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】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】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。
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。
【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】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。
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】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】 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】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。
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。
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。
本研究系统梳理了我国盐碱地开发而引发的生态问题，包括次生盐渍化、地下水大漏斗形成、湿地萎缩及功能退化、自然植被减少和治理成本与污染风险较高等。明确了盐碱地综合利用的技术发展路径，涵盖系统治理新思路下的分类施策、生态化治理新要求下的节约治理、地种互促新路径下的双向发力以及大食物观新动向下的特色农业四大方向。在此基础上，提出了统筹加强盐碱地综合治理的总体部署，重点推进盐碱化耕地的分区分类治理改造，建立协同创新体系；加快突破盐碱地综合治理与持续利用的基础理论与关键技术，打造盐碱地分级利用模式；支撑盐碱地后备资源和盐碱耕地综合利用试点，推动盐碱地特色农业发展，加快培育盐碱地新质生产力等相应战略对策。本研究可为我国盐碱地综合利用生态保护提供理论依据和战略支撑。
【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】 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。
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】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。
【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】粒型是影响稻米产量和品质的重要农艺性状，其发育受籽粒三维形态（粒长、粒宽、粒厚）的协同调控。鉴定和克隆粒型调控基因，可丰富水稻籽粒发育调控的分子机理，为水稻高产分子设计育种提供理论基础和基因资源。【方法】从粳稻品种南粳9108的甲基磺酸乙酯（EMS）诱变突变体库中筛选获得一个稳定遗传的粒型突变体sgd13（small grain and dwarf 13）。通过对突变体的籽粒形态、千粒重、结实率、单株产量、株高、穗长等表型进行统计。利用石蜡切片、扫描电镜分析颖壳和茎秆的细胞数目及大小变化。sgd13分别与南粳9108正反交进行遗传分析。利用sgd13与南粳9108构建的F2群体，通过BSA-seq技术进行基因定位。使用SWISS-MODEL网站预测野生型和突变体蛋白的三维结构。【结果】sgd13籽粒显著变小变窄，粒长减少19.98%，粒宽减少7.81%。与WT相比，sgd13的株高、穗长、单株产量明显降低。sgd13节间数目与WT没有明显差异，但其第1、2、3和6节间长度均变短。经细胞学分析，发现sgd13的颖壳和茎秆细胞变小、变少，表明sgd13可能通过调控细胞分裂与扩张影响器官发育。遗传分析证实，该性状受单隐性核基因控制，通过BSA-seq将候选基因定位为LOC_Os01g52550，该基因编码三磷酸腺苷（ATP）结合盒（ABC）转运蛋白。ABC转运蛋白包含2个典型的核心结构域：高度保守的核苷酸结合结构域（NBD）和不太保守的跨膜结构域（TMD）。在sgd13突变体中，其基因外显子区域发生单碱基替换（T→A），此突变恰好位于NBD结构域。这一单碱基替换直接导致编码的氨基酸由谷氨酸（E）变为天冬氨酸（D）。由于谷氨酸与天冬氨酸在侧链结构和化学性质上存在差异，这种改变极有可能影响SGD13蛋白质的空间结构，进而干扰其正常功能，最终导致突变体sgd13产生独特的表型。遗传互补试验表明，导入野生型LOC_Os01g52550可使sgd13的粒型恢复至野生型水平。【结论】sgd13突变表型受一对单隐性核基因控制，为LOC_Os01g52550突变所致。该基因外显子区的T→A突变导致NBD结构域的谷氨酸变为天冬氨酸，影响了蛋白的三维结构。
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】小麦淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉构成，长期食用精加工的精制面粉制品，会增加患糖尿病等慢性病的风险，而食用抗性淀粉含量高的面粉则对调节人体血糖水平具有积极作用，鉴于抗性淀粉和直链淀粉之间一般呈正相关关系，因此，提高小麦种质中直链淀粉的含量为品质改良育种研究奠定基础。【方法】选取淀粉分支酶（starch branch enzyme）TaSBEIIb中4个SBE基因片段，成功构建TaSBEIIb-dsRNA高效表达载体，并基于培养基组分进行梯度优化，显著提升dsRNA的产量。基于此，通过叶面喷施，探究裸露dsRNA及纳米载体壳聚糖季铵盐（hydroxypropyltrimethyl ammonium chitosan chloride，HACC）包被的dsRNA对小麦淀粉代谢的调控效应；借助小麦幼苗培养系统，观察dsRNA喷洒后对小麦幼苗中直链淀粉含量的影响，以及淀粉相关基因的表达情况；进一步借助大田试验，分析dsRNA喷雾对小麦成熟籽粒中直链淀粉含量的影响；利用壳聚糖季铵盐包被的dsRNA，探究包材对dsRNA保护和对小麦成熟籽粒中直链淀粉含量的影响。