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。
农业是人类食品原料的来源和生存发展的基础。现代农业在满足人们吃饱的同时，也因不合理膳食导致高血脂、高血压和高血糖等食源性疾病。2014年，FAO和WTO联合召开“第二届国际营养大会”后，以满足人们对营养健康需求为目的的功能农业研究在国内外迅速开展，我国政府先后颁布了《国民营养计划（2017—2030年）》《“健康中国2030”规划纲要》等指导性文件。本文系统梳理了国内外功能农业的提出背景，论述了以主粮作物功能化为重点的国内外功能农业研究进展，归纳整理了功能农业的重要研究内容，包括种质资源功能成分挖掘、功能性新品种选育、农艺强化措施和健康食品研发及推广。在此基础上，根据2025年2月农业农村部、国家卫生健康委、工业和信息化部提出的《中国食物与营养发展纲要（2025—2030年）》的要求，提出强化政府顶层设计、设立主粮功能化重大专项、加快标准体系建设和完善品种知识产权保护4项建议，以期为落实我国提出的大农业和大谷物战略，保障国民营养健康提供理论支撑和实践路径。本文对构建具有中国特色的功能农业产业体系具有一定的参考价值。
【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】明确海南豇豆主产区主要害虫种类及发生危害规律，揭示不同种植模式和管理措施对害虫群落结构的影响，为制定精准防控策略提供理论依据。【方法】通过植株目测法与色板诱集法，于2020—2025年对海南豇豆种植区冬春季豇豆上害虫种类及优势种进行系统调查，并对比不同管理模式（施药与未施药）及不同种植模式（露地、半围网、全围网）下害虫的种群动态。【结果】（1）共发现海南豇豆害虫16种，隶属6目9科，其中未施药豇豆田害虫种类丰富（6目9科16种），以豆大蓟马、花蓟马、三叶草斑潜蝇、甜菜夜蛾、豆蚜为主；常规施药田害虫种类减少（4目5科10种），仅蓟马和斑潜蝇为主要害虫。（2）无论施药与否，蓟马和斑潜蝇在豇豆全生育期均有发生，蓟马种群数量显著较高，在苗期少、爬蔓期持续增长、开花期伴随花期高峰呈现多个蓟马种群高峰；斑潜蝇于2021年1—3月大量发生，2024—2025年仅零星发生危害。（3）露地和半围网种植模式下，害虫种类相近，均以蓟马和斑潜蝇为主，其中蓟马以豆大蓟马为优势种，斑潜蝇以三叶草斑潜蝇为优势种，蓟马一般在次年1月左右暴发，半围网模式偶有年份叶螨暴发；相比露地和半围网种植模式，全围网种植模式下害虫种类相对较少，仅蓟马占比高达约66%，温度较高的生长后期（即次年1—3月）烟粉虱和二斑叶螨种群数量上升明显。总之，蓟马在豇豆整个生育期危害最重，影响其产量与品质，偶有年份斑潜蝇和二斑叶螨亦造成较重危害，其他害虫危害较轻。【结论】海南豇豆害虫种类较多，以蓟马类害虫危害最重，露地种植模式害虫发生较重，围网田块害虫危害相对较轻；围网可有效阻隔部分害虫，但全围网种植模式受高温高湿等微环境影响，烟粉虱、叶螨等害虫在豇豆生育后期暴发概率较大。
