足。分析不同生态条件和栽培模式下籽粒产量、氮肥利用效率与农艺生理性状间关系，发现提高群体茎蘖成穗率有助于维持灌浆期较高的单茎光合面积和光合速率，进而增加单穗和群体籽粒产量；还可促进花前氮素吸收能力、增加氮素转运量，提升氮肥利用效率。【结论】稻茬小麦高产高效协同途径是在获得充足穗数基础上，攻大穗，重点是增粒重；构建数量足、质量高的群体，越冬前群体茎蘖数满足预期穗数、重点提高茎蘖成穗率，花前高效吸收氮素、提升转运水平，花后维持较高单茎光合面积和强度、提升灌浆水平。实现高产高效栽培，技术上应强调“适量增密、适度减肥、前氮后移、精准施肥”。
【目的】明确吉林省玉米穗腐病主要致病镰孢种群分布及杀菌剂对镰孢菌菌丝生长的抑制效果, 为针对性地开展玉米镰孢穗腐病的防治提供依据。【方法】通过组织分离法和分子生物学方法对2020年采自吉林省36个市（县）的149份玉米穗腐病样品进行病原菌分离鉴定，利用禾谷镰孢复合种（Fusarium graminearum species complex，FGSC）毒素合成相关基因特异性引物检测其产生毒素的化学型，对部分禾谷镰孢复合种进行致病力测定；采用菌丝生长速率法测定7种杀菌剂对禾谷镰孢复合种的抑制效果。【结果】分离获得233株镰孢菌，隶属4个镰孢复合种，含9种镰孢菌，包括拟轮枝镰孢（F. verticillioides）、布氏镰孢（F. boothii）、禾谷镰孢（F. graminearum）、层出镰孢（F. proliferatum）、亚洲镰孢（F. asiaticum）、厚垣镰孢（F. chlamydosporum）、藤仓镰孢（F.fujikuroi）、木贼镰孢（F.equiseti）和亚黏团镰孢（F. subglutinans），分离频率依次为33.05%、26.18%、25.32%、12.45%、0.86%、0.86%、0.43%、0.43%和0.43%，其中禾谷镰孢复合种分离频率最高，为52.36%，是吉林省玉米穗腐病的优势致病镰孢菌。布氏镰孢、禾谷镰孢和亚洲镰孢在禾谷镰孢复合种中的占比分别为50.00%、48.36%和1.46%。系统发育树结果表明禾谷镰孢复合种种间、种内遗传多样性均较为丰富。致病力测定结果表明52.73%的禾谷镰孢复合种为中致病型菌株，东部玉米主产区分离的禾谷镰孢致病力最强。毒素化学型检测表明，亚洲镰孢为雪腐镰刀烯醇（NIV）化学型，禾谷镰孢与布氏镰孢为15-乙酰基-脱氧雪腐镰刀烯醇（15-AcDON）化学型。7种杀菌剂抑制禾谷镰孢复合种菌丝生长的EC50介于0.02—19.45 μg·mL-1，其中咯菌腈（FS）、抑霉唑（FS）、氟硅唑（EC）、戊唑醇（TC）和腈菌唑（EW）对禾谷镰孢复合种抑制效果较好且差异不大，EC50小于1.20 μg·mL-1，EC90小于100 μg·mL-1；30%吡唑醚菌酯抑制禾谷镰孢和布氏镰孢生长的EC50差异明显，抑制禾谷镰孢的EC50是布氏镰孢的10.24倍。【结论】吉林省不同玉米产区的玉米穗腐病的优势致病镰孢不同，东部和西部为禾谷镰孢和布氏镰孢，中部为拟轮枝镰孢。禾谷镰孢复合种种间、种内遗传多样性均较丰富。咯菌腈、抑霉唑、氟硅唑、戊唑醇和腈菌唑对禾谷镰孢复合种的抑菌效果较好且在禾谷镰孢复合种间的药剂敏感性差别不明显。
我国粮食18年连续增产，持续7年保持在6.5亿吨以上高位。但我国人均农业资源少、作物生产成本高且面临从农劳力锐减和粮食进口量不断增加等诸多严峻挑战。因此，迫切需要深入探讨粮食生产科技前沿问题，并针对性寻求切实可行的创新发展方向。本文重点分析了国内外大田作物栽培领域科技前沿及其发展现状与趋势，根据我国当前大田作物生产存在的突出问题，阐述了我国大田作物优质丰产高效协同栽培、固碳节能减排绿色栽培、“无人化”智慧栽培三方面的重大科技需求，针对性指出了我国大田作物优质丰产高效协同栽培、固碳节能减排绿色栽培和“无人化”智慧栽培三方面重点科技突破方向与路径。最后，从政策顶层设计与有效投入、加强基础理论和关键技术及实用产品研发、强化复合型人才培养等方面，提出了我国大田作物栽培领域科技创新的措施及建议。未来大田作物栽培必须要通过优质丰产高效协同栽培，持续提高粮食产量前提下显著提升谷物品质与种植效益，通过以绿色为“底色”的节本增效栽培，实现显著减少物质投入和资源高效利用，通过农艺农机智能多方面融合创新，构建“无人化”智慧栽培，大幅度减少劳动力投入，有效提高规模生产效益，从而实现中国式的大田作物生产现代化，达到确保粮食安全与农产品有效的供给。
【目的】挖掘小麦胚大小性状相关的数量性状位点，解析胚大小与其他重要农艺性状之间的相关性，为胚相关性状QTL的精细定位及育种利用奠定基础。【方法】以四倍体小麦矮兰麦（Ailanmai）和野生二粒小麦（LM001）构建的121份F8代重组自交系群体（AM群体）作为研究材料，将其分别种植于成都市崇州试验基地（2018、2019和2020年）、成都市温江区试验基地（2020年）和雅安市试验基地（2020年），调查5个环境下的胚长、胚宽、胚长/胚宽、胚长/粒长、胚宽/粒宽以及胚面积6个性状，结合基于小麦55K SNP芯片构建的遗传连锁图谱对上述6个性状进行QTL定位。【结果】胚大小性状呈近似正态分布，符合数量性状的遗传特征。QTL定位共检测到27个胚大小相关性状的QTL，其中，7个分别控制胚长和胚宽的QTL可解释7.75%—21.74%和7.67%—33.29%的表型变异，共检测到5个在多环境稳定表达的主效QTL：QEL.sicau-AM-3B、QEW.sicau-AM-2B、QEW/KW.sicau-AM-2B、QEL/EW.sicau-AM-2B-1和QEA.sicau-AM-2B，其贡献率分别为11.88%—21.74%、21.77%—33.29%、8.80%—24.92%、12.79%—31.13%和10.47%—20.67%。另外，上述胚相关的位点形成4个QTL簇，分别为1B控制胚长/粒长和胚长的QTL簇，2B控制胚宽、胚长/胚宽、胚宽/粒宽以及胚面积的QTL簇，3B控制胚长和胚面积的QTL簇，6B控制胚长/胚宽、胚宽/粒宽的QTL簇。确定胚大小与小麦籽粒大小具有显著正相关性，且发现胚长主效位点QEL.sicau-AM-3B与粒长主效位点共定位，但胚宽主效位点QEW.sicau-AM-2B独立于粒宽主效位点存在。在主效QTL所在物理区间鉴定获得4个可能参与胚大小调控的基因。【结论】鉴定到5个控制胚相关性状的稳定表达的主效QTL:QEL.sicau-AM-3B、QEW.sicau-AM-2B、QEW/KW.sicau-AM-2B、QEL/EW.sicau-AM-2B-1和QEA.sicau-AM-2B，其中，QEW.sicau-AM-2B可能为新的QTL。
