【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。
小麦是全球最重要的粮食作物之一，干旱是影响其生长发育最重要的非生物胁迫因子。根系作为作物获取水分和养分的重要器官，直接决定了作物对土壤水分的利用效率。近年来，越来越多的研究表明，根系构型在植物干旱胁迫响应中发挥了重要功能。本文综述了目前根系构型在调控小麦抗旱性方面的研究进展。首先概述了根向性生长，特别是根向重力性生长对植物根系结构的塑造作用，重点总结了目前挖掘到参与根系向重力性生长的相关基因及其分子调控机制，并阐述了根向性生长调控的根系构型是如何介导小麦对干旱胁迫的适应。除了根向性生长，根系的发育过程也参与了对植物根系构型的调控，并决定植物对干旱胁迫的适应能力，因此，本文进一步综述了在干旱胁迫条件下小麦如何通过调控根系发育来改变根系形态，包括增加根长、调控侧根数量和根毛密度等，来增强小麦对土壤水分的吸收和对干旱环境的适应；同时，系统总结了干旱胁迫条件下参与调控作物（尤其是小麦）根系发育的相关基因。此外，根系作为植物地下部分，其构型的解析一直是本领域研究难点，阻碍了对根系结构与植物耐旱性关系的进一步解析，因此，本文也归纳了目前可用于小麦根系二维结构和三维结构表型分析的技术。这些技术可测量和分析小麦根系的长度、密度、生长方向和形态等参数，为深入理解根系构型与小麦抗旱性关系提供技术支撑。最后，展望了改良根系结构在小麦抗旱育种中的应用前景，并对如何挖掘更多潜在的小麦根系构型调控基因，及解析相关基因的调控机理进行了讨论。综上所述，小麦根系结构与小麦抗旱性关系密切，随着测序和分析技术的不断发展，以及小麦根系结构调控机制研究的不断深入，为未来培育抗旱小麦新品种提供了新的手段和策略。
【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。
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。
【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。
随着水稻栽培技术的持续优化，近十年我国稻谷产量均保持在2.1亿t左右的高位。直播稻作为一种高效、轻简的栽培技术，受到了广大种植户的青睐。但实际生产中，直播稻较移栽稻在我国的应用仍存在一些争议。为此，本文采用荟萃分析（meta-analysis）方法量化了直播稻和移栽稻对产量、经济效益、稻米品质、倒伏性状及温室气体排放的影响差异。总体来讲，与移栽稻相比，直播稻产量显著下降了6.3%，主要原因是群体总颖花量（-3.8%）和结实率（-1.8%）显著降低。我国不同种植制度下直播稻的产量均显著下降，其中单季稻（-10.9%）和双季晚稻（-13.1%）产量下降的幅度显著高于中稻（-4.8%）和双季早稻（-4.4%）；吉林、辽宁、新疆、宁夏、山东、江苏和浙江直播稻产量的降幅达10%—20%，黑龙江和江西直播稻产量的降幅为5%—10%，其他省份直播稻产量较移栽稻差异不显著。从经济效应来看，种植直播稻能获得与移栽稻相当的净收益（P>0.05）。直播稻显著降低了精米率（-3.1%）和胶稠度（-3.5%），改善了外观品质（垩白粒率和垩白度分别下降了25.3%和22.5%），对营养品质和食味值的影响均不显著。直播稻显著提高了茎秆基部第1节间（+12.4%）和第3节间（+10.3%）的倒伏指数，对第2节间倒伏指数的影响不显著，这表明种植直播稻会增加倒伏的风险。从温室气体排放来看，与移栽稻田相比，直播稻田甲烷排放（-42.8%）、全球增温潜势（-36.2%）和温室气体排放强度（-41.1%）均显著下降，但提高了氧化亚氮排放（+29.1%）。此外，笔者在氮素利用与损失、水分利用效率、能量利用效率和草害发生对直播稻和移栽稻的响应进行了简要综述和比较分析。最后，分别在品种筛选、栽培技术优化、种植区域布局和政策服务方面提出了未来直播稻发展的建议，以期为我国直播稻栽培技术创新与区域化应用提供数据支撑和科学依据。
【目的】干旱是限制全球小麦生产的主要环境因素，培育抗旱品种是全球小麦育种面临的核心挑战。春小麦作为短生育期小麦品种，为国家粮食安全和种植结构提供了重要保障，确定春小麦材料的抗旱性，为选育抗旱稳产新品种提供依据。【方法】为了解春小麦品种（系）的苗期抗旱性，以来自10个不同地区的244份春小麦品种（系）为试验材料，利用控制含水量法进行苗期干旱胁迫，于三叶期选择长势均匀一致的幼苗，测定最大根长（MRL）、第一叶长（FLL），第一叶宽（FLW）、胚芽鞘长（CL）、地上部鲜重（SFW）和地下部鲜重（RFW）等13个苗期指标，通过描述统计法、隶属函数法、主成分分析、聚类分析和相关性分析等方法对各春小麦品种（系）的抗旱性进行综合评价。