【目的】 分析世界范围内饲用燕麦种质资源表型性状的遗传多样性关系，进行聚类分析和综合评价，发掘优异材料，为饲用燕麦种质创制和育种利用提供材料基础和技术支撑。【方法】 以收集的244份国内外饲用燕麦种质为试验材料，2023—2024年在宁夏固原市建植并系统测定株高、茎粗、分蘖数、叶片数、叶长、叶宽、穗长、轮生层数、小穗数、鲜重、干重11个表型性状，综合运用相关性、主成分、隶属函数和层次聚类等方法进行多维度评价。【结果】 表型变异分析显示，11个性状的变异系数分布为12.11%—42.69%，其中，分蘖数、叶长和小穗数的变异系数较高，分别是42.69%、32.90%和32.77%；遗传多样性指数分布为1.408—2.077，其中，小穗数、茎粗和干重的遗传多样性指数较高，分别是2.077、2.075和2.074；相关性分析表明，11个性状之间存在着41对显著或极显著相关关系，与饲用燕麦饲草干重相关性较高的指标依次是鲜重、叶片数、叶宽、轮生层数、株高和小穗数；主成分分析提取出的6个主成分贡献率依次是28.980%、14.833%、12.494%、9.556%、7.495%和6.850%，累计贡献率达80.209%；层次聚类将244份种质资源划分为5个类群，其中，第Ⅱ类群种质茎粗粗、穗长长、轮生层数多，属抗倒伏或高籽粒产量型材料；第Ⅲ类群和第Ⅳ类群种质株高高、叶长、分蘖数多，属高产饲用型材料；第Ⅴ类群种质多叶、叶宽、小穗数多、鲜重/干重高，属高品质饲用型和高籽粒产量型材料。通过隶属函数等分析方法获得种质表型综合评价值（F值），筛选出20份11个综合性状优良的核心种质。【结论】 揭示了244份饲用燕麦种质具有丰富的表型遗传变异及多样性。将244份种质聚为5个不同的类群，可根据不同种质优良特性和育种目标进行选择利用。筛选出As166、As129、As163、As131和As80等20份综合性状优良的饲用燕麦种质。
【目的】明确商品小花蝽（明小花蝽Orius nagaii、东亚小花蝽Orius sauteri、微小花蝽Orius minutus和南方小花蝽Orius strigicollis）防治豇豆主要害虫豆大蓟马（Megalurothrips usitatus）、二斑叶螨（Tetranychus urticae）和豆蚜（Aphis craccivora）的优势种，为小花蝽在田间的示范推广及商品化生产提供科学依据。【方法】在室内条件下，通过测试单头雌成虫在24 h内对不同密度害虫（豆大蓟马：10、20、30、40头/管；二斑叶螨：5、10、15、20头/皿；豆蚜低龄若虫：5、10、15、20头/皿）下的捕食量、捕食功能反应和搜寻效应，应用Holling II圆盘方程分析4种小花蝽对3种害虫的捕食能力和生物防治潜力。【结果】4种小花蝽的日捕食量均随害虫（豆大蓟马、二斑叶螨和豆蚜）密度的增加而提高，其捕食功能反应均符合Holling II模型方程，且4种小花蝽其搜寻效应均随猎物密度增加而逐渐降低；在捕食豆大蓟马时，明小花蝽表现出更强的捕食能力，其瞬时攻击率（a′）为0.861，捕食能力（a′/Th）为661.932头，日捕食量上限（1/Th）为769.231头，处理单头猎物时间（Th）为0.001 d，均高于其他3种小花蝽；在捕食二斑叶螨时，明小花蝽处理单头猎物时间是0.004 d，捕食能力为260.617头，日捕食量上限为285.714头，同样优于其他3种小花蝽；而对豆蚜的捕食能力，4种小花蝽之间差异不显著。【结论】在常温条件下，与其他3种小花蝽相比，明小花蝽对豆大蓟马和二斑叶螨具有更强的捕食能力，但4种小花蝽对豆蚜捕食功能差异较小。