【目的】植物根系对水分及营养的获取、作物的生长发育和产量的形成至关重要。挖掘小麦苗期根系性状显著关联的SNP位点，预测相关候选基因，为解析小麦根系建成遗传机制及选育具有优良根系构型的小麦品种奠定基础。【方法】以189份小麦品种组成的自然群体为供试材料，调查2种培养条件（霍格兰营养液和去离子水）下培育21 d的苗期根系总长度（TRL）、根系总表面积（TRA）、根系总体积（TRV）、根系平均直径（ARD）及根系干重（RDW）等5个根系性状，试验进行2次重复，同时结合小麦660K SNP芯片的分型结果进行全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）。此外，通过序列比对、结构域分析和注释信息预测候选基因，并采用竞争性等位基因特异性PCR（kompetitive allele specific PCR，KASP）技术开发根系性状的分子标记。【结果】霍格兰营养液培养条件下的根系性状变异范围较大，根系整体粗短；而去离子水条件下的根系细长、侧根较多。选用贝叶斯信息与连锁不平衡迭代嵌套式模型（BLINK）、压缩式混合线性模型（CMLM）、固定随机循环概率模型（FarmCPU）以及混合线性模型（MLM）4个模型，结合2种培养条件下的根系性状进行全基因关联分析，共检测到95个与小麦苗期根系性状显著关联的QTL位点（P<10-3），其中，有18个QTL在2个条件下同时被检测到，分布在7A、1B、2B、3B、7B、1D、2D及3D染色体，可解释8.68%—14.07%的表型变异。筛选获得的显著性位点中，有4个与前人的研究相近或一致，其余为新发现QTL位点。对共定位的SNP进行单倍型分析，有10个SNP能够将供试材料分为2种单倍型，且单倍型间的根系性状具有显著差异，同时，基于这些SNP开发KASP标记，筛选到与根系总体积及根系干重相关的2个KASP标记（XNR7143和XNR3707）。进一步挖掘共定位SNP位点上下游区间内的基因，筛选到12个可能与根系发育相关的候选基因，其中，TraesCS7A02G160600编码酰基载体蛋白合成酶，参与根系脂肪酸的合成；TraesCS1B02G401800编码突触融合蛋白，对植物重力向性具有重要作用；TraesCS7B02G417900编码醛脱氢酶，参与脱落酸的合成，从而调控作物根系发育。【结论】小麦根系性状在不同基因型间差异显著，在2个条件下同时检测到18个显著QTL位点，开发了2个根系分子标记（XNR7143和XNR3707），并筛选出12个与根系性状相关的候选基因。
【目的】及时、准确地作物分类制图是农情监测的重要依据。本研究基于双向长短期记忆网络模型探究深度学习技术在时间序列遥感作物分类与早期识别中的应用潜力。【方法】本文以黄河三角洲地区为例，以哨兵2号全年可用卫星影像为数据源，构建年时间序列NDVI数据集;采用循环神经网络构架，搭建针对结构化时序数据的双向长短期记忆网络模型（bidirectional long short-term memory，Bi-LSTM），开展遥感作物分类，并评估模型的泛化能力;通过输入不同长度时间序列遥感数据，探究满足一定制图精度条件下的作物最早可识别时间。【结果】作物年生长时序特征对于大多数作物遥感分类识别都具有较好的区分能力，基于年时间序列NDVI数据的Bi-LSTM模型作物分类总体准确率达90.9%，Kappa系数达到0.892。通过测试不同时间序列长度对作物分类的影响发现，对大多数作物来说，其分类精度随着数据时间序列长度增加而不断提高，冬小麦、水稻等作物在生长季早期即具有较为独特的分类特征，因而利用生长季早期的时间序列影像即可获得较高的制图精度，而棉花、春玉米等作物需要完整生长序列影像才能更好地保证分类精度。【结论】卫星影像时间序列蕴含的结构化特征信息可以有效地降低特定时段的作物光谱混淆;双向循环神经网络模型能够同时考虑前向和后向的时间状态信息，可以学习作物不同阶段的光谱变化特征，在水稻、棉花、春玉米等易混淆作物的识别上表现优异;模型能够有效地把握样本总体上的变化趋势，在农作物多分类任务中表现出较好的泛化能力和鲁棒性。本研究通过集成深度学习和遥感时间序列，为及时、快速的区域作物高精度制图提供了可行的思路。
【目的】近年来，油茶（Camellia oleifera）产业发展迅速，已成为中国四大油料之一。油茶良种不断涌现，但品质参差不齐，“同名异物、同物异名”等现象时有发生。建立油茶品种资源的单核苷酸多态性（single-nucleotide polymorphism，SNP）分子标记数据库，筛选重要SNP位点，开发油茶品种资源DNA指纹图谱，构建油茶品种资源的分子身份证，为品种鉴别、品种追溯等提供分子水平鉴别技术支撑。【方法】以221份普通油茶品种资源为材料，提取未成熟种子RNA，进行转录组测序。以二倍体南荣油茶基因组为参考，识别供试油茶品种资源的SNP位点并基因分型，利用SNP数据分析油茶群体及亚群的遗传多样性，分析SNP位点的观测杂合度、期望杂合度、多态信息含量（PIC）等信息，筛选核心SNP位点并采用Sanger测序验证，得到最优SNP位点组合后，结合品种资源基本信息构建油茶品种资源分子身份证。【结果】从油茶转录组中共检测到1 849 953个高质量SNP位点。群体遗传多样性分析发现，油茶群体观测杂合度为0.2966，期望杂合度为0.2462，固定指数为-0.2048，PIC为0.2073，最小等位基因频率为0.1648。参试群体的各亚群间遗传分化较小，存在较高的基因流，主要变异存在于亚群内。根据PIC、连锁不平衡衰退距离（LD）等参数从所有SNP位点中筛选出31个多态性高的核心位点，Sanger测序验证其中8个核心位点基因分型的准确率在91.36%以上。利用核心位点组成DNA指纹图谱，可区分出全部参试油茶品种资源。DNA指纹图谱结合油茶品种资源基本信息，构建成由66位数字组成的油茶品种资源分子身份证。【结论】依据SNP标记的PIC、LD等指标，筛选出31个核心SNP位点，精准区分全部供试油茶品种资源。将31个SNP位点所构建的油茶品种资源DNA指纹图谱与品种资源的起源、资源类型和亚群分布等基本属性信息相结合，构建了每份油茶品种资源唯一的分子身份证，并生成相应的条形码和二维码。