【结果】成功构建了4个表达dsRNA的重组质粒pRNAi-TaSBE1—pRNAi-TaSBE4；优化后的发酵培养基使dsRNA的产量从26.54 mg·L-1提高至50.65 mg·L-1，相较于初始培养基提高了91%；dsRNA喷雾后干扰了目标基因的表达，其中，TaSBEIIb1片段在第7天的干扰效率最高，4个片段干扰后，TaSBEIIb的表达量平均降低47.73%；同时，TaSBEIIb的干扰也影响了淀粉合成通路中其他基因的表达，包括TaSSII、TaSSIV和TaSBEIIa1，分别在第3、7和3天影响效率最高，其表达水平分别平均降低54.53%、59.94%和47.64%；2023年田间试验表明，裸dsRNA喷洒使小麦籽粒直链淀粉含量在处理后7 d提升17.2%—36.5%，但在小麦成熟期效果衰减至0.2%—8.3%；2024年田间试验中，多次喷施裸dsRNA和壳聚糖季铵盐包被的dsRNA均能使小麦成熟籽粒中直链淀粉含量从27.72%提高至30.37%，相较于对照提升约10%。【结论】外源喷洒TaSBEIIbs-dsRNA具有提升淀粉中直链淀粉含量的作用。
【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。
【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】稻瘟病严重危害水稻的安全生产。由于稻瘟病菌的高度变异特性，以及当前水稻育种亲本的遗传背景狭窄，使得当前水稻稻瘟病抗性的遗传改良进展缓慢。利用种质资源鉴定稻瘟病抗性基因位点，有助于水稻稻瘟病抗性的遗传改良。【方法】利用已测序的265份籼稻品种（包括120份国际资源品种和145份华南地区栽培品种）进行田间稻瘟病抗性鉴定，通过全基因组关联分析鉴定稻瘟病抗性QTL，分析稻瘟病抗性QTL不同单倍型对稻瘟病抗性的效应，结合水稻基因组注释对新鉴定的稻瘟病抗性QTL进行候选基因分析。【结果】田间抗性评价筛选出穗瘟抗性和叶瘟抗性均高抗的材料47份，包括18份国际资源品种和29份华南地区栽培品种。全基因组关联分析共鉴定到9个稻瘟病抗性QTL，分布在水稻第1、5、6、11和12染色体上，其中，有4个QTL与前人研究报道的稻瘟病抗性基因共定位，有5个QTL为新鉴定位点。这9个QTL峰值SNP的等位变异衍生的不同单倍型材料的稻瘟病抗性存在差异，其中8个QTL的高抗性单倍型在华南地区栽培品种中的分布高于国际资源品种，只有qPB11的高抗性单倍型在华南地区栽培品种的分布频率（1%）低于其在国际资源品种的分布频率（16%）。在新鉴定QTL的候选基因分析中，挖掘到4个编码NBS-LRR抗病蛋白和4个编码NB-ARC结构域蛋白的候选基因，在第11染色体27.22—27.35 Mb的区间内成簇分布。【结论】华南地区栽培品种比国际资源品种具有更强的稻瘟病抗性。qPB1-1、qPB1-2、qPB1-3、qPB5、qPB6、qPB12-1和qLB12/qPB12-2的高抗性单倍型在华南地区栽培品种的遗传改良过程中受到选择。qPB11候选区间内有编码NBS-LRR抗病蛋白和NB-ARC结构域蛋白的基因，有可能为新的稻瘟病抗性基因。
【目的】为满足人口增长和环境变化带来的粮食需求增长，需要不断培育高产、优质和多抗的品种。高效创制具有丰富遗传背景和遗传多样性的新种质，为培育兼顾多个优良性状的新品种提供参考。【方法】利用三明显性核不育材料简化杂交程序，选择多个地缘关系较远的优异亲本与之杂交，聚合多个优良性状。针对遗传基础窄、分子标记应用难度大等问题，通过S221先后与09598、鄂中5号、源丰占、云香软等材料连续杂交，在最后一次杂交后代中选择可育株，用系谱法结合耐热分析、米质分析及抗稻瘟病筛选等培育新品种。提取F10系列株系中的60个中选单株及4个亲本DNA，设计目标位点引物，通过PCR捕获目标DNA片段，并进行测序，最后进行目标位点的基因型分析。运用SLYm1R高密度水稻全基因组SNP芯片进行功能基因分析。【结果】基因型分析以碱基替代率的大小来分析其亲缘关系的远近或相似度。亲本材料鄂中5号、云香软与其他亲本的关系较远，09598与源丰占的关系较近；创新获得的3个株系群之间的碱基替代率分别为0.0099545（170531-170532）、0.0338213（170531-170533）和0.0371913（170532-170533），而在各个株系内部，碱基替代率均为0，表明3个株系群之间有差异，但各株系内的遗传没有差异，通过加代扩繁分别形成新的种质，分别命名为ZY531、ZY532和ZY533。功能基因分析结果显示，ZY532系列种质的功能基因分别来源于4个亲本，聚合了多个亲本的优异基因，如Os-MOT1;1来源于云香软，可减少钼积累等非生物胁迫；Bph3来源于09598和鄂中5号，可增强褐飞虱的抗性；OsGSK2来源于09598、源丰占和云香软，可使中胚轴长度增长适宜直播；Badh2来源于云香软，使稻米具有香味；多个抗稻瘟病基因来源于不同亲本，也可以聚合到创新资源中，使其获得较好的稻瘟病抗性。ZY532米质优、稻瘟病抗性好，耐热性强，配制的杂交组合耐热性达到3级。【结论】利用三明显性核不育材料可有效聚合多个优良基因，但同时造成的遗传背景复杂，会延长育种周期，结合高通量SNP标记检测，可快速筛选出稳定的株系和更多的类型，既拓宽了遗传基础又提高了育种效率，可高效创制兼顾多个优良性状的新种质。