【结果】春小麦品种（系）之间的耐旱性表现出丰富的变异，干旱处理条件下，所测定性状的变异系数为2.1%—32.9%，对照组变异系数范围为1.0%—29.3%；与对照相比，干旱处理条件下的胚芽鞘长度、根干重、鲜重根冠比和干重根冠比均不同程度增加。主成分分析将原13个指标归纳为5个主成分，贡献率达79.6%，根据各主成分特征向量和各性状指标的抗旱系数，计算出综合抗旱系数D值，并对D值进行聚类分析，将供试材料分为5个亚群，据此筛选出根部生物量（地下部鲜重和干重）作为苗期抗旱性鉴定的有效综合指标。将苗期指标抗旱系数与田间相关农艺性状进行相关性分析，发现苗期胚芽鞘长、第一叶长和成熟期旗叶长、株高、穗长、小穗数和籽粒长呈极显著正相关性，苗期整株生物量与籽粒千粒重呈极显著正相关。【结论】筛选出高抗旱春小麦品种22份，明确了根部生物量（地下部鲜重和干重）可作为苗期抗旱性鉴定的有效综合指标。
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】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】 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】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】籼粳亚种间杂交F1的育性问题严重阻碍了亚种间杂种优势的利用，探究籼粳杂种不育的遗传机理，挖掘新的籼粳杂种不育调控基因，为促进籼粳杂种结实率遗传改良提供理论依据。【方法】粳稻品种Sasanishiki和籼稻品种Habataki杂交后，采用单粒传法自交10代，获得包含95个株系的稳定遗传重组自交系（RIL），基于Illumina平台，对双亲和RIL进行高通量测序，在全基因组水平分析RIL中Habataki血缘的分布与比例，进而鉴定偏分离区域作为潜在的籼粳杂种不育位点。同时，剖析“全球3000份水稻核心种质资源重测序计划”中典型籼粳稻基因组变异数据，对群体水平进一步验证并趋近目标育性基因区域。最终通过序列比对锁定籼粳杂种不育候选基因。应用CRISPR基因编辑技术进行定点基因敲除，对目标基因进行功能验证。【结果】Habataki和Sasanishiki的杂交F1在穗数、每穗粒数和千粒重上体现出明显的杂种优势，但其结实率显著降低，I2-KI镜检发现F1花粉育性显著降低。RIL的全基因组高通量测序在第1、3、5、6、7和12染色体上检测到明显的偏分离，即该区域的基因型趋向于籼稻Habataki。通过序列比对，进一步确定已知育性基因Sc、S5和HSA1为第3、6和12染色体上偏分离区域的目标基因。应用CRISPR基因编辑技术敲除Habataki中Sc-Haba-3的多拷贝，成功改善了其与Sasanishiki杂交F1的花粉育性和结实率，说明该基因可独立行使功能。同时，在第1染色体的偏分离区域发现Habataki和Sasanishiki之间存在复杂的结构性变异，Sasanishiki基因组中一段24.7 kb包含4个预测基因的片段在Habataki中被一段64.8 kb包含10个预测基因的片段取代，此结构性变异可能参与籼粳杂种育性的调控。【结论】检测到多个籼粳杂种不育相关位点，应用CRISPR基因编辑技术敲除Habataki中Sc的多拷贝成功改善其杂种F1育性，确定其为水稻亚种间育性改良的目标基因。同时锁定了第1染色体Sd区域的目标基因。
【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】基于无人机多源影像及产量数据评价人工合成小麦种质的抗旱性，优选高通量抗旱性鉴定指标，发掘抗旱人工合成小麦种质资源，为加快拓展小麦抗旱遗传资源、提升旱地小麦育种水平提供技术支撑和种质材料。【方法】以80份人工合成小麦种质及对照小麦品种新春37为试验材料，在田间进行小区播种，设置干旱和灌溉2种水分处理；利用无人机搭载多光谱及热红外相机采集试验材料灌浆期多源影像进行拼接处理，通过阈值分割等方法提取各试验材料的光谱指数；利用相关性分析和主成分分析鉴选抗旱相关光谱指标，结合单指标及综合评价方法鉴定人工合成小麦种质的抗旱性。【结果】基于无人机多源影像数据提取了80份人工合成小麦种质的19种光谱指数。不同光谱指数抗旱系数与小区产量抗旱指数的相关性分析结果表明，OSAVI的抗旱系数与抗旱指数的关联度最高，NDVI、CIre和NDRE的抗旱系数与抗旱指数的关联度较高。部分光谱指数的抗旱系数间相关性较高，存在冗余信息，通过主成分分析，将19个光谱指数的抗旱系数转换为3个相互独立的综合指标，3个综合指标的贡献度分别为59.6%、12.0%和9.6%。利用加权隶属函数法聚合综合指标，通过公式计算获得各人工合成小麦种质的综合抗旱性度量值。基于抗旱指数鉴定出6份强抗旱人工合成小麦种质，基于综合抗旱性度量值鉴定出5份强抗旱种质，其中，SW004和SW009在2种方法的评价结果中均被评为强抗旱种质。基于OSAVI的抗旱系数对80份人工合成小麦种质进行抗旱性分级，分级结果与基于综合抗旱性度量值的分级结果基本一致。根据OSAVI的抗旱系数鉴定出的6份强抗旱种质中，有5份在基于综合抗旱性度量值分级中也被鉴定为强抗旱种质。【结论】基于无人机多源影像提取的光谱指数NDVI、OSAVI、CIre和NDRE，以及基于光谱指数的综合抗旱性度量值均可用于辅助鉴定小麦种质抗旱性。