【目的】秸秆还田配施氮肥可以提高作物生产力，但在气候变化条件下，不同管理措施对夏玉米农田氮素利用存在很大的不确定性。明确在未来气候条件下秸秆还田与氮肥种类对夏玉米产量和土壤氨挥发的影响，以应对气候变化。【方法】利用DNDC模型预测未来不同情景下，秸秆还田和不同氮肥种类对关中地区夏玉米产量和土壤氨挥发的影响。通过田间土壤温度、水分、产量和土壤氨挥发累积量试验数据的验证，DNDC模型可以很好地模拟未来气候条件下不同处理的作物产量和土壤氨挥发累积量。【结果】模拟和实测结果均表明，在当前气候条件下秸秆还田会提高作物产量并促进土壤氨挥发，稳定性氮肥与普通尿素相比对产量无显著影响但会显著减少土壤氨挥发累积量。敏感性分析表明，作物产量与土壤氨挥发累积量均对施氮量最敏感。在RCP4.5排放情景下，单施稳定性氮肥（NF1）和单施尿素（NF2）分别在2050s—2090s和2070s—2090s产量显著降低，秸秆配施稳定性氮肥（SF1）和秸秆配施尿素（SF2）均在2050s—2090s产量显著升高；在RCP8.5排放情景下，单施稳定性氮肥（NF1）在2070s—2090s产量显著降低，单施尿素（NF2）产量无显著变化，秸秆配施稳定性氮肥（SF1）和秸秆配施尿素（SF2）均在2050s—2090s产量显著升高。单施稳定性氮肥（NF1）在RCP4.5排放情景下的2050s—2090s和在RCP8.5排放情景下2030s—2090s土壤氨挥发累积量与当前气候条件相比显著提高，其余各处理在不同排放情景下未来各时期土壤氨挥发累积量与当前气候条件相比均显著降低。【结论】DNDC预测结果表明，在关中地区未来气温和CO2浓度升高以及降水变化的气候条件下，秸秆还田配施稳定性氮肥会显著提高夏玉米产量并降低土壤氨挥发累积量，是最佳的高产减排农田管理方案，可为应对气候变化及合理使用秸秆和氮肥提供理论基础。
【目的】揭示柑橘果实囊衣发育和化渣性形成的规律，为改良柑橘果实化渣性品质提供理论依据。【方法】以‘爱媛30’杂柑、‘诺瓦’杂柑、‘兴津’温州蜜柑、‘园丰’脐橙、‘纽荷尔’脐橙、‘安江’香柚和‘江永’香柚等不同类型柑橘果实为材料，在细胞及生理生化水平通过比较不同类型柑橘果实囊衣的超微结构、发育过程中囊衣的发育规律，分析囊衣细胞壁主要生理生化指标。【结果】不同类型柑橘果实囊衣均表现出外侧面粗糙而内侧面光滑的特征；囊衣内侧面表面蜡质层明显，其下1—2层细胞排列整齐、细胞壁增厚，囊衣细胞排列致密度由内侧面向外侧面逐渐降低。内侧面蜡质层及其下1—2层细胞形态变化、排列特征的显现是囊衣发育成熟的标志。柚类果实囊衣最厚、化渣性最差，主要原因是其囊衣细胞层数多、细胞体积大、果胶含量高。果实发育过程中，不同柑橘类型果实在花蕾至落花期，其子房内部已分化出心室，未来形成囊衣的心室间隔细胞大小一致且排列紧密，尚无明显的囊衣细胞排列特征。随着果实的膨大及成熟，‘沙田柚’（Citrus grandis Osbeck cv. Shatianyou）果实囊衣发育成熟后细胞壁增厚期最长，厚度最厚且细胞层数多，果胶含量显著高于‘园丰’脐橙（Citrus sinensis Osbeck cv. Yuanfeng）和‘橘湘早’温州蜜柑（Citrus unshiu Marc. cv. Juxiangzao）；‘园丰’脐橙囊衣成熟后细胞壁增厚期较长、细胞层数中等，原果胶含量高于‘橘湘早’温州蜜柑；‘橘湘早’温州蜜柑囊衣成熟后细胞壁增厚期最短，厚度最薄、细胞层数最少。10月，温州蜜柑成熟时，‘沙田柚’‘园丰’脐橙和‘橘湘早’温州蜜柑的原果胶含量分别为364.22、208.48和165.39 mg·g-1，‘沙田柚’分别较其他两个品种高74.7%和120.2%。【结论】柑橘果实囊衣厚度、细胞层数和细胞壁增厚程度影响果实化渣性，果胶含量可以反映果实囊衣化渣性程度。
【目的】株高是玉米株型育种的重要目标性状之一，不仅与玉米籽粒的机械化收获及抗倒伏相关，也与玉米产量密切相关。因此，挖掘玉米株高QTL/基因并解析其功能具有重要的理论和育种价值，定位一个新的玉米矮秆基因ZmDLE1，阐明其生物学功能，为加速改良玉米的株型提供重要的理论依据和基因资源。【方法】利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（EMS）诱变甘肃省农业科学院作物研究所自育玉米骨干自交系LY8405，M2后代分离获得一个单基因调控隐性遗传的玉米矮秆低穗位突变体，M3、M4后代能稳定遗传，命名为dwarf and low ear mutant1（Zmdle1），通过与Mo17杂交构建F2分离群体，借助极端性状混池测序分析法（BSA-seq）及目标区段重组交换鉴定的方法，基于Mo17参考基因组对目标区段内的基因进行挖掘和功能注释，定位候选基因。【结果】开展了Zmdle1表型鉴定，突变体Zmdle1苗期表型与对照LY8405无显著性差异，成熟期植株株高和穗位高较LY8405分别降低87.2和55.4 cm，为35.0%和62.9%，差异极显著。细胞形态学观察表明，穗下节间数减少及节间细胞长度缩短是导致Zmdle1的株高和穗位高显著降低的主要原因。利用F2﹕3遗传群体，进行突变基因的遗传分析，后代野生型和突变体植株分离比例符合3﹕1（χ2=2.854），说明突变基因为细胞核遗传的单隐性基因。因此，根据BSA-seq结果，将候选基因ZmDLE1初步定位在玉米第1染色体Bin1.09-1.10区段约15 Mb区间内，进一步利用Mo17和Zmdle1重测序结果开发多态性分子标记，通过图位克隆手段精细定位目标基因，最终将候选基因定位到约600 kb大小区间，该区间内有16个候选基因。比对重测序数据，发现Zm00001d033231在第2 062位置碱基G变成A，导致氨基酸由甘氨酸变成丝氨酸，且转录水平表达比LY8405极显著降低，Zm00001d033234第223位置碱基由T变成C，导致第75位氨基酸由丝氨酸变成脯氨酸，转录水平无显著差异，通过对该候选区段群体关联分析及功能注释发现，Zm00001d033231和Zm00001d033234均与玉米生长发育相关。【结论】定位到第1染色体末端Bin1.09区段候选基因ZmDLE1，有效调控玉米株高和穗位高，精细定位缩小目标区段至600 kb，区间内Zm00001d033231与株高显著关联。