【目的】针对西北干旱灌区青贮玉米生产中不合理的水肥施用导致产量不稳定及品质下降等问题，探讨减量灌水结合有机无机肥等氮配施对青贮玉米产量和品质的影响，为西北灌区青贮玉米的高产优质栽培技术筛选出适宜的水肥管理模式。【方法】于2021—2022年，在甘肃农业大学绿洲农业试验基地开展基于双因素裂区设计的大田试验研究。主区为2个灌水水平，分别为I1（常规灌水量减量20%，324 mm）、I2（常规灌水量，405 mm），采用滴灌方式灌溉；裂区为5个不同的施肥处理，分别是F1（全施化学氮肥）、F2（75%化学氮肥与25%有机肥混合施用）、F3（50%化学氮肥与50%有机肥混合施用）、F4（25%化学氮肥与75%有机肥混合施用）、F5（全施有机肥）。分析不同水肥管理模式对青贮玉米产量、籽粒品质及秸秆品质的影响，并采用因子分析对青贮玉米的产量和品质进行综合评价。【结果】单一减量灌水会造成青贮玉米产量和品质的降低，有机无机等氮肥配施有利于增强减量灌水条件下青贮玉米产量和品质协同提升的潜力，其中以减量20%灌水结合75%化学氮肥+25%有机肥配施（I1F2）优势突出。I1F2可显著提高青贮玉米鲜草和干草产量，与常规灌水结合全施化学氮肥（对照，I2F1）相比鲜草与干草产量分别提高9.9%与12.7%。同时，I1F2仍可保持青贮玉米较高的籽粒与秸秆品质。与I2F1相比，I1F2籽粒蛋白、脂肪含量分别提高17.4%、20.5%，必需氨基酸含量（苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸和甲硫氨酸含量）分别提高17.4%、13.9%、19.4%、17.9%、23.1%、30.0%、44.5%和22.0%。I1F2较I2F1秸秆粗蛋白、粗脂肪和可溶性糖含量分别提高13.9%、19.1%和15.6%，中性洗涤纤维含量降低13.5%，进而相对饲用价值提高14.0%。通过因子分析发现，I1F2具有最高的综合适应性指数，有利于青贮玉米增产提质。【结论】减量20%灌水结合75%化学氮肥+25%有机氮肥是实现西北灌区青贮玉米产量和品质协同提升的最优水氮管理模式。
【目的】 水稻叶面积是反映其光合效率、能量转化和干物质积累能力的重要生理指标，开发简单而高效的水稻叶面积拍摄体系和预测方法，为快速且精确地测定叶面积提供理论基础和技术支持。【方法】 以籼稻、粳稻及籼粳杂交稻代表性品种秀水134、黄华占和甬优1540为供试材料，在水稻生长关键时期采集地上部叶片面积的同时，分别拍摄俯拍和侧拍图像。基于PlantScreen高通量模块化植物表型组平台，提取形态学和色彩特征信息。在此基础上，利用不同特征筛选方法（Pearson相关系数、最大信息系数MIC和递归特征消除RFE），结合机器学习模型（支持向量回归SVR、随机森林回归RFR和XGBoost）和深度学习模型（ResNet50、AlexNet、VGG和SeNet），建立简易高效的图像采集体系与水稻叶面积预测模型。【结果】 （1）结合俯拍与侧拍多角度图像的拍摄模式在LA预测中表现优异，其预测能力（R 2=0.76—0.82，CV=5.5%—13.7%）显著优于单一视角图像的方法（R 2=0.51—0.78，CV=9.7%—27.5%），其中一张俯拍与一张侧拍的拍照系统综合效果最优（R 2=0.79，RMSE=95.3，MAE=77.02，CV=6.5%）；（2）利用最大信息系数（MIC）算法进行关键特征筛选，结合随机森林回归模型分析结果，MIC-RFR模型表现出色（R 2=0.84，RMSE=81.8，MAE=63.3），明显优于其他机器学习模型。深度学习模型SeNet（R 2=0.80，RMSE=98.1，MAE=74.7）优于传统的ResNet50和AlexNet模型，但与MIC-RFR模型相比无显著优势。（3）特征分析表明，侧拍图像中的投影面积、株高和俯拍图像中的叶周长、绿黄色特征对叶面积预测贡献显著。其中，侧拍投影面积的贡献（+117.4）远大于其他特征（1.48—18.87）。【结论】 使用简洁高效的叶面积预测拍摄体系（一张俯拍结合一张侧拍图像），结合MIC-RFR模型，可以满足单株水稻叶面积的高精度、稳定预测需求。该方法可为精准农业和作物育种提供有力的工具和技术支持。
中国是世界四大农业起源中心之一，分别形成了以长江中下游为代表的稻作农业系统和以黄河流域为代表的旱作农业系统。历史文献和考古证据均表明，早在殷商时期的甲骨文中，已出现黍、稷、麦、稻、菽等作物的名称，在先秦时期确立了“五谷”概念，而《诗经》中也出现了“百谷”这一泛指粮食作物的称谓。但令人关注的是，在上述“五谷”或主粮体系中，荞麦这一源于中国的作物却长期未被明确记载。这一缺位现象，与荞麦作为我国特有的原产作物、拥有极高遗传多样性和地方变异类型、并在冷凉山区长期栽培驯化的事实不符。本文通过对荞麦起源、进化与传播相关文献的系统梳理，结合植物考古学最新发现与遗传多样性数据分析，遵循作物起源中心判定原则，综合历史文献、生物学特征、分布规律等多元证据，系统论证了中国西南地区（尤其是云南、四川、贵州、青藏高原南缘）作为荞麦属植物的起源地、遗传多样性中心和驯化中心的科学依据。研究指出，中国境内荞麦属植物共23个种，其中包括甜荞麦、苦荞麦、金荞麦3个栽培种，及20个野生种，绝大多数集中分布于中国西南部。这一区域不仅是甜荞和苦荞2个栽培种的祖先类型（亚种）——F. esculentum ssp. ancestrale和F. tataricum ssp. potanini的自然分布地，也是荞麦属多样性最丰富的区域，体现出强烈的原产地特征。同时，分子标记和系统发育学研究也证实，中国西南部的野生荞麦与栽培种在遗传上具有密切亲缘关系，为驯化路径的建立提供了明确线索。随着现代研究的深入，荞麦不仅以其短生育期、广适性、耐瘠耐寒等生物学优势在边远冷凉山区得到广泛推广，更因其籽粒富含蛋白质、黄酮类化合物与功能性糖醇，成为极具开发潜力的功能性杂粮作物。荞麦特别适合发展中西部特色农业，兼具生态价值与营养保健潜能，未来在国家营养战略、粮食多样性保护及高附加值农业发展中具有重要作用。本研究为科学认定中国作为荞麦起源与驯化中心提供了理论支撑与实证依据，亦为后续开展荞麦种质资源保护、品种改良与产业发展奠定基础。