【目的】评价新型驱虫网对豆大蓟马（Megalurothrips usitatus）的防控效果，并明确其对田间小气候环境的影响，为防控豇豆蓟马提供新的技术支持。【方法】在室内和田间测定新型驱虫网和普通防虫网对豆大蓟马的阻隔效果，并采用光照计、风速仪和温湿度记录仪分别测定驱虫网、普通防虫网和露地3种处理下的光照强度、通风和温湿度变化，分析驱虫网对田间小气候的影响。驱虫网田间应用2个月后，利用气相色谱-质谱（GC-MS）检测其驱虫挥发物的种类、含量及挥发量。【结果】室内结果表明，在一个月内，新型驱虫网笼对豆大蓟马成虫的阻隔率总体呈现缓慢下降的趋势，其对蓟马的阻隔率（52.81%—67.11%）显著高于普通防虫网笼的阻隔率（46.32%—51.23%）。田间结果表明，在豇豆开花结荚期调查的一个月内，驱虫网、普通防虫网（透孔率均为69.40%）和露地豇豆的豆大蓟马成虫数量分别为4.3—7.4、6.2—11.1和7.8—14.2头/花。驱虫网内豆大蓟马种群数量总体上处于较低水平，且显著低于普通防虫网和露地豇豆蓟马数量。驱虫网、普通防虫网和露地3种处理下的光照强度（分别为11 900—73 800、11 400—73 100、12 000—73 900 lx）、风速（分别为0.16—1.38、0.12—1.39和0.20—1.47 m·s-1）、日环境温度（分别为18.73—25.75、19.50—25.62、19.51—26.00 ℃）和日平均相对湿度（分别为65.00%—72.15%、66.32%—73.78%、62.10%—69.66%）均无显著差异。在豇豆开花盛期的1 d内，驱虫网、普通防虫网和露地的温度和相对湿度变化趋势分别呈现倒“U”形和正“U”形，其中，3种处理下的温度在午后（13:00—16:00）达到最高值，相对湿度在午后（14:00—15:00）降至最低。GC-MS分析显示，驱虫网挥发物成分中含有与薄荷脑和柠檬烯高匹配度的化合物，其匹配度分别为79.50%和80.00%，应用2个月后的挥发率分别为98.47%和92.86%。【结论】新型驱虫网对豆大蓟马阻隔效果优于普通防虫网，表现出物理阻隔与生物驱避的双重效果，同时对田间小气候环境几乎无影响。新型驱虫网的开发和应用为豇豆蓟马防控提供了新的手段。
【目的】探究声频刺激对美洲斑潜蝇（Liriomyza sativae）求偶行为的干扰效应及其在害虫绿色防控中的应用潜力。【方法】通过定向扬声器发射不同频率声频信号，结合激光测振技术与行为录像手段，测定豇豆叶片振动响应及美洲斑潜蝇求偶交配行为参数（潜伏期、频次、持续期、交配成功率）；利用200 Hz声频开展室内美洲斑潜蝇幼虫种群控制试验，并通过田间设置声源距离梯度与时空动态监测，分析美洲斑潜蝇种群密度变化与对豇豆品质（可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量）的影响。【结果】外界声频刺激下，叶片受到不同程度的振动响应进而干扰美洲斑潜蝇求偶行为。其中不同豇豆叶片对200—300 Hz声频响应最强，振速峰值达±4 mm·s-1；200 Hz声频显著延长雄虫求偶潜伏期（（15.92±3.99）min，对照组（5.24±1.63）min，P<0.05）和持续期（（44.50±2.68）s，对照组（20.22±1.97）s，P<0.05），增加雄虫求偶尝试频次（（13.20±2.58）次，对照组（5.40±1.21）次，P<0.05），交配成功率降至20%（对照组60%）；马尔科夫链模型分析表明，中频段（200—300 Hz）对求偶行为的干扰最为显著，该频段显著阻断“求偶→雌虫回应”关键行为路径；室内试验中，200 Hz声频使幼虫数量减少42.14%（（57.67±3.18）头，对照组（99.67±9.61）头，P<0.05）；田间试验显示，随着声频播放时间的延长，近源区（0—25 m）潜道密度显著降低，但远源区（25—70 m）控制效果较弱；豇豆品质（可溶性糖、蛋白、维生素C含量）未受声频干扰造成显著不良影响。【结论】200 Hz声频通过引发豇豆叶片最大振动响应，干扰美洲斑潜蝇求偶信号传递，从而有效抑制其交配行为与种群增长，且对豇豆品质无明显负面影响。该技术为开发环境友好型害虫防控策略提供了新视角。