【背景】苹果分枝数量的多少对于树体适应环境、生长生存、竞争资源都具有十分重要的作用。在实际生产过程中，多分枝的苹果品种更能满足整形修剪的需求，其不仅有利于果农因地制宜适时调整树体结构，塑造便于机械化采收的树形；而且对于调整结果枝均匀分布、保证结果量和果实品质都至关重要。【目的】本研究拟通过对同一发育时期的多分枝品种‘华星’和少分枝品种‘华硕’的顶芽、侧芽分别进行转录组测序，挖掘影响苹果分枝能力的关键基因，解析候选基因通过介导激素通路调控苹果分枝能力的潜在机理，为提高苹果分枝能力及产量提供理论依据。【方法】分别对‘华硕’和‘华星’的侧芽及顶芽进行转录组测序，通过差异表达基因（DEG）分析并借助加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis，WGCNA）等生物信息学手段，筛选引起分枝数量差异的核心候选基因，并通过在拟南芥中异源过表达候选基因对筛选结果准确性进行验证。【结果】在‘华硕’和‘华星’的顶芽之间比对共得到2 920个差异表达基因，而‘华硕’和‘华星’侧芽间比较共筛选到5 127个差异表达基因。DEGs主要富集在植物激素信号传导通路中，生长素信号通路和独脚金内酯信号通路与苹果分枝能力关系最密切，相关编码MdIAA3、MAX2、TCP、JAZ等家族的基因在两个品种侧芽间的差异十分显著。编码CYC（cyclins）、CDK（cyclin-dependent kinase）、EXPA（expansin）等细胞周期、细胞壁修饰相关基因家族的DEGs也与苹果分枝能力呈正相关。进一步通过WGCNA分析得到候选基因CAD、EXPA、CYC、JAZ、SAUR的互作网络关系，这些基因可能在苹果分枝能力的调控过程中具有一定作用。对MdIAA3异源转化拟南芥后，发现MdIAA3明显增加了拟南芥长势、结荚数、分枝数。【结论】通过转录组分析，筛选到13个调控基因可作为苹果分枝能力控制的潜在基因，MdIAA3在拟南芥中异位表达，明显促进了植株长势和分枝能力；苹果分枝能力的调控主要涉及细胞的分化与发育，细胞壁修饰，生长素、独脚金内酯信号传导等过程。
【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。
【背景】H6亚型禽流感病毒（avian influenza virus，AIV）广泛流行于我国南方地区，是我国家禽中最常见AIV之一。H6N1亚型AIV频繁地与其他野鸟源毒株重配，并且可以作为供体为高致病性AIV提供内部基因片段，产生新型重组病毒，进而威胁人类健康。【目的】通过对我国H6N1亚型AIV的演化动态及其相关生物学特性分析研究，为我国禽流感的综合防控提供数据支持。【方法】采集2019—2022年我国25个省（直辖市、自治区）的活禽交易市场及养殖场家禽喉和泄殖腔拭子，通过接种鸡胚分离到7株H6N1亚型AIVs并对其进行全基因组测序，分析其遗传演化特征、受体结合特性及其对SPF鸡和BALB/c小鼠的感染性。【结果】遗传演化分析表明，7株病毒的基因与分离于北美及东南亚地区的野鸟源病毒基因同源性较高，基因来源复杂，具有明显的遗传多样性。贝叶斯演化分析表明，H6亚型AIV HA基因曾发生过多次的跨洲际传播，欧亚谱系病毒在北美地区也有着较长时间流行。1株病毒HA基因与北美地区毒株基因高度同源，根据贝叶斯演化分析结果，推测该病毒在野鸟体内经历了复杂的基因重配后形成，后经野鸟传入我国。特殊氨基酸位点分析结果显示，病毒HA蛋白裂解位点序列均为PQIETR↓GLF，符合低致病性AIV特征；此外，另有1株病毒的NP蛋白发生Y52H突变，据报道，该突变对AIV获得抵抗人干扰素刺激基因BTN3A3的能力起到关键作用。受体结合特性分析表明，部分毒株具有双受体结合特性，但结合人源受体能力弱于结合禽源受体能力。病毒对SPF鸡的感染性试验表明，鸡感染A/chicken/Jiangxi/S40445/2019（H6N1）后能通过呼吸道及消化道排毒，并且病毒可在鸡群内通过接触传播。鸡感染A/duck/Jiangxi/S10941/2019（H6N1）后仅有少数鸡通过呼吸道排毒，病毒无法在鸡群间通过接触传播。BALB/c小鼠的感染性试验表明，H6N1亚型AIV无需提前适应便可在小鼠呼吸道内有效复制，但对小鼠仍呈低致病力。【结论】2019—2022年分离于我国的H6N1亚型AIV基因大部分来源于野鸟源病毒，候鸟可经东亚-澳大利亚迁徙路线将病毒传入我国；部分病毒能够结合人源唾液酸受体并在小鼠呼吸道内有效复制，表明该亚型病毒对公共卫生安全构成潜在威胁。