【目的】基于黄瓜基因组信息和转录组测序大数据，利用生物信息学手段，对黄瓜中DIR基因家族进行鉴定，并分析其在不同组织器官和胁迫响应过程中的表达模式，为后续深入研究黄瓜DIR基因的生物学功能奠定重要基础。【方法】基于已报道的DIR基因HMM模型文件，利用HMMER软件包的hmmsearch程序从黄瓜蛋白数据库中筛选出可能的DIR基因ID，并利用在线工具Pfam和SMART进行验证，最终确定黄瓜DIR家族基因。利用ExPASy、TBtools、GSDS、MEME、MEGA、MCScanX和Circos等工具分析黄瓜DIR基因家族成员的理化特征、染色体定位、基因结构、系统进化树和共线性。基于黄瓜在不同组织和胁迫响应下的转录组测序大数据，利用黄瓜V3版本基因组信息进行转录组分析，检索黄瓜DIR基因在不同转录组测序分析中的表达情况，利用TBtools软件绘制表达热图，分析黄瓜DIR基因在不同组织和胁迫响应过程中的表达模式。【结果】在黄瓜中鉴定到23个DIR家族基因，分布于7条染色体上，编码氨基酸个数在78—684，分子量8.70—73.82 kD；系统进化分析将黄瓜DIR基因家族划分为3个亚族，每个亚族中的基因结构和motif基本一致；共线性分析发现黄瓜中有12个DIR基因与拟南芥中的19个DIR基因存在27种线性关系，黄瓜中有12个DIR基因与水稻中的11个DIR基因存在19种线性关系，而黄瓜中另外8个DIR基因比较保守，既不与拟南芥中的DIR基因存在共线性，也不与水稻中的DIR基因存在共线性；组织特异性表达分析发现有些黄瓜DIR基因在根、茎、花、果实、叶片等所有组织器官中的表达量均较低或不表达，有些黄瓜DIR基因在所有组织器官中的表达量均较高，而有些黄瓜DIR基因只在特定组织中表达，但在其他组织中不表达或低表达，表明不同的黄瓜DIR基因具有组织特异性表达模式；黄瓜DIR家族基因在胁迫响应过程中的表达模式分析发现CsaV3_4G023490在黄瓜非生物胁迫和生物胁迫响应过程中均发生上调表达，表明该基因在黄瓜生长发育过程中发挥着重要作用。【结论】在黄瓜中共鉴定到23个DIR家族基因，分为3个亚族，每个亚族内的基因成员保守性高，不同亚族间的基因结构和蛋白保守结构域有所不同。黄瓜DIR基因在不同组织器官和胁迫响应下的表达模式具有差异性，协同调控了黄瓜的生长发育。
【目的】甘蔗白条病是影响甘蔗产业的一种重要细菌检疫性病害，选择抗病品种可有效降低病害的发生。了解甘蔗基因型的白条病抗性，规范抗性评价方法，为甘蔗白条病抗病种质资源的选育和利用提供依据。【方法】以桂糖46号分离得到的黄单胞菌株JG43菌株为接种病原，采用截头法人工接种于70个不同基因型的甘蔗上。通过蘸有细菌悬浮液（108 CFU/mL）的剪刀剪切甘蔗生长点上方，并用棉花吸取500 μL细菌悬浮液置于斜切面上。分别于接种后14、28、42、56和70 d，对每个甘蔗基因型的发病情况进行调查，计算发病率（incidence，IC）。根据甘蔗白条病严重度评判标准计算病情指数（disease index，DI）和病害进展曲线下面积（area under the disease progress curve，AUDPC）。利用SPSS 25.0软件分别进行方差分析、主成分分析和判别分析。其中，采用一般线性模型和类型Ⅲ的平方和模型进行方差分析，以IC、DI和AUDPC作为因变量，基因型、区组及接种后时间为固定因子。原始数据经过标准化（Z-score）处理后，通过KOM和Bartlett球体检验法进行主成分分析。运用DPS 9.50软件的WPGMA法，计算欧几里得距离（Euclidean metric）进行聚类分析。以聚类分析结果中的不同抗性等级作为分组变量，AUDPC、IC和DI作为自变量，根据Fisher准则进行判别分析，计算分类准确率。【结果】接种14 d，部分基因型叶片开始发病，出现1—2条铅笔状条纹;接种28 d，条纹数增多且逐步向边缘扩展;接种42 d，叶片黄化或白化症状从边缘逐步向叶脉扩展;接种56 d，叶片向内卷曲枯死;接种70 d时，发病严重的甘蔗整株枯萎死亡。方差分析发现，不同基因型（genotype，Gen）、接种后持续时间（days post-inoculation，Dpi)及其互作（Gen×Dpi）对IC、DI和AUDPC均具有极显著影响（P<0.01），其中，总方差的42%归因于接种后时间效应，表明不同接种时间甘蔗基因型的抗性反应存在显著差异。接种56 d，病害的发生达到相对稳定状态，这一时期的病害数据经平均值多重比较后能较好地进行甘蔗基因型间的抗性划分。判别分析与聚类分析的结果基本一致，将70个基因型分为5个不同抗病等级，包括高抗基因型15份、抗病基因型14份、中抗基因型15份、感病基因型11份、高感基因型15份。【结论】通过截头法人工接种进行甘蔗抗白条病鉴定时，以接种56 d基因型的IC、DI和AUDPC作为抗性鉴定评价指标，在聚类分析的基础上增加判别分析，可以提高试验结果的准确性。筛选出中蔗9号、中蔗4号、中蔗2号、GUC19、GUC8、云瑞03-103、云瑞05-649、云瑞05-182、云瑞05-367、云瑞89-159、福农11-601、福农09-4059、桂糖02-467、桂糖08-297、新台糖22号等15个高抗品种，可进一步用于甘蔗抗白条病育种研究。