【目的】 在全球气候变暖背景下，探究彩色小麦花青素含量对灌浆中期高温胁迫响应的生理机理，为进一步应对气候变暖下功能性彩色小麦品种优质栽培提供理论依据。【方法】 于2022—2024年在安徽省合肥市高新技术农业园进行，选用6个颜色不同的彩色小麦品种，于灌浆中期对其进行5 d的高温胁迫处理（T），以不增温为对照（CK）。【结果】 花后高温胁迫处理下，彩色小麦的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、相对叶绿素含量（SPAD）、干物质分配量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶活性、花青素含量、花青素合成酶活性、查尔酮合成酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性均显著降低，6个品种彩色小麦产量减少9.10%—16.94%，千粒重显著降低7.84%—16.94%，花青素含量显著降低7.18%—14.17%。不同品种彩色小麦产量、光合强度、SPAD值、干物质分配量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶活性、花青素含量、花青素合成酶活性、查尔酮合成酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性大小为：秦白1号>秦绿3号>秦紫1号>新春36>秦黑2号>秦蓝1号，花青素含量大小为：秦黑2号>新春36>秦紫1号>秦绿3号>秦蓝1号>秦白1号。抗热型小麦品种秦白1号、秦绿3号、秦紫1号产量的下降幅度小于热感型小麦品种秦黑2号、新春36、秦蓝1号。花青素含量较高的彩色小麦品种秦黑2号、新春36、秦紫1号的光合强度、SPAD值、干物质分配量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶活性、花青素含量、花青素合成酶活性、查尔酮合成酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性的下降幅度小于花青素含量较低的彩色小麦品种秦绿3号、秦蓝1号、秦白1号。相关性分析表明，各彩色小麦品种产量和籽粒千粒重、蔗糖含量、蔗糖合成酶活性、旗叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、SPAD值呈显著正相关关系，花青素含量与可溶性糖含量呈显著正相关关系，产量与花青素呈负相关关系，相关性不显著。花后高温胁迫处理后，与游离花青素结合的蔗糖分解量减少，籽粒中的花青素分解增加，为小麦的生长发育补充能量。【结论】 花青素的抗氧化性有助于作物抵御外部胁迫，花后高温胁迫处理下，花青素含量较高的彩色小麦品种的各项指标的下降幅度低于花青素含量较低的彩色小麦品种，花青素含量与可溶性糖含量呈显著正相关关系。综上所述，花青素含量积累能响应高温胁迫，使可溶性糖含量降低幅度减小，增加彩色小麦的耐热性。
【目的】 水稻（Oryza sativa L.）是世界上近一半人口的主要粮食作物，蛋白质是稻米的第二大营养物质。水稻种子中的贮藏蛋白主要包括谷蛋白、醇溶蛋白、球蛋白和清蛋白，其中，易被人体消化的谷蛋白含量最高。肾脏病患者需要严格控制蛋白质的摄入，普通稻米谷蛋白含量最高，会加重肾脏负担，加速病情进展。创制低谷蛋白水稻种质的方法，为培育适合肾病患者食用的功能性水稻品种提供新的遗传材料。【方法】 以适合江苏地区栽培的常规粳稻品种苏秀867（SX867）为转基因受体材料，利用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术删除水稻B亚家族谷蛋白编码基因GluB4和GluB5之间约3 500 bp片段。利用靶标位点侧翼序列对应的引物进行基因型鉴定，利用Cas9和潮霉素表达盒的序列特异性引物鉴定不含转基因元件的低谷蛋白水稻突变体。对纯合突变体的蛋白组分进行定性和定量分析，利用定量PCR检测水稻籽粒中部分谷蛋白编码基因的表达水平。在相同的栽培管理条件下，种植受体品种和纯合突变体，统计农艺性状和品质性状。【结果】 成功获得GluB4和GluB5之间缺失3 448 bp的纯合突变体；在该突变体中，谷蛋白占总蛋白的比例显著下降，醇溶蛋白和球蛋白的比例显著上升，谷蛋白含量降低至受体品种的45.54%—49.75%，与目前市面上常用的LGC-1转育的低谷蛋白水稻品种相近；纯合突变株系B亚家族谷蛋白编码基因表达水平显著降低，基因表达水平变化趋势与LGC-1转育的品种一致；与其受体品种相比，纯合突变体的主要农艺性状指标除株高显著降低和粒长显著变长外，其他被测农艺性状和品质性状无显著变化。【结论】 运用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术，成功获得不含转基因元件的水稻谷蛋白含量显著降低的突变体，提供了一种简单快速地创制低谷蛋白水稻种质的方法。
【目的】探明高温胁迫下施氮对宁夏南部山区旱地马铃薯抗氧化特性的影响机制，阐明氮素对其的调控机理，为当地制定有利缓解高温胁迫的施氮措施提供参考。【方法】于2020—2021年在宁夏回族自治区海原县大嘴村开展2年田间原位试验，采用裂区试验设计，共设4个施氮水平为主区，分别为0（N0）、75 kg·hm-2（N1）、150 kg·hm-2（N2）和225 kg·hm-2（N3），同时以2个温度梯度为副区，分别为（35±2）℃（HT）和（30±2）℃（CK）。分析花后高温胁迫对马铃薯叶面积指数（LAI）、相对叶绿素含量（SPAD）、抗氧化特性、膜脂过氧化产物及非酶保护性物质的影响。【结果】2年结果表明，氮、温互作条件下马铃薯LAI、SPAD值、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）及过氧化氢酶（CAT）在花后30—35 d均呈现下降趋势；同时，马铃薯叶片细胞膜透性、丙二醛含量（MDA）和脯氨酸含量（Pro）呈现上升趋势。以花后35 d为例，高温胁迫后，马铃薯LAI较常温下降11.22%—21.20%，SPAD下降23.29%—26.05%，SOD下降12.27%—16.87%，POD下降13.69%—17.71%和CAT下降13.80%—18.39%；而细胞膜透性、MDA含量和Pro含量上升明显。同时高温胁迫后，N2处理下（150 kg·hm-2）较其他处理显著增加LAI和SPAD，且SOD、POD、CAT以及产量均达到最高，N2还可通过降低细胞膜透性和MDA含量以达到缓解高温危害并提高马铃薯产量的目的。进一步探寻马铃薯产量和施氮量之间的相互关系发现产量与施氮量之间呈现二次函数关系，进而得出相应的参数值推算出经济最佳施氮量为132—142 kg·hm-2（HT）和185—210 kg·hm-2（CK）。Pearson相关性分析表明，在高温胁迫下，产量只与叶片的LAI、POD、CAT达到显著正向相关，与MDA、Pro呈显著负相关，而与SOD、SPAD和细胞膜透性未达到显著水平。同时通过主成分分析发现，2年高温胁迫后，不同施氮水平综合得分均表现为N2>N3>N1>N0。【结论】西北天然干旱逆境条件下，施氮量在150 kg·hm-2可持续改善马铃薯叶片的生理特性，有效优化其产量并且与理论推算2年经济最佳施氮量（132—142 kg·hm-2）差距甚小。因此，本试验可将施氮量为150 kg·hm-2作为宁南山区马铃薯安全生产的推荐施氮量，以应对当地夏季短时高温危害。