【目的】综合运用不同抗旱评价指标，筛选大豆优异抗旱种质，发掘重要抗旱基因，为大豆抗旱分子育种提供理论基础。【方法】利用188份大豆种质资源，于2018、2019、2020和2021年测定正常供水和干旱胁迫下的单株荚数、单株生物量和单株产量，利用抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数等参数鉴定大豆种质的抗旱性，通过全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）检测与大豆抗旱参数显著相关的SNP（single nucleotide polymorphisms）标记，并结合干旱胁迫下大豆幼苗叶片基因表达谱分析，筛选抗旱候选基因。【结果】188份大豆种质资源的抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数存在广泛变异，分别利用逐级分类法将供试材料划分为5个等级。其中，辽豆15、辽豆69、辽豆14、金杖子黄豆、中黄606、科新3号、Koreane 4等7份种质在不同评价方法中均被鉴定为一级抗旱。对抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数进行GWAS分析，共定位到15个显著关联的SNP位点能够在多环境下稳定表达，这些位点对表型变异的贡献率为12.46%—25.60%。在显著SNP位点上、下游各200 kb区间内共有注释基因226个。通过对抗旱品种辽豆14和干旱敏感型品种辽豆21在干旱胁迫下进行转录组测序和实时荧光定量PCR分析，鉴定出32个注释基因受干旱胁迫诱导显著差异表达。其中，Glyma.02G182900、Glyma.04G012400、Glyma.06G258900、Glyma.15G100900、Glyma.01G172600、Glyma.04G012300、Glyma.01G172200和Glyma.04G010300等8个候选基因分别编码钙依赖性蛋白激酶、通用应激蛋白A、G型凝集素S受体样丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、蛋白磷酸酶2C、异黄酮还原酶、异黄酮还原酶同源物、生长素蛋白和bZIP转录因子。【结论】综合运用不同抗旱参数，在188份大豆种质资源中筛选出7份抗旱种质资源，鉴定了15个与抗旱参数显著关联的SNP位点，并鉴定出抗旱候选基因8个。
【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】 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。
【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】针对绿洲灌区玉米生产氮肥用量过高的问题，探究通过密植补偿氮肥减量对玉米产量负效应的可行性。【方法】2019—2021年，以施氮水平为主区，设地方习惯施氮（N2，360 kg·hm-2）、减量25%施氮（N1，270 kg·hm-2）两个水平；以种植密度为副区，设传统（M1，7.8万株/hm2）、中（M2，10.4万株/hm2，增密33%）、高（M3，12.9万株/hm2，增密66%）3个密度水平，进行裂区试验，重点研究氮肥减量条件下增密对玉米产量及其构成因素的影响。【结果】（1）氮肥减量导致玉米籽粒产量、生物产量分别降低4.0%、4.9%。减氮条件下，中密度可以产生籽粒产量补偿效应，N1M2较对照N2M1提高4.1%；高密度处理N1M3生物产量补偿效应最大，较对照提高14.2%。（2）通过回归分析模拟得到：减氮条件下，当种植密度提高至8.4万株/hm2可以与对照N2M1籽粒产量持平，并在10.6万株/hm2时获得最大产量13 537 kg·hm-2，较对照提高4.9%。（3）氮肥减量引起穗数、穗粒数和千粒重分别降低5.0%、3.3%和3.4%；中、高密度分别较传统密度提高穗数27.9%、49.7%，降低穗粒数3.8%、8.4%，降低千粒重5.2%、8.9%。中密度较传统密度对收获指数无显著影响，而高密度使收获指数降低14.2%。N1M2较对照N2M1通过穗数增加补偿了减氮引起穗数、穗粒数及千粒重的下降，从而实现丰产。（4）氮肥减量降低拔节期至抽雄吐丝期的玉米生长率7.2%—8.4%；中、高密度较传统密度提高苗期至大喇叭口期玉米生长率27.3%、60.3%。（5）氮肥减量条件下，N1M2较对照提高叶、茎和鞘干物质转运量达9.6%、13.6%和3.7%，提高叶和茎对籽粒产量的贡献率5.3%和9.0%。【结论】通过合理密植可以补偿减氮引起的玉米产量下降，在施氮量270 kg·hm-2的基础上增密至10.4万株/hm2，能够最大化产量补偿效应，是绿洲灌区玉米节氮稳产丰产的可行措施。