【目的】干旱是甘蓝型油菜生长发育过程中一种常见的非生物胁迫，严重影响了其产量和品质。联合全基因组关联分析和转录组差异表达分析，筛选干旱胁迫条件下影响甘蓝型油菜籽粒含油量和蛋白质含量变化的候选基因，为解释干旱胁迫下甘蓝型油菜籽粒含油量及蛋白质含量的变化提供理论基础。【方法】利用旱棚盆栽方式模拟干旱胁迫环境，使用183份甘蓝型油菜构成的自然群体，于2019和2020年在模拟干旱胁迫条件下收获2年的籽粒，并进行籽粒含油量以及蛋白质含量的测定，将得到的表型数据与60K芯片的基因型数据（包含34 103个SNP）进行全基因组关联分析，同时，结合相同处理下花后不同干旱时间段（30、40和50 d）的籽粒转录组差异基因数据，筛选共有基因，并利用甘蓝型油菜和拟南芥数据库注释信息、已报道的相关文献和转录组差异基因表达水平鉴定与干旱胁迫下甘蓝型油菜籽粒含油量及蛋白质含量变化相关的候选基因。【结果】通过对2年间籽粒含油量和蛋白质含量的分析，发现材料重复性较好，干旱胁迫造成甘蓝型油菜籽粒的含油量下降，蛋白质含量上升；全基因组关联分析得出的最佳模型主要为一般线性模型下的Q或naïve模型，共检测出38个显著关联位点（P<1/31597或P<1/31278），主要分布在A03（6个）、A04（8个）和C03（8个）染色体，各位点分别对含油量和蛋白质含量变化的贡献率均超过10%，其中含油量变化位点最大贡献率为23.97%，蛋白质含量变化位点最大贡献率为22.21%。通过整合全基因组关联分析和转录组分析，筛选出256个共有基因，根据基因注释和文献报道鉴定出与干旱胁迫下含油量及蛋白质含量变化相关的25个候选基因，其中包含转录因子（如bZIP transcription factor GBF6、TALE transcription factor ATH1、MYB-like Domain transcription factor MYBD、NAC transcription factor ANAC029和ERF transcription factor ERF111）、相关激酶（如与油脂相关的蛋白激酶CIPK9、水分胁迫响应激酶PIP5K1和代谢相关激酶PFK7）、相关蛋白（如与油脂相关转运蛋白ABCA9、与蛋白相关的存储蛋白CRU3、胁迫响应蛋白HUP26和M10、叶绿体蛋白DG238和CP12）等，涉及生长发育、光合反应、物质运输等多个生物学过程。【结论】鉴定出25个相关候选基因，可能响应干旱胁迫，并影响油菜籽粒蛋白质和含油量的积累。
【目的】 鉴定大豆根特异性启动子及其最小调控片段,并利用启动子工程技术构建时空特异人工启动子并评价其在根腐病抗性中的应用价值,为大豆抗疫霉根腐病的遗传改良提供遗传元件。【方法】 通过分析大豆根、茎和叶片转录组数据,筛选在根中特异高水平表达的基因,克隆获得其启动子序列。根据顺式元件的分布位置构建截短载体,并驱动GUS报告基因在大豆发状根组织中超表达,筛选控制根特异性表达的核心片段。将获得的核心启动子片段与疫霉菌诱导启动子元件p4XD串联构建人工启动子驱动疫霉抗性相关基因GmNDR1在大豆发状根中超表达,分析转基因组织对疫霉菌抗性水平及目的基因在病原菌侵染过程中的表达水平。利用转基因本氏烟草从整株水平评价转基因材料对疫霉菌的抗性水平。【结果】 通过筛选发现6个大豆根特异性表达的PR1同源基因,其中,pGmPR1-9具有最高的启动子表达活性。PLACE在线预测发现其启动子区域含有大量的根特异表达相关顺式元件。对pGmPR1-9启动子进行截短试验,发现5′端截短片段L1、L2、L3、L4和L5均具有启动GUS表达活性,长度为166 bp的L5（-166—-1）片段具有全长启动子80%的活性,并可驱动GUS在转基因烟草根中特异表达;3个3′端截短片段R1、R2、R3和1个双端截短片段M1几乎检测不到GUS酶活性。p4XD-L5融合片段驱动GmNDR1在大豆发状根中超表达后可显著提高大豆发状根对疫霉菌的抗性,超表达发状根接种病原菌后发病程度和病斑长度显著低于对照,疫霉菌丝积累量在接种48 h时减少66.5%。GmNDR1在超表达组织中始终维持在高表达水平,在接种前,表达量是对照组织的39.2倍,接种后,表达量受疫霉菌侵染诱导进一步上调,并在36 h达到最高。GmNDR1在p4XD-L5::NDR1转基因本氏烟草根中的表达量显著高于茎和叶片,表现出明显的根部表达偏好性。超表达株系接种辣椒疫霉菌15 d后的株高、根长和鲜重显著高于对照,同时叶片萎蔫率和病斑长度显著低于对照植株。【结论】 鉴定获得一个大豆根特异性表达启动子及其核心序列,融合诱导性和组织特异性启动子核心元件的人工启动子p4XD-L5驱动抗性基因GmNDR1超表达,可显著增强转基因大豆发状根和本氏烟草对疫霉菌的抗病性。
【目的】 综合评价棉花品种（系）出苗期耐冷性，建立可靠评价模型，筛选鉴定指标，为耐冷品种选育鉴定提供简便有效的评价方法。【方法】 以200份陆地棉品种（系）为试验材料，设恒定低温、昼夜变温和适宜温度3个处理，测定其出苗率、下胚轴长、根长、百粒重等指标，采用耐冷系数差异分析、频次分析、降幅分析、主成分分析、聚类分析和多元回归分析等方法，对群体进行耐冷型划分，并建立耐冷性评价模型和确定鉴定指标。【结果】 各指标在适宜温度下变异幅度较小，变异系数为3.12%—18.89%，各品种（系）出苗率在85.00%以上，具有较高的生活力，可用于后续耐冷性分析。在低温胁迫下群体内各指标变异幅度增大，为7.14%—108.33%，在恒定低温和昼夜变温下，变幅最大的指标依次为根长和萌发指数。主成分分析将14个低温相关指标和百粒重转换为6个相互独立的综合指标，代表了全部数据74.98%的信息量。利用隶属函数法计算综合耐冷评价值（D），并对其进行聚类分析，按照耐冷性强弱将200份陆地棉品种（系）划分为5类，第Ⅰ类群属于强耐冷型共2份，第Ⅱ类群属于耐冷型共42份，第Ⅲ类群属于中耐冷型共69份，第Ⅳ类群属于较敏感型共83份，第Ⅴ类群属于敏感型共4份，其中，新陆中16号为耐冷性最强的品种。采用多元回归分析方法，建立棉花出苗期耐冷性预测模型为Y=-4.10+0.58X4+0.40X14+0.32X1+0.22X5（R2=0.92），筛选出4个耐冷性鉴定指标，分别为恒定低温下的棉苗总长、出苗率、干物重和昼夜变温下的萌发率。田间早播试验中各品种（系）的出苗率，与室内试验结果基本一致。【结论】 采用恒定低温和昼夜变温处理结合多元统计分析方法对棉花出苗期耐冷性评价是可行的，恒定低温下的棉苗总长、出苗率、干物重和昼夜变温下的萌发率，可作为鉴定指标。