【目的】明确长江中游地区水稻-油菜轮作体系需水特征，为该种植体系的水资源分配提供理论依据。【方法】采用单作物系数法对长江中游地区水稻-油菜轮作体系的需水量进行估算和分析，并结合有效降水量计算补充灌溉量，根据作物水分盈亏指数明确轮作体系的水分亏缺特征。【结果】长江中游地区水稻-油菜轮作模式每年平均需水1 172 mm，水稻季年均总需水量约为898 mm，占整个轮作体系需水量的76.6%；油菜季年均总需水量约为274 mm，占整个轮作体系需水量的23.4%。水稻季年均需要补充灌溉643 mm，油菜季则平均每年需要排水54 mm。水稻季中旱、重旱和特旱的年份分别占比77.5%、15%和2.5%；油菜中涝、重涝和特涝的年份分别占比10%、17.5%和2.5%。该模式需要重点关注水稻的分蘖期、拔节孕穗期和抽穗灌浆期的田间水分状况，油菜季则需要防控苗期和成熟期涝害。早稻-晚稻-油菜轮作模式每年平均需水1 161 mm，早稻季年均总需水量约为550 mm，晚稻季年均总需水量约为401 mm，两季总需水量占整个轮作体系需水量的82.0%；油菜年均总需水量约为210 mm，占整个轮作体系需水量的18.0%。早稻季年均需要补充灌溉322 mm，晚稻季年均需要补充灌溉272 mm，油菜季平均需要排水59 mm。水稻中旱、重旱和特旱的年份分别占比40%、15%和1.3%；油菜季中涝、重涝和特涝的年份分别占比12.5%、17.5%和17.5%。该模式需要关注晚稻的拔节孕穗期和抽穗灌浆期的水分状况，油菜季则需要防控苗期和成熟期的涝灾。【结论】长江中游地区水稻-油菜轮作模式需水1 172 mm，水稻季和油菜季需水分别占76.6%和23.4%，早稻-晚稻-油菜轮作模式需水1 161 mm，水稻季和油菜季需水分别占82.0%和18.0%，水稻季需要补充灌溉防止水分亏缺，油菜季需要做好排水工作；在极端降水年份，需要注意水稻苗期以及油菜苗期和成熟期的水分过量情况，做出相应的措施；在极端干旱的年份，需要重点监测水稻分蘖期、拔节孕穗期和抽穗灌浆期，以及油菜开花期的水分亏缺状况，及时补充灌溉。
【目的】明确转基因复合抗虫耐除草剂玉米LD05的分子特征和目标性状有效性，为产业化应用提供数据基础、技术支撑和产品储备。【方法】利用生物信息学分析设计改造获得的自主产权抗虫融合基因m2cryAb-vip3A，针对创制的新型转基因复合抗虫耐除草剂玉米LD05，选取其BC4F3、BC4F4、BC4F5代开展试验研究。利用特异性PCR和Southern blot开展基因组整合稳定性分析；利用qRT-PCR和ELISA开展表达稳定性分析；通过室内生测和田间接虫试验评价其对靶标害虫的抗性，通过田间喷施草铵膦测试其除草剂的耐受稳定性。【结果】发掘设计出自主产权新型抗虫融合基因m2cryAb-vip3A，创制出复合抗虫耐除草剂玉米转化体LD05，其外源T-DNA以单拷贝形式整合进玉米基因组中。qRT-PCR结果表明，m2cryAb-vip3A和bar在3个世代不同组织器官中均有表达，表达量变化趋势基本一致。其中，m2cryAb-vip3A在连续3个世代苗期叶中表达量最高，平均表达量为36.73，而在成熟期籽粒中表达量最低，平均表达量仅有0.91；bar与m2cryAb-vip3A表达模式相似，在苗期叶片中表达量最高，平均表达量为7.35，在拔节期以后表达量变低。ELISA结果表明，M2CryAb-VIP3A在3个世代不同时期、不同器官中均能稳定积累，且不同世代蛋白积累量相似，其中，不同世代苗期叶中积累量最高，均高于19.67 μg·g-1 FW；PAT蛋白在连续3个世代的不同组织中均能检测出较高目标蛋白的表达，且在不同世代之间表达量无明显差异，其中，在不同世代苗期叶中表达量最高，平均含量为16.61 μg·g-1 FW，而在成熟期根中的积累量最低，平均含量为0.30 μg·g-1 FW。室内生测结果显示，取食LD05的心叶期玉米叶片组织96 h后，玉米螟、草地贪夜蛾、黏虫的校正死亡率均达到100%，为高抗级别；花丝期接虫96 h后，玉米螟、草地贪夜蛾、棉铃虫的校正死亡率分别为100%、100%和98.67%，均为高抗级别。田间接虫试验结果显示，LD05转化体在心叶期和花丝期对玉米螟、心叶期对黏虫，以及在花丝期对棉铃虫的抗性等级均为高抗。草铵膦耐受性试验结果表明，转基因玉米LD05能够耐受4倍草铵膦。农艺性状调查显示，转基因玉米LD05和对照郑58无差别。【结论】研发出自主产权新型抗虫融合基因m2cryAb-vip3A，创制的转基因复合抗虫耐除草剂玉米LD05分子特征清晰、遗传稳定、功能性状突出。