【目的】干旱是限制小麦生产最主要的逆境因子之一。挖掘、鉴定优异抗旱新种质、克隆抗旱新基因，以期丰富我国小麦抗旱遗传基础，为小麦抗旱遗传改良提供材料。【方法】以198份从国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）引进的抗旱种质为材料，采用PEG-6000模拟干旱方法，通过调查苗期干旱和正常条件下的地上部鲜重、地下部鲜重、生物量和根冠比4个性状，鉴定、评价其抗旱性，结合660K SNP芯片对其抗旱性进行全基因组关联分析，发掘抗旱性相关染色体区间及关联位点，结合干旱胁迫下根等多组织的表达量数据，筛选抗旱性相关基因，最后以强抗旱性品系IR214和干旱敏感品系IR36为材料，利用qRT-PCR方法对候选基因进行验证，并分析关键候选基因的优异单倍型。【结果】干旱胁迫下，小麦的生长发育受到显著抑制，各性状表型均显著低于正常对照，不同小麦品系间也表现出显著差异，4个性状在2种处理下均呈现正态分布，变异系数为0.363—0.760，多样性指数为0.310—0.400；基于加权隶属函数值（D值）综合评价各个品种的抗旱性，发现品系IR214的D值最大，为0.851，其次为IR92、IR213、IR235和IR218等，它们可作为新的优异抗旱种质；在此基础上，通过全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS），共检测到102个与4个性状抗旱系数显著关联的SNP位点，表型变异解释率范围为1.07%—38.70%，其中，与地上部鲜重相关的位点60个、地下部鲜重相关位点1个、生物量相关位点36个以及根冠比相关位点5个；基于基因组注释信息，筛选到31个抗旱相关基因，结合根等不同组织的RNA-seq数据，筛选出4个抗旱候选基因，对差异表达的候选基因进行qRT-PCR验证，鉴定到2个关键抗旱候选基因；最后，分析候选基因的单倍型效应，发现TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点，2种基因型在抗旱性状上具有显著差异，是潜在的功能位点。【结论】共检测到102个与苗期抗旱性显著关联的位点，筛选出TraesCS5B02G053500和TraesCS6A02G048600 2个关键候选基因，TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点是潜在的抗旱性功能位点。
【目的】14-羟基芸苔素甾醇相比其他芸苔素甾醇类化合物，生物活性提高50%以上，探明14-羟基芸苔素甾醇对油菜种子和包衣药剂的影响，对建立高效新型油菜种子处理技术，促进油菜绿色高产高效生产具有十分重要的意义。【方法】以14-羟基芸苔素甾醇调节剂与包衣杀虫剂处理甘蓝型中熟冬油菜品种（阳光2009）和短生育期早熟品种（阳光131）种子，调查种子发芽、苗期生长量、产量和抗虫性等性状，分析不同环境、品种、植物生长调节剂之间的互作效应。【结果】14-羟基芸苔素甾醇调节剂处理种子后，在不同主产区，不同品种油菜受不同拌种处理的影响不一致，早熟油菜发芽受拌种处理影响不显著，而中熟油菜呈极显著差异。0.0075 mg·L-1的14-羟基芸苔素甾醇比芸苔素内酯具有更强的生物活性，0.015 mg·L-1的14-羟基芸苔素甾醇与芸苔素内酯差异不显著，0.0075和0.015 mg·L-1的芸苔素内酯分别平均增产5.19%和8.15%，0.0075和0.015 mg·L-1的14-羟基芸苔素甾醇分别平均增产11.98%和5.50%。14-羟基芸苔素甾醇调节剂与噻虫胺（种卫士）和噻虫嗪（苗得意）等包衣剂复配对油菜苗期生长均具有显著促进作用，独立使用种卫士和苗得意分别增产4.7%和4.6%，0.0075和0.015 mg·L-1的14-羟基芸苔素甾醇与种卫士复配分别增产6.8%和3.3%，与苗得意复配分别增产3.5%和8.2%。抗虫性试验表明，添加植物生长调节剂不会影响噻虫嗪类种衣剂的防虫效果。【结论】14-羟基芸苔素甾醇调节剂拌种对早期油菜生长具有积极促进作用，能显著提高油菜生长速度和产量。为适应不同产区、品种的互作效应，需要针对性地利用调节剂优化种子处理技术，推动我国油菜产量显著提升。