【目的】分析北方不同抗寒性甘蓝型冬油菜在低温环境中气孔运动的特征，明确抗寒性与气孔运动的关系，为解析强冬性甘蓝型冬油菜抗寒机理、培育强抗寒性品种提供依据。【方法】以14个甘蓝型冬油菜品种为材料，测定半致死温度、低温条件下的生理指标判断抗寒性差异，同时测定24℃处理12 h、0℃处理1 h和0℃处理12 h六叶期植株叶片下表皮的12个气孔指标。通过相关性分析筛选与抗寒性评价指标显著相关的气孔评价指标。【结果】依据半致死温度测定结果鉴定参试品种的抗寒性为gau-1（-8.06）>gau-24（-7.83）>gau-30（-7.58）>gau-39（-7.44）>ts309（-7.28）>ts312（-7.08）>nts158（-6.81）>npz269（-6.62）>天油14号（-5.98）>16-2444（-5.4）>17-2251（-5.13）>天油2266（-4.8）>天油2238（-4.6）>天油2288（-4.38）。依据生理指标综合评价值评价的抗寒性结果为gau-1（0.990）>gau-24（0.876）>gau-30（0.693）>gau-39（0.644）>ts309（0.534）>ts312（0.463）>nts158（0.439）>npz269（0.388）>天油14号（0.352）>16-2444（0.307）>17-2251（0.282）>天油2266（0.236）>天油2238（0.126）>天油2288（0.000）。以半致死温度测定的抗寒性与以生理指标综合评价结果一致。12个气孔运动相关指标在低温处理后有明显变化。相关性分析表明，常温下及0℃处理1 h后12个气孔指标与半致死温度相关性不显著，0℃条件下处理12 h后气孔孔隙长、气孔孔隙面积、气孔孔隙周长、气孔器长、气孔器面积、气孔器周长和气孔关闭率与抗寒性显著相关，半致死温度与气孔综合评价值Z显著相关，相关系数为-0.572。【结论】低温处理可显著影响甘蓝型冬油菜的气孔运动，且随低温处理时间的延长气孔趋向关闭的特征更为明显。同时，不同感温性品种其气孔的相对变化差异大，抗寒性较强的品种在低温处理后气孔保持张开的能力更强。
【目的】 解析高粱育种材料的表型性状变异规律和遗传多样性，探讨育种材料的综合评价方法，筛选高粱优异种质，为高粱种质创新与新品种选育提供重要依据。【方法】 以263份不同来源的高粱种质为供试材料，2015—2016年在山西榆次对其17个表型性状进行鉴定，采用Shannon-Wiener's多样性指数计算表型性状的遗传多样性，综合运用相关分析、主成分分析、聚类分析和逐步回归等方法对高粱种质进行综合评价，并根据综合评价F值及目标性状筛选出高粱优异种质。【结果】 263份高粱育种材料具有较高的遗传多样性，不同性状的多样性指数分布范围为0.497—2.075，其中，穗形的多样性指数最小，穗柄长的多样性指数最大。不同年份7个数量性状的变异系数有所变化，变幅最小的是生育期，其次是穗长；变幅最大的是单穗粒重，其次是茎粗。育种材料综合评价表明在累计贡献率高于80%时，共发现11个主成分；利用隶属函数法计算表型综合值（F值），高粱育种材料的表型性状综合值（F值）平均为0.464，恢复系L28的F值最高（0.581），保持系72B/DORADO双的F值最低（0.330）。通过逐步回归建立了12个性状（主脉色、穗型、穗形、芒性、颖壳包被度、粒形、株型、茎粗、穗长、单穗粒重、千粒重和生育期）作为自变量的回归方程，可以作为高粱育种材料表型性状的综合评价指标。基于F值进行聚类，将263份供试材料分为6个类群，其中，第Ⅳ类群的33份材料农艺性状优良，平均F值最高，可作为材料创新及杂交育种的亲本材料。【结论】 参试高粱种质表型性状遗传变异较为丰富，遗传多样性高，采用多元统计分析方法综合评价高粱种质是可行的；筛选出优异种质33份。
【目的】 通过分析1998—2021年间我国人感染H9N2亚型禽流感病例的发病时间、所在省份、年龄和性别等信息,明确H9N2亚型禽流感病毒的流行病学特征;通过分析人源H9N2亚型禽流感病毒的基因特征,阐明人源H9N2亚型禽流感病毒的遗传演化规律;为H9N2亚型禽流感病毒跨种间传播的预警和防控提供数据支撑。【方法】 基于流感基因数据库、病例报道和文献资料,获得1998—2021年我国人感染H9N2亚型禽流感病毒的病例信息和毒株序列数据。从时间、空间、性别和年龄的分布对感染病例进行分析,明确人源H9N2亚型禽流感病毒感染的流行病学特征。通过DNASTAR中的MegAlign软件对人源H9N2病毒的各基因片段的核苷酸序列进行同源性分析,利用MEGA7.0软件构建系统进化树和分析病毒蛋白关键位点,揭示遗传演化趋势和病毒蛋白关键氨基酸位点的变异情况。通过GISAID网站下载2019—2021年间我国H9N2亚型禽流感病毒的核苷酸序列,利用mafft比对后在MEGA7.0中查看人源与禽源H9N2病毒关键氨基酸位点的突变差异,揭示当前人源和禽源H9N2病毒可能引起的风险。【结果】 1998—2021年我国人感染H9N2亚型禽流感病毒病例共71例,从空间分布分析,病例分布于16个省市,其中91.55%的病例来自于南方12个省市;从时间分布分析,2013年以后,我国报道的感染病例呈增长趋势,2013—2021年累计感染病例数占总病例数的61.97%;从性别和年龄分布分析,男、女性别比为 1﹕1.68,感染病例主要见于幼儿和少儿,占总病例的74.14%。对人源H9N2病毒进行基因组比对分析,发现这些病毒均属于欧亚分支,但是这些病毒各基因片段的核苷酸序列同源性差异较大,HA、NA、PB2、PB1、PA、NP、M和NS的同源性分别为75.3%—100%、80.1%—100%、78.7%—100%、82.5%—100%、72.6%—100%、74.1%—100%、65.5%—100%、82.0%—100%;22株具有完整基因片段的病毒分为8个基因型,2003、2008和2013年的基因型与1999年的基因型有明显差异。