猪繁殖与呼吸综合征病毒（porcine reproductive and respiratory syndrome virus，PRRSV）是一种具有囊膜的单股正链RNA动脉炎病毒。PRRSV感染猪后引起猪繁殖与呼吸综合征（porcine reproductive and respiratory syndrome，PRRS），导致妊娠母猪流产、死胎、弱胎和木乃伊胎以及各年龄段猪呼吸系统疾病，对全球养猪业造成巨大的经济损失。全面解析PRRSV感染机制有助于防控PRRS，助力生猪产业高质量发展。自噬是一种依赖于溶酶体对异常蛋白质、受损细胞器、入侵病原微生物等进行降解回收的过程，包括巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬（chaperone-mediated autophagy，CMA）3种类型。其中，巨自噬是目前研究最多的自噬类型，可进一步分为非选择性自噬和选择性自噬。自噬在维持细胞稳态、控制细胞器质量、运输胞内物质等生理过程中发挥着重要作用，还影响神经退行性疾病、自身免疫病、癌症等多种疾病的发生和发展。此外，自噬作为一种防御机制，能够清除入侵宿主细胞的病毒；然而，病毒进化出一系列策略拮抗自噬降解甚至利用自噬为自身感染服务。文章通过笔者自身的研究经历和近年来自噬在PRRSV感染过程中的研究报道，系统梳理介绍了自噬在PRRSV感染中发挥的双重作用：一方面，PRRSV非结构蛋白和结构蛋白通过多种途径诱导包括内质网自噬、线粒体自噬、聚集体自噬、脂噬等选择性自噬在内的巨自噬和CMA，随后这些诱导的巨自噬和CMA参与PRRSV复制、拮抗细胞凋亡、抑制宿主免疫反应等过程促进病毒感染；另一方面，宿主细胞通过内质网自噬等选择性巨自噬和CMA降解PRRSV非结构蛋白、激活抗病毒免疫应答等抑制病毒感染，以期从自噬角度深入揭示PRRSV感染机制。另外，文章还通过总结自噬在PRRSV感染中的作用机制，提出该研究领域仍然存在争议或尚未解答的科学问题，为今后研究提供线索；同时通过列举靶向自噬的抗病毒研究，提出自噬可作为抗PRRSV策略研发的潜在靶点，为防控PRRS提供新的思路。
【目的】探索冬小麦种子在自然老化条件下的活力变化及其生理机制，分析不同贮藏时间对种子发芽活力、根系生长及抗氧化能力的影响，识别反映种子老化的重要生理指标，为选育具有较强贮藏性的冬小麦品种提供理论依据。【方法】以新育冬小麦品种安农1589（AN1589）、安农1687（AN1687）和安农179（AN179）为试验材料，分别在室温下进行长期储存，模拟自然老化条件。对室温条件下存放6、18和30个月的种子进行取样，测定种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和田间出苗率、幼苗期根系特征等活力指标。同时，分析小麦种子和幼苗期中的主要生理指标变化，包括电导率（Con）、丙二醛（MDA）含量、脯氨酸（Pro）、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性和过氧化物酶（POD）活性，以及种子内可溶性糖和可溶性蛋白含量等。【结果】在相同贮藏时间内，品种基因型对种子活力和生理指标均有显著影响，品种和老化时间的互作对种子活力产生显著的影响。随着储存时间的延长，冬小麦种子的发芽势和根系活力显著下降，发芽指数、活力指数、田间出苗率和苗期指标苗高、鲜重、根鲜重等也呈现逐渐降低的趋势。其中发芽势下降速度最快，贮藏6个月时，3个品种的发芽势均保持在90%以上；贮藏18个月后，AN1589、AN1687和AN179发芽势则分别下降至85.88%、81.70%和88.58%；贮藏30个月后均降至80%以下，分别为75.42%、74.04%和79.17%。这表明种子在自然老化过程中活力明显衰退。随着老化进程的推进，3个小麦品种不断积累MDA和Pro，表明种子细胞膜受到的氧化损伤不断加剧。AN1589的初始MDA含量在3个品种中最低，为0.0427 μmol·g-1。而且AN1589贮藏30个月后Pro含量相比其他2个品种的增幅最小，为22.43%。SOD、CAT和POD等抗氧化酶的活性和内含物可溶性糖和可溶性蛋白等含量随着老化的加剧而下降，说明种子的抗氧化能力逐渐丧失，其内含物质逐渐被消耗用来给种子发芽和幼苗生长提供能力。【结论】冬小麦种子在自然老化条件下，其活力逐渐降低，这与种子内含物质的消耗、氧化损伤的加剧及抗氧化能力的减弱密切相关。MDA含量的增加和抗氧化酶活性的变化是反映种子老化的重要生理指标。在自然老化条件下，AN1589表现出相对稳定的活力和生理指标，显示出较强的耐贮性。
【目的】探究秸秆不同还田方式对东北黑土氮组分、氮矿化及氮循环功能基因丰度的影响，明晰长期秸秆还田下土壤氮素供应能力及土壤氮循环基因群落结构的变化。【方法】基于东北黑土区秸秆还田长期定位试验，选取玉米连作下的秸秆混合还田（RI）和秸秆覆盖还田（RC）为研究对象，以秸秆移除为对照（CK）。测定土壤氮组分含量，采用间歇淋洗好气培养法对土壤进行氮素矿化培养，采用荧光定量PCR（qPCR）测定土壤中氮循环基因拷贝数。【结果】试验8年后，与CK相比，RC处理提高了土壤表层（0—5 cm）颗粒有机氮（PON）和矿物结合态有机氮（MAON）的含量，分别增加了0.21和0.27 g·kg-1，而RI处理仅使土壤中MAON含量提高了0.13 g·kg-1（P<0.05）。秸秆还田（RI和RC）土壤中微生物量氮（MBN）含量显著增加了1.4—2.8倍（P<0.05），RI处理具有较高的铵态氮（NH4+）和可溶性有机氮（DON）含量，RC处理的硝态氮（NO3-）含量最低。与CK相比，秸秆还田土壤氮矿化量显著提升25.3%—83.2%（P<0.05），各处理土壤氮矿化量由大到小排序为：RC、RI、CK。采用一级反应动力学模型对土壤氮矿化过程进行拟合发现，秸秆还田显著提高了土壤氮矿化势（N0）和矿化速率常数（k）（P<0.05），且以RC处理为最高，N0和 k分别达到了199.8 mg·kg-1和0.31 mg·kg-1·d-1。随机森林分析表明，PON、MBN和NO3- 3个氮组分对N0影响较大。此外，与秸秆移除相比，秸秆还田的nifH、AOB和nirS基因丰度均显著升高，而秸秆还田的AOA和nirK基因丰度则均显著下降（P<0.05），表明秸秆还田改变了土壤氮循环功能基因群落结构。冗余分析（RDA）发现，秸秆不同还田方式土壤氮循环基因群落结构变化受到土壤中不同氮组分的影响。【结论】长期秸秆覆盖还田土壤有机氮含量和氮素矿化潜力最高，有利于土壤氮库提升及保证作物生长过程中氮素供应，可为东北黑土区农田化学氮肥减施提供更大可能。