【目的】探究长期不同施氮量对土壤团聚体碳氮含量及小麦产量的影响,为合理施氮提供理论依据。【方法】基于设置在河南省许昌市张潘镇4个不同施氮水平11年定位试验，施氮量分别为0（N0）、180 kg·hm-2（N1）、240 kg·hm-2（N2）及300 kg·hm-2（N3），分析不同处理土壤碳氮含量、团聚体分布及其碳氮含量的变化，并探寻长期施氮对小麦产量及其构成的调控路径。【结果】随着施氮量增加，各土层土壤团聚体分布呈现大团聚体（>0.25 mm）向微团聚体（0.053—0.25 mm）和粉黏粒组分（<0.053 mm）转化的趋势，显著降低了团聚体平均重量直径（MWD）。土壤碳、氮含量在0—20 cm土层随施氮量增加而逐渐上升，20—40 cm土层呈先升高后降低趋势。与N0相比，0—20 cm土层各施氮处理土壤有机碳和全氮含量的平均增幅分别为13.1%—37.2%和19.4%—29.4%；20—40 cm土层的平均增幅分别为15.3%—32.2%和6.1%—29.3%。长期施氮处理显著提高了各粒级团聚体有机碳含量，与N0相比，施氮处理大团聚体有机碳平均含量提高31.6%—62.0%，微团聚体提高8.7%—61.2%，粉黏粒提高14.0%—81.7%。在0—20 cm土层，各粒级团聚体全氮含量亦随施氮量增加而增加，各施氮处理大团聚体、微团聚体和粉黏粒中全氮含量平均增幅分别为32.6%—51.0%、25.7%—35.9%和3.2%—9.7%，且均以N3处理最高。在20—40 cm土层，各粒级团聚体全氮含量随施氮量增加呈先升高后降低趋势，各施氮处理大团聚体、微团聚体和粉黏粒全氮含量平均增幅分别为17.6%—35.2%、11.7%—24.0%和1.1%—12.9%，且均以N1处理最高。研究结果还表明，长期施氮显著增加了小麦成穗数和穗粒数，进而提高了产量。与N0相比，N1、N2和N3处理分别提高小麦产量188.1%、177.3%和173.2%。相关分析与结构方程模型分析表明，小麦产量与土壤碳、氮含量及团聚体中碳、氮含量均呈显著正相关，长期施氮通过改变土壤及团聚体中碳、氮含量进而影响小麦产量。【结论】综上，长期合理施氮提高了土壤及团聚体中碳、氮含量，提升了土壤肥力，促进小麦增产。在本试验条件下以施氮量180 kg·hm-2时最优。
【目的】体尺是评价禽类生长特性的主要指标，通过筛选与文昌鸡体尺性状相关的分子标记及候选基因，为解析体尺性状的遗传机制及分子育种提供理论支撑。【方法】利用海南省文昌鸡品系3个世代（n=2 024）群体作为研究对象，测定每只鸡在上市日龄的胫长、胫围、体斜长、龙骨长及胸宽等5个体尺性状。采集血液进行鸡“京芯一号”55 K芯片测序及基因分型，使用GEMMA软件与PLINK软件进行全基因组关联分析，鉴定与体尺性状相关的SNP位点和候选基因，通过LD分析鉴定与体尺性状显著相关的单倍型。【结果】表型结果显示，113日龄文昌鸡公鸡平均胫长8.64 cm，胫围0.46 cm，体斜长19.73 cm，龙骨长12.32 cm，胸宽6.81 cm；母鸡平均胫长6.98 cm，胫围0.40 cm，体斜长17.79 cm，龙骨长10.45 cm，胸宽6.24 cm。经过质控后，共保留42 206个SNPs和2 024个个体用于后续研究。使用Plink软件进行PCA主成分分析，结果发现3个世代群体存在一定的分散情况，因此在GWAS关联分析中加入了前3个主成分作为协变量，以校正群体结构对关联分析的影响。GWAS结果研究共鉴定出19个SNPs位点与胫长性状显著或建议性显著相关（P值分别为2.17789E-06和4.35578E-05），23个SNPs位点与胫围性状显著或建议性显著相关，7个SNPs位点与体斜长性状显著或建议性显著相关，2个SNPs位点与龙骨长性状显著或建议性显著相关，未鉴定出与胸宽性状或建议性显著相关的SNPs位点。通过对显著性位点进行注释，结果共鉴定到16个体尺性状相关的候选基因，包括羧基末端 LIM 结构域结合蛋白2（LIM domain binding 2，LDB2）、染色体缩合蛋白G（non-SMC condensin I complex subunit G，NCAPG）、序列相似家族184成员B基因（family with sequence similarity 184 member B，FAM184B）、A 型钾离子通道调节蛋白4（potassium voltage-gated channel interacting protein 4，KCNIP4）等。通过LD单倍型分析结果显示，GGA4存在3个显著关联的单倍型，对于胫长性状，rs316943436和rs313978573两个位点位于单倍型区块中；对于胫围性状，rs313196946AA、rs316242963、rs315796839、rs313978573、rs734365522共5个位点位于单倍型区块中；对于体斜长性状，只有1个位点（rs313978573）位于单倍型区块中，其中候选基因LDB2和NCAPG在显著的block区块中被注释到。【结论】经GWAS方法筛选出SEPSECS、LGI2、DHX15、KCNIP4、NCAPG、FAM184B、LDB2、CC2D2A作为胫长性状潜在的候选基因；FH、TBC1D1、DTHD1、SEPSECS、LGI2、SOD3、PPARGC1A、KCNIP4、NCAPG、FAM184B、CLRN2、LDB2、TAPT1、CC2D2A作为胫围性状潜在的候选基因，KCNIP4、LDB2、TAPT1、NRXN3作为体斜长性状潜在的候选基因，FAM184B作为龙骨长性状潜在的候选基因。总之，本文确定了LDB2、NCAPG和FAM184B等作为胫长、胫围、体斜长和龙骨长等体尺性状的潜在功能基因。为文昌鸡体尺性能的分子标记辅助选择育种提供理论支撑。