1998—2021年共有42株人源H9N2病毒株上传HA序列,其中有38株病毒的HA蛋白发生Q226L的突变;共有30株人源H9N2病毒株上传PB2序列,其中9株病毒的PB2蛋白发生E627V突变,1株病毒的PB2蛋白发生E627K突变;1株病毒的PB2蛋白的701位点发生D701N突变,共有31株人源H9N2病毒株上传 NS与M序列,NS1蛋白的42位点均为S,M1蛋白的30和215位点的氨基酸分别为D和A。2019-2021年人源H9N2病毒的HA蛋白183与190位点、NS1蛋白42位点均发生突变,人源与禽源H9N2病毒的PB2蛋白701位点均未发生突变。【结论】 自2013年以来,我国人感染H9N2亚型禽流感病例数量呈增长趋势,且具有显著的地域、年龄和性别差异。1998年至今,人源H9N2病毒的基因同源性差异较大,不同分支间病毒基因重排频繁,形成了复杂的基因型,提示H9N2亚型禽流感病毒在不断地进化。人源H9N2病毒的关键氨基酸位点出现突变,且在2019—2021年人源比禽源H9N2病毒的关键位点突变率高,提示H9N2亚型禽流感病毒的跨种感染人的潜力逐渐增强。该结果丰富了对人源H9N2病毒认知,为H9N2亚型禽流感病毒防控提供参考。
【目的】 为明确机插和机直播下优质双季晚籼稻产量和稻米品质的差异,以及两种方式下适宜品种类型的选择标准。【方法】 本试验以早熟晚籼、中熟晚籼、偏迟熟晚籼、迟熟晚籼和过迟熟晚籼5种不同类型优质晚籼稻品种为材料,采用机插和机直播两种种植方式,对各类型优质晚籼稻产量和品质特征进行比较研究。【结果】 （1）与机直播相比,优质晚籼稻在机插条件下结实率和群体颖花数显著提高,千粒重也有所提高,最终产量显著提高。机插条件下中熟晚籼产量最高,偏迟熟晚籼其次,而机直播条件下早熟晚籼产量最高,中熟晚籼其次。（2）对于稻米品质,与机直播相比,机插条件下各类型优质晚籼稻品种的糙米率、精米率与整精米率均显著提高,加工品质改善,但垩白粒率、垩白度增加,外观有所变劣。机插优质晚籼稻胶稠度、崩解值与食味值显著提高,直链淀粉含量显著降低,蒸煮食味品质提高。两种方式下糙米率、精米率、整精米率均以中熟晚籼最高,其加工品质最优;垩白粒率、垩白度在品种类型间表现为过迟熟晚籼<迟熟晚籼<偏迟熟晚籼<中熟晚籼<早熟晚籼;对于机插优质晚籼稻,偏迟熟晚籼的蒸煮食味和营养品质最优,其次是中熟晚籼。对于机直播晚籼稻,中熟晚籼的蒸煮食味和营养品质最优,早熟晚籼也有较高的食味值。（3）精米率和整精米率与齐穗后20 d的日平均温度显著正相关,垩白粒率、垩白度与日平均温度和日最高温度均值显著正相关,食味值与齐穗后20 d日平均温度、日最高温度均值显著正相关。【结论】 对于双季稻区优质晚稻品种的选择,综合稻米产量和品质来看,机插宜选择中熟晚籼和偏迟熟晚籼,从注重食味角度,重点考虑偏迟熟晚籼品种;机直播宜选择早熟晚籼,也可适当考虑中熟晚籼获得最佳品质。
【目的】通过研究黄淮平原潮土区不同轮耕模式下小麦各生育时期土壤养分、微生物量碳氮和酶活性的动态变化，为该地区筛选适宜的耕作制度提供理论依据。【方法】采用大田小区试验，在2016—2019年小麦季设置5个轮耕模式：（1）连续旋耕（RT-RT-RT）;（2）深耕-旋耕-旋耕（DT-RT-RT）;（3）深耕-旋耕-条旋耕（DT-RT-SRT）;（4）深耕-条旋耕-条旋耕（DT-SRT-SRT）;（5）深耕-条旋耕-旋耕（DT-SRT-RT）。3年为一个周期，在3年周期的第3年即2019年小麦返青期（GS）、拔节期（JS）、灌浆期（FS）和成熟期（MS）采集0—40 cm土层土壤样品，测定并分析土壤碱解氮（AN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）、微生物量碳（SMBC）、微生物量氮（SMBN）及脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性。【结果】整个小麦生育期所有土壤指标均随土层加深而降低。相对于RT-RT-RT，深耕基础上配合旋耕或条旋耕对20—40 cm土层速效养分的提升效果明显高于0—20 cm土层，但均显著影响两土层中土壤微生物量和酶活性。小麦主要生育时期不同处理下各土壤指标的动态变化趋势与作物的生长和需肥规律基本一致。随着小麦生育期的推进，土壤AP、AK、SMBC、SMBN和脲酶、中性磷酸酶活性均呈“增加—降低—增加”的变化趋势，其中在拔节期达到最大峰值，而蔗糖酶活性则表现为逐渐增加的趋势。在0—20 cm土层，拔节期DT-SRT-RT处理的AN、AP和AK含量显著高于RT-RT-RT处理，其值分别为91.74、27.17和139.81 mg·kg-1。不同轮耕模式及土层深度显著影响AN及AP的含量;而小麦生育时期、不同土层和各轮耕模式等因素均能显著影响AK的含量，但各因素之间的交互作用不明显。在整个生育期，DT-RT-RT、DT-SRT-RT处理0—40 cm土层的SMBC、SMBN含量较高。而相较于RT-RT-RT处理，DT-SRT-RT处理则显著提高了土壤脲酶、蔗糖酶及中性磷酸酶活性，其增长率分别为3.79%—27.69%、12.29%—36.10%和8.61%—35.91%。小麦生育时期、不同土层深度和轮耕模式等因素显著影响土壤微生物量和酶活性，但三者对微生物量氮含量以及蔗糖酶、中性磷酸酶活性的交互作用不显著。各耕作处理2019年的小麦季产量显著高于RT-RT-RT处理，其中以DT-SRT-RT处理的产量最优，为6 557 kg·hm-2。【结论】黄淮平原不同轮耕模式中，深耕-条旋耕-旋耕提高了土壤速效养分、微生物量碳氮含量及土壤酶活性，保障了小麦产量。