【目的】豆大蓟马（Megalurothrips usitatus）是海南等南方豇豆主产区顽固性害虫，其持续危害导致豇豆减产与品质降低，已成为制约产业可持续发展的关键生物因子。本文通过系统监测海南三亚豇豆主产区豆大蓟马周年消长规律，旨在为我国热带亚热带豇豆蓟马灾害预警与防控决策提供理论支撑。【方法】通过色板诱捕法调查海南省三亚市崖州区2021年8月至2022年7月（第一年度）、2023年10月至2024年10月（第二年度）豆大蓟马在豆科、葫芦科及禾本科等寄主植物中的种群数量，基于调查数据绘图分析豆大蓟马的种群动态，并通过对比不同年度、季节豆大蓟马的种群动态变化以分析其在豇豆等寄主植物中的发生规律及寄主转移规律。【结果】（1）豆大蓟马在豇豆上全年全生育期可发生危害，第一年度豆大蓟马在豇豆和非豇豆寄主植物上发生高峰都在冬春季12月和次年1月（豇豆集中种植期）；第二年度豆大蓟马在豇豆上的发生高峰在夏秋季6月和9月（豇豆零星种植时期），其在非豇豆寄主植物上的发生高峰在3月上旬至4月下旬（豇豆大面积拉秧时期）。（2）豆大蓟马的寄主广泛，在豆科寄主植物上的种群数量（例如豇豆、四季豆、花生和田菁等）明显高于非豆科寄主植物。（3）蓟马转移规律研究发现，豆大蓟马在豇豆集中种植时期主要危害豇豆，待豇豆大面积拉秧后，很可能转移到周围茄子和田菁等寄主植物地块中隐藏危害。【结论】豆大蓟马在三亚地区豆科寄主植物上的种群数量明显高于非豆科寄主植物，在豇豆、茄子及杂草等田块中可以全年发生且表现出转移危害的特性，其在豇豆等不同植物上的种群动态存在年度间和季节性差异。基于豇豆田蓟马周年种群动态规律，建议在豇豆种植之前清洁田源，清除周边豆科作物和杂草。
紫花苜蓿（Medicago sativa subsp. sativa L.）作为全球最重要的豆科牧草，因其高产、优质及良好的适应性，在现代畜牧业和生态系统中扮演着不可替代的角色。然而，我国的紫花苜蓿产业长期面临着“种业卡脖子”的困境，其核心在于种质资源创新能力不足、优良自主品种供给率不高等问题。这一挑战的根源，不仅在于我国苜蓿育种工作起步较晚，技术体系相对薄弱，更深层次的原因在于紫花苜蓿本身复杂的遗传特性——其同源四倍体的高度杂合性与自交不亲和机制。系统梳理紫花苜蓿的育种历史，剖析当前研究现状，并展望未来生物技术育种方向，对加速我国苜蓿遗传改良具有重要的借鉴意义。紫花苜蓿的驯化与传播历史悠久，起源于外高加索地区，经“丝绸之路”引入我国，并在全球范围内扩散。其遗传多样性的极大丰富，得益于历史上不同地理来源种质的引入与种间/亚种间杂交，特别是与抗逆性优良的亚种黄花苜蓿（M. sativa subsp. falcata）的遗传渗入，为培育适应不同生态区的品种奠定了坚实的遗传基础。以美国为代表的发达国家，在苜蓿育种领域已建立起一套涵盖种质资源搜集、评价及新品种选育的完整体系，其发展历程已逾百年。然而，即便是育种强国，在1990年后其苜蓿产量提升也进入了平台期，显示出传统育种策略的潜力瓶颈。我国的苜蓿育种工作虽取得了长足进步，成功培育出如“中苜系列”“甘农系列”等一批适应性良好的品种，但整体仍面临严峻挑战。首先，品种数量相对匮乏（截至2024年登记品种128个，远少于美国的1 738个），这在很大程度上限制了针对我国多样化生态环境筛选最优品种的能力。