【目的】小豆（Vigna angularis）是我国重要的食用豆类作物，但土壤盐渍化严重制约其生产。通过对大规模小豆种质资源进行系统的苗期耐盐性鉴定与评价，为小豆耐盐品种的遗传改良提供优异的种质材料和理论依据。【方法】以398份小豆种质资源为材料，采用水培法，在预先筛选的100 mmol·L-1 NaCl胁迫浓度下进行处理。测定盐胁迫后的盐害指数和10项根系形态指标，并结合主成分分析和隶属函数法计算各种质的综合耐盐评价值（D值），据此对所有种质的苗期耐盐性进行系统评价与等级划分，比较育成品种、地方品种及野生种等不同类型种质的耐盐性差异。最后，通过逐步回归分析筛选评价小豆苗期耐盐性的核心指标，构建简化评价模型。【结果】盐胁迫显著抑制了小豆幼苗的根系生长，但不同种质间存在广泛的遗传变异。通过主成分分析将10个根系形态指标降维为3个独立的综合主成分，累计贡献率达88.76%。依据综合耐盐评价值（D值）和耐盐等级标准，筛选出B552、B533等一批苗期高耐盐种质。群体比较分析表明，野生种和地方品种较育成品种具有更强的苗期耐盐潜力，其中，野生种耐盐性尤为突出。通过逐步回归分析，明确了根体积、根鲜重、根干重、根平均直径和根交叉点这5个指标的耐盐系数是评价小豆苗期耐盐性的关键指标，并据此建立了最优回归方程。【结论】系统评价了大规模小豆种质资源的苗期耐盐性，不仅发掘了一批优异耐盐种质，还建立了一套基于5个关键根系指标的简化、高效的小豆苗期耐盐性综合评价体系。
【目的】鉴定评价苜蓿种质资源的抗旱性，筛选出不同抗旱性苜蓿种质材料，为进一步开展苜蓿抗旱资源的创制和育种利用奠定基础。【方法】以收集的111份苜蓿种质资源为试验材料，以PEG-6000溶液模拟干旱胁迫条件，设置干旱胁迫（13% PEG-6000溶液）和对照（蒸馏水）2个处理，以萌发期的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、萌发指数、根长、芽长、鲜重和干重9个指标为测定指标，利用综合抗旱系数（CDC值）和抗旱性度量值（D值）对萌发期苜蓿的抗旱性进行综合评价，同时，采用单项抗旱系数、相关性分析、主成分分析和逐步回归分析筛选影响萌发的主要抗旱鉴定指标。【结果】通过研究苜蓿种质资源9个指标的单项抗旱系数对干旱胁迫的响应，发现活力指数、鲜重和萌发指数可作为萌发期抗旱性筛选的重要指标。各指标的单项抗旱系数中发芽指数与萌发指数、发芽率和活力指数的相关性最高，分别是0.9838、0.9495和0.9338。主成分分析将9个指标转换成3个主成分，累计贡献率是87.287%。采用CDC值和D值2种方法对萌发期的苜蓿进行抗旱性鉴定，发现2种方法评价结果基本一致，但D值评价方法利用权重系数来反映每个抗旱指标对品种整体抗旱性的影响程度，因而评价结果更具全面性、可靠性和准确性。利用D值对111份苜蓿种质资源进行抗旱性的聚类划分，供试材料划分为5类，第Ⅰ类具有强抗旱性，包含1份材料；第Ⅱ类具有较强抗旱性，包含5份材料；第Ⅲ类具有中等抗旱性，包含55份材料；第Ⅳ类具有弱抗旱性，包含37份材料；第Ⅴ类具有干旱敏感性，包含13份材料。【结论】D值评价方法是评价苜蓿萌发期抗旱性最可靠的方法；筛选出AG37强抗旱性种质1份，AG19、AG5、AG13等较强抗旱性种质5份；确定出活力指数和萌发指数2个指标是评价苜蓿萌发期抗旱性的理想指标。
【目的】土壤盐渍化严重影响玉米生长发育，导致其产量下降。研究不同玉米自交系材料耐盐性，挖掘玉米耐盐相关优异等位变异，为玉米耐盐性遗传改良提供重要的SNP位点信息及候选基因资源。【方法】以包含238份自交系的自然群体为材料，对生长20 d的玉米自交系幼苗（三叶期）进行300 mmol·L-1 NaCl溶液处理，盐胁迫处理40 d后调查其生物量、水分含量和盐害表型。通过全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）挖掘玉米耐盐相关优异等位变异。【结果】通过对该玉米自然群体苗期进行耐盐性鉴定，依据盐害率将材料划分为5个耐盐等级：高耐盐材料（1级）22份、耐盐材料（2级）93份、中耐材料（3级）62份、盐敏感材料（4级）41份、高敏感材料（5级）20份。不同耐盐等级材料份数呈正态分布特征，高耐与高敏材料合计占比17.6%，中间等级材料占比82.4%。经统计分析，盐害率与盐胁迫条件下植株的鲜重、干重、水分含量呈显著负相关性，各调查指标离散程度大，材料间差异显著。通过全基因组关联分析，共鉴定出40个与玉米耐盐性相关的SNP位点。进一步分析发现，在第1和第10染色体中各存在一个与玉米耐盐性显著相关的SNP位点，分析这两个位点上下游100 kb置信区间的候选基因，在该区间含有18个功能基因，其中有9个具有功能注释的功能基因和9个未知基因。【结论】从238份玉米自交系自然群体材料中鉴选获得高耐盐材料（1级）22份。挖掘出40个与玉米苗期耐盐性相关的SNP位点，筛选出2个与玉米苗期耐盐性显著相关的关键SNP位点，获得2个耐盐相关的候选基因ZmSTYK46和Zm00001eb004810，ZmSTYK46编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，Zm00001eb004810功能未知。
【目的】 肌内脂质的组成与含量是影响风味和嫩度的重要因素，与牛肉品质紧密相关。通过比较南阳牛背最长肌与里脊组织脂质特征和基因表达模式，鉴定调控南阳牛不同肌肉组织脂质特征的潜在候选基因，为优质牛肉分子育种提供理论依据。【方法】 选用生长环境和遗传背景相同的成年南阳牛背最长肌和里脊组织为试验材料，采用气相色谱质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、液相色谱质谱联用（liquid chromatography mass spectrometry，LC-MS）与转录组测序技术（RNA sequencing，RNA-seq），构建肌肉组织的脂质图谱与基因表达谱，鉴定差异脂质分子（differential lipid molecules, DLMs）和差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs），进行功能富集分析及蛋白质互作网络分析（protein-protein interaction network, PPI）筛选潜在候选基因，并采用实时荧光定量PCR技术（real-time fluorescence quantitative PCR，RT-qPCR）进行表达水平验证。【结果】 在肌肉组织间共检测到19种脂肪酸，其中C18:0、C14:1n5和C16:1n7的含量在组织间存在显著差异。