【目的】通过分析不同灌水量处理对葡萄果实品质指标、香气组分积累、香气物质合成相关基因表达影响的差异，确定灌水模式与鲜食葡萄感官品质形成间的关系，为限根栽培葡萄最佳灌水量的确定提供参考。【方法】以鲜食葡萄‘阳光玫瑰’为试材，设置对照组CK、轻度水分亏缺组（DI-1）、重度水分亏缺组（DI-2），系统比较不同灌水量对葡萄果实外观形态指标、色泽指标、香气组分、萜烯合成相关基因表达水平等的影响。【结果】灌水量影响葡萄果粒的形态与质地特征，采收期时葡萄果粒的纵径并未受到灌水量的显著影响，而亏缺灌溉组果粒的横径、单粒重显著降低（P<0.05）。葡萄果肉的硬度也受到亏缺灌溉的影响而下降，特别是DI-2组，葡萄果肉硬度明显低于其他处理组。亏缺灌溉组DI-1、DI-2的葡萄果实中葡萄糖含量显著高于对照处理，重度亏缺组DI-2果糖含量显著高于其他处理，而轻度的亏缺灌溉（DI-1）并未对葡萄果实的可溶性固形物、可滴定酸含量产生显著影响。亏缺灌溉处理下葡萄果皮中叶绿素、类胡萝卜素含量均出现降低，DI-2组果皮中叶绿素与类胡萝卜素含量的比值最低。灌水量影响到葡萄果实中香气组分的积累，对于萜烯类物质，轻度亏缺灌溉DI-1处理的果实中柠檬烯、水芹烯、α-蒎烯、γ-松油烯、（E）-β-罗勒烯、萜品油烯、(E)-呋喃氧化芳樟醇、芳樟醇、二氢芳樟醇、α-萜品醇、香茅醇、橙花醇、香叶醇等组分的含量最高，DI-1处理的果实中萜烯类物质总量也最高，DI-2组中萜烯类物质含量次之，而对照组最低。由酯类物质总量来看，DI-1组中酯类物质含量最高，对照组次之，而DI-2组含量最低；由醛类物质总量来看，轻度亏缺灌溉组DI-1中醛类物质明显低于照组与DI-2组；由高级醇类物质总量来看，DI-1组含量最高，DI-2组含量次之，对照组含量最低。不同灌水量条件下萜烯合成相关基因的响应程度与表达趋势存在差异，VvDXS1、VvDXS2、VvDXR、VvDHR、VvPNLinNer1、VvCSLinNer、VvGwbOci、VvCSbOci、VvGwGer等基因均能响应水分亏缺而上调。【结论】综合果实中香气组分的积累量与感官品质，轻度水分亏缺（60%—70%田间最大持水量）更能促进‘阳光玫瑰’葡萄果实香气品质的形成，有助于提高果实的商品价值。
【目的】 探索芝麻不同种之间的杂交亲和性,分析其杂种的生物学特征,为芝麻野生种种质资源高效利用提供依据。【方法】 以芝麻栽培种豫芝11号（S. indicum,2n=26）和S. latifolium（2n=32）、S. calycinum（2n=32）、S. angustifolium（2n=32）、S. radiatum（2n=64）等4个野生种为亲本材料,采用双列杂交方法,通过田间人工授粉配置不同种间组合;结合胚拯救方法获得种间杂种F1。根据杂交结蒴率比较组合杂交亲和性;在盛花期和成熟期观察杂种植物学性状特征,利用Alexander染色法进行花粉粒育性鉴定。通过根尖细胞染色体涂片明确杂种染色体数目及特征。选用自主筛选的胡麻属特异多态性SSR引物,分析种间杂种分子标记差异。【结果】 配置了5个芝麻种间的20个正、反交组合,共授粉2 091朵花,获得杂交蒴果370个。发现以染色体数目多的种为母本更易获得远缘杂交蒴果。5个芝麻种之间杂交亲和性的变化范围为1.18%（S. radiatum×S. calycinum）—63.33%（S. calycinum×S. angustifolium）。共有9个杂交组合获得杂种F1种子,F1植株的花粉败育率为35.21%—100.00%,其中,S. calycinum与S. angustifolium杂交组合F1的可育株比例最高,为87.68%。杂种F1在株高、株型等性状方面均表现出明显的超亲优势。栽培种与各野生种的正反交杂种F1在叶型、花型和花色表现出双亲的局部特征。栽培种芝麻（n=13）与具有n=16染色体组型的3个野生种的杂交亲和性依次为S. angustifolium>S. calycinum>S. latifolium;野生种S. radiatum（n=32）与n=16染色体组的3个野生种的亲和性依次为S. calycinum>S. angustifolium>S. latifolium。在5个种中,野生种S. calycinum与S. angustifolium的亲缘关系相对最近。获得的部分杂种植株根尖细胞染色体数目观察显示,杂种的染色体数目与理论值一致。利用3对多态性SSR引物对F1植株的分子鉴定结果显示,真杂种比例为99.66%。杂种染色体核型和特异SSR标记结果显示出胡麻属不同种的遗传特征差异。【结论】 胡麻属5个种之间的杂交亲和性差异显著,种间杂交后代杂种优势明显;S. calycinum与S. angustifolium的亲缘关系相对最近,可用于芝麻优异种质创制和远缘杂交育种研究;其他种间杂交存在着生殖隔离障碍,可采用胚拯救、分子标记利用等手段加强芝麻野生资源利用。
【目的】渍水胁迫是影响长江中下游麦区小麦产量提高的主要逆境因子之一。提高小麦耐渍性是实现该区域小麦稳产和增产的重要目标。本研究从植株光合色素含量、光合机构稳定、植株抗氧化能力等角度，明确二氢卟吩铁提高小麦对开花期渍水胁迫耐性的生理机制，为小麦抗渍栽培提供理论和技术支撑。【方法】以扬麦16为材料，通过设置开花期、灌浆期喷施3个浓度（0.0875、0.126、0.194 mmol·L-1）的二氢卟吩铁，筛选能够显著提高小麦产量的二氢卟吩铁适宜使用时期和浓度，在此基础上研究二氢卟吩铁施用对开花期渍水胁迫下小麦耐性的影响。【结果】与对照相比，不同浓度二氢卟吩铁在开花期喷施对小麦的增产幅度高于灌浆期喷施处理。研究发现开花期喷施浓度为0.126 mmol·L-1二氢卟吩铁处理（A2）可显著提高小麦花后干物质积累量，通过提高千粒重，增加籽粒产量。基于此探究二氢卟吩铁对小麦耐渍性的影响。开花期渍水胁迫显著降低了小麦叶片叶绿素含量、净光合速率和花后干物质积累量与转运率，导致籽粒产量下降。但在渍水胁迫下与未喷施处理相比，开花期喷施浓度为0.126 mmol·L-1二氢卟吩铁（AW2）处理表现出较高的光合色素含量、光系统Ⅱ稳定性、净光合速率，并且提高了抗氧化酶活性，降低了O2-产生速率、H2O2含量，降低了丙二醛含量积累，减轻了渍水胁迫导致的细胞膜脂过氧化伤害，有效缓解了渍水胁迫导致的小麦减产。【结论】开花期喷施0.126 mmol·L-1二氢卟吩铁可显著提高小麦产量，并通过减缓开花期渍水胁迫下植株衰老进程，减轻对光合机构损伤、增强抗氧化酶活性，减轻细胞膜脂过氧化伤害，提高小麦叶片光合能力，降低了减产幅度，增强小麦对渍水胁迫的耐性。