【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。
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】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】 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】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】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。
【背景】黄瓜绿斑驳花叶病毒（cucumber green mottle mosaic virus，CGMMV）是我国重要的检疫性植物病毒，严重降低了世界范围内蔬菜以及瓜类的产量。MYB蛋白家族庞大，功能多样，存在于所有真核生物中。大多数MYB作为转录因子控制植物的发育和代谢，并对植物应对生物和非生物胁迫反应起重要的调控作用。前期研究显示CGMMV侵染后可以显著上调寄主转录因子基因NbMYB1R1的表达。【目的】明确NbMYB1R1参与CGMMV侵染的机制，为CGMMV病害防控提供理论依据。【方法】运用MEGA 7.0构建系统进化树，对NbMYB1R1的氨基酸序列进行系统进化分析；通过构建NbMYB1R1的荧光表达载体，转化GV3101农杆菌后浸润本氏烟叶片，激光共聚焦显微镜观察其亚细胞定位；利用qRT-PCR技术分析NbMYB1R1在CGMMV侵染不同时期的转录水平及NbMYB1R1沉默烟草植株中活性氧（reactive oxygen species，ROS）相关基因的转录变化；通过沉默NbMYB1R1及下游调控基因NbAOX1a和NbAOX1b，分析NbMYB1R1及下游调控基因NbAOX1a和NbAOX1b在CGMMV侵染过程中的作用；瞬时过表达NbMYB1R1和NbMYB1R1关键氨基酸突变体，分析NbMYB1R1对CGMMV侵染的影响；使用台盼蓝染色以及DAB染色观察瞬时过表达NbMYB1R1造成的细胞死亡是否与程序性细胞死亡（programmed cell death，PCD）以及ROS的积累有关；运用酵母双杂交技术验证NbMYB1R1是否与CGMMV相关蛋白互作。【结果】系统进化树分析表明，NbMYB1R1属于1R MYB大类并与多种烟草的MYB转录因子同源性极高；亚细胞定位结果显示NbMYB1R1定位于细胞核；在CGMMV侵染的烟草植株中，NbMYB1R1的转录水平对比健康植株有明显变化，在CGMMV侵染8、12 d时NbMYB1R1的转录水平显著上调；在沉默内源基因NbMYB1R1的植株上接种CGMMV，3 d后NbMYB1R1沉默植株系统叶出现斑驳、卷曲症状，而对照植株在3.5 d时才出现症状；同时CGMMV CP mRNA水平和蛋白水平检测结果也表明沉默NbMYB1R1可以有效促进CGMMV的积累；在本氏烟叶片瞬时过表达NbMYB1R1及其突变体3 d时检测CGMMV蛋白水平表达量，结果显示过表达NbMYB1R1可以有效抑制CGMMV的侵染，DNA结合结构域缺失后会减轻NbMYB1R1对CGMMV的抑制；台盼蓝和DAB染色结果表明，在瞬时过表达NbMYB1R1蛋白后导致ROS积累并引起细胞死亡；在沉默内源基因NbMYB1R1的植株叶片上检测ROS相关基因的转录水平，发现交替氧化酶基因AOX1a、AOX1b转录水平显著上调；在沉默内源基因NbAOX1a和NbAOX1b的植株上接种CGMMV，4 d后NbAOX1a和NbAOX1b沉默植株系统叶出现斑驳、卷曲症状，而对照植株在3.5 d时就出现症状；同时CGMMV CP mRNA水平和蛋白水平检测结果也表明沉默NbAOX1a和NbAOX1b可以有效抑制CGMMV的积累；酵母双杂交结果显示NbMYB1R1不与CGMMV编码蛋白直接相互作用。【结论】随着CGMMV侵染，防御相关基因NbMYB1R1表达上调，从而抑制下游基因AOX1a、AOX1b的表达并激活细胞内产生ROS抑制病毒侵染，但NbMYB1R1不是通过与CGMMV病毒蛋白直接互作而产生此作用。由此可见，NbMYB1R1在CGMMV侵染过程中发挥了重要作用。
【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。