共检测到2 106种脂质分子，其中磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine，PC）、甘油三酯（triacylglycerols，TG）和磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE）为主要成分。通过差异分析在肌肉组织间共筛选到39种DLMs和3 424个DEGs，经受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）分析鉴定到13种DLMs（如：DG（16:0_18:1）、DG（18:0_18:1）、DG（18:0_18:2））可作为组织间的潜在脂质生物标志物。PPI和MCODE分析获得3个与脂质代谢密切相关的核心基因模块，通路富集分析显示，DEGs与DLMs共同参与肌醇磷酸代谢、甘油酯代谢和甘油磷脂代谢通路。整合分析鉴定到19个调控脂质特征差异的潜在候选基因，其中7个基因（PLCG2、SYNJ1、LPIN1、DGKZ、DGAT1、LPL和SELENOI）居于通路中的关键位置，对DLMs具有直接调控作用。RT-qPCR结果显示6个脂质候选基因的表达趋势与RNA-seq结果一致。【结论】 在南阳牛背最长肌与里脊组织间鉴定到13种潜在脂质生物标志物，筛选到19个潜在候选基因参与脂质特征调控的关键代谢通路，为今后进一步探究南阳牛脂质差异形成的调控机制及优质牛肉分子育种提供理论基础。
【目的】TIFY是植物特有的一类参与调控生长发育和逆境胁迫应答的转录因子家族，在小麦中开展TaTIFY11c-4A的克隆并验证其遗传效应，为小麦高产分子育种提供依据。【方法】以小麦品种旱选10号为材料，克隆TaTIFY11c-4A，并在不同种质中检测其等位基因的变异；利用qRT-PCR检测TaTIFY11c-4A的组织表达模式，研究其对不同激素信号和逆境胁迫的响应，并通过在烟草中瞬时表达明确TaTIFY11c-4A亚细胞定位；开发TaTIFY11c-4A多态性标记并检测其在自然群体中的分布，通过候选基因关联分析的方法验证其与表型的相关性。同时，研究不同等位基因在不同年代及地域的分布和频率。通过对TaTIFY11c-4A和TaSRL1-4A单倍型进行联合分析，挖掘优异基因型组合。【结果】克隆了小麦TaTIFY11c-4A，该基因包含3个外显子和2个内含子，编码198个氨基酸，具有TIFY和Jas结构域；该基因在小麦幼苗的根、根基和叶中均有表达，在小麦孕穗期根部和叶中表达量较高。TaTIFY11c-4A启动子区含有激素应答、胁迫响应和胚乳发育相关的多种顺式作用元件，响应ABA、IAA、MeJA等植物激素和干旱、高盐、低温、高温等胁迫信号。在TaTIFY11c-4A上游启动子区-405 bp位置检测到1个SNP(G/A），依据该SNP开发了目的基因的分子标记并进行关联分析。结果显示，TaTIFY11c-4A等位基因与干旱、高温等多环境下小麦的株高、千粒重和分蘖期根深均显著相关。与SNP-G相比，携带SNP-A等位基因小麦种质平均株高较矮、千粒重较高，但分蘖期扎根较浅，在小麦育种历程中受到正向选择。TaTIFY11c-4A-SNP-A和TaSRL1-4A-SNP-C基因型对株高的降低和千粒重的提高具有加性效应。【结论】TaTIFY11c-4A编码一个核定位JAZ蛋白，在小麦植株各组织中均有表达，响应ABA、IAA、MeJA信号和干旱、极端温度和高盐等非生物胁迫；TaTIFY11c-4A-SNP与干旱、高温等多种环境下的株高、千粒重和分蘖期根深相关，并且SNP-A等位基因在育种历程中受到了正向选择。TaTIFY11c-4A和TaSRL1-4A的优异等位变异及组合单倍型为培育高产抗逆小麦品种提供基因资源。
【目的】浙江苍南番茄长期连作导致土壤酸化、次生盐渍化、土壤板结和土传病害严重等一系列土壤连作障碍问题。本论文通过分析番茄-水稻轮作对长期连作土壤理化性质、酶活性、微生物量和微生物群落结构等的影响，旨在提供一种减轻土壤连作障碍、改善土壤环境的方法。【方法】设置番茄连续单作18年（T1）、番茄连作17年后番茄-水稻轮作1年（T2）、番茄连作15年后番茄-水稻轮作3年（T3）3组试验处理，采集土壤样本。采用pH计和电导率仪测定土壤pH和EC值，高温燃烧法、凯氏定氮法、氯化钾溶液浸提法等方法测定土壤总碳、总氮、铵态氮等土壤理化性质。使用酶活性试剂盒测定土壤酶活性，qPCR技术检测微生物总量和有害微生物浓度，选择性培养基平板涂布计数法对土壤可培养微生物进行计数。采用MiSeq PE3000高通量测序平台进行土壤宏基因组测序、拼接组装、序列比对和功能注释。【结果】不同处理土壤理化性质差异显著，番茄-水稻轮作1年和3年分别将土壤pH从单作的5.20提高至6.04和6.73，将EC值从单作的558 μS·cm-1降至417和445 μS·cm-1，碳氮比从9.16提高至10.45和10.74。轮作后土壤酶活性提高，过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶活性分别由11.72 μmol·d-1·g-1、10.76 μg·d-1·g-1和22.67 mg·d-1·g-1提高至58.58 μmol·d-1·g-1、142.48 μg·d-1·g-1和37.10 mg·d-1·g-1。轮作后微生物数量和群落结构发生变化，有害微生物减少，土壤可培养放线菌含量增加，真菌/细菌比值降低，绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）等显著增加，放线菌门（Actinobacteria）显著减少；轮作3年土壤中青枯、软腐、枯萎病菌的含量分别降至1.76×103、7.28×102和3.07×103 copies/g。轮作后土壤微生物潜在功能发生变化，碳水化合物代谢、能量代谢等相关基因丰度增加，新陈代谢中碳水化合物代谢相关基因上调。【结论】番茄-水稻轮作可改善长期单作导致的土壤酸化、盐碱化和土壤元素不平衡，提高土壤碳氮比和酶活性，减轻土传病害的发生，使得土壤由真菌型向细菌型转化，并改变了土壤微生物群落结构，促进土壤微生物碳水化合物代谢，对改善土壤连作障碍具有重要作用。