【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】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】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】土壤无机碳对于调节全球碳循环有重要作用，然而我国区域尺度上土壤无机碳的分布特征及影响因素尚不明确。对陕西省土壤无机碳时空分布和关键影响因子进行研究可为明确无机碳在陆地生态系统碳循环中的作用和地位提供参考和依据。【方法】收集陕西省1980s和2010s两期的65个和142个土壤样本以及相关的地形因素、气候条件、土地利用类型、植被状况和土壤性质数据，采用方差分析和随机森林（Random Forest，RF）模型分析土壤无机碳含量的时间和空间分布特征，并探讨土壤无机碳含量变化的影响因素。【结果】陕西省1980s各区域的土壤无机碳含量表现为：陕北>关中>陕南；与1980s相比，2010s陕北土壤无机碳含量下降了31.5%，关中地区基本保持不变，陕南小幅度上升。1980s到2010s，0—100 cm剖面上不同土层无机碳含量的降幅范围为20.6%—27.7%，其中以0—20和80—100 cm土层降幅最大。随机森林模型分析表明，年平均降水量、容重、pH是影响1980s和2010s土壤无机碳含量变化的重要因素，在年平均降水量450—650 mm时土壤无机碳含量最高；土壤无机碳含量随着pH的增加而增加；低容重土壤无机碳含量高于高容重土壤。【结论】总体来看，陕西省土壤无机碳含量呈现从北向南逐渐降低的趋势。与1980s相比，2010s陕西省表层土壤和陕北地区整个土壤剖面无机碳含量显著下降，1980s和2010s陕西省土壤无机碳含量主要受年平均降水量、pH、容重的调控。
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】分析山西省冬小麦种质资源的遗传多样性演变规律，为山西省小麦育种的亲本选配和品种选育提供更丰富多样的原始亲本材料。【方法】以山西省冬小麦323份地方品种和105份育成品种为自然群体，利用55K SNP芯片对428份自然群体进行全基因组扫描，分析品种间的遗传多样性、遗传结构、主成分、遗传聚类及亲缘关系。【结果】SNP位点在21条染色体上的分布范围为329—1 639个，平均值为1 152个；7个部分同源群中的分布范围为2 154—3 852个，平均值约为3 456个；基因组的分布规律为：B基因组>A基因组>D基因组；基因组注释多态性标记，在基因间区分布最多，约占50%，分析表明，SNP位点在21条染色体、7个同源群和3个基因组上均有覆盖，但分布各异，多态性比率为45.60%。整个群体的平均观测杂合度（0.0185）均低于平均期望杂合度（0.4992），整个自然群体的香农-威纳指数和多态性信息含量的变化幅度不大。对比自然群体多样性各参数，发现群体的遗传多样性不高，育成品种的遗传多样性比地方品种略高。群体结构分析将群体分为2个类群，第Ⅰ类群307份材料，以地方品种为主；第Ⅱ类群121份材料，以育成品种为主。主成分和聚类分析均将自然群体分为5个类群，第Ⅰ类群品种间的遗传距离平均值为0.21831，变幅为0.00127—0.72461；第Ⅱ类群品种间的遗传距离平均值为0.14619，变幅为0.00038—0.76489；第Ⅲ类群品种间的遗传距离平均值为0.16521，变幅为0.00049—0.43033；第Ⅳ类群品种间的遗传距离平均值为0.17643，变幅为0.00118—0.60496；第Ⅴ类群品种间的遗传距离平均值为0.12039，变幅为0.00042—0.37032，可见，山西省冬小麦品种间的遗传距离变异幅度较大，但平均遗传距离值较低，聚类分群明显，类群中部分品种的遗传关系较近。经对比，第Ⅰ类群和第Ⅳ类群的平均遗传距离均要高于第Ⅱ类群、第Ⅲ类群和第Ⅴ类群，第Ⅰ类群和第Ⅳ类群的遗传距离变幅大于第Ⅲ类群和第Ⅴ类群，可知，育成品种的遗传距离普遍大于地方品种。【结论】利用55K SNP芯片对山西省冬小麦种质资源进行遗传多样性分析，明确了山西省冬小麦育成品种和地方品种在基因组层面上的遗传多样性分布特点，育成品种通过外源基因的导入有利于品种的遗传多样性提高，地方品种的遗传多样性相对较低，同时，极少数品种的亲缘关系呈两极分化，在后续利用时应合理地区分利用。
【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】 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】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】 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。