其次，传统育种策略本身也限制了杂种优势的有效利用。以往，育种家常将不同地理来源的品种进行群体混合与轮回选择，这虽然在一定程度上聚合了优良基因，但也导致不同育种群体间的遗传背景趋于相似，从而削弱了通过杂交产生强优势后代的潜力。因此，突破传统育种方法的局限，引入高效的现代生物技术手段，已成为当前苜蓿育种的必然选择。近年来，以基因组学为核心的现代生物技术为破解紫花苜蓿育种难题带来了前所未有的机遇。我国在苜蓿基因组学基础研究领域已取得显著成就，完成了种质资源遗传分析、基因组图谱绘制、关键分子标记鉴定、优质种质资源开发等工作。这些基因组资源为从分子层面解析产量、品质、抗逆性等复杂性状的遗传调控网络提供了可能。展望未来，我国紫花苜蓿的育种工作应采取传统育种与现代生物技术相结合的策略，从源头创新走向精准设计的育种4.0阶段。整合基因组学、分子标记辅助选择、基因编辑等现代生物技术，开展精准、高效的分子设计育种，是解决我国苜蓿种业“卡脖子”问题、实现跨越式发展的核心路径。
【背景】豆大蓟马（Megalurothrips usitatus）可在豇豆（Vigna unguiculata）、四季豆（Phaseolus vulgaris）和白豆（Vigna cylindrica）等寄主植物上完成发育和繁殖，其中豇豆是最适宜的寄主；而在冬瓜（Benincasa hispida）上，豆大蓟马的发育和繁殖能力明显受限。【目的】测定豆大蓟马取食不同寄主后体内消化酶活性及营养物质含量，探讨豆大蓟马对不同寄主植物的适应机制。【方法】将豇豆饲养3 d的F1代豆大蓟马成虫分别接入豇豆豆荚、四季豆豆荚、白豆豆荚和冬瓜果实中，每个处理4次重复，于0、3、6、12、24、48、72 h分别取样，系统测定不同取食时间段下豆大蓟马体内多种关键消化酶活性的动态变化，包括α-淀粉酶、海藻糖酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶等；同时，分析其体内主要营养物质含量的响应规律，包括糖原、可溶性蛋白和脂肪等指标。【结果】豆大蓟马取食不同寄主植物后，其体内消化酶活性和营养物质含量均发生显著变化。豆大蓟马取食豇豆、四季豆和白豆，其各类消化酶活性普遍高于取食冬瓜的个体。具体而言，取食豇豆的蓟马α-淀粉酶活性最高（1.33 mg·min-1·mg-1 protein），海藻糖酶也处于较高水平（469.80 nmol·min-1·mg-1 protein），胰蛋白酶与糜蛋白酶活性分别为20.42和24.86 U·mg-1 protein；取食四季豆的蓟马α-淀粉酶活性最高（1.49 mg·min-1·mg-1 protein），但海藻糖酶（304.81 nmol·min-1·mg-1 protein）及两种蛋白酶活性略低于豇豆组；白豆组海藻糖酶活性显著降低（175.61 nmol·min-1·mg-1 protein），而胰蛋白酶活性升高（21.15 U·mg-1 protein）。相比之下，取食冬瓜的豆大蓟马各项酶活性均处于最低水平，如海藻糖酶活性仅为152.89 nmol·min-1·mg-1 protein。在营养物质方面，取食豇豆的豆大蓟马体内糖原含量（1.61 mg·mg-1 protein）和脂肪含量（5.54 μg/头）最高，而取食冬瓜组的相应值最低（糖原含量0.79 mg·mg-1 protein，脂肪含量3.37 μg/头）。【结论】不同寄主植物显著影响豆大蓟马的消化酶活性和营养物质含量，豆大蓟马在取食豇豆、四季豆和白豆后能较快调整消化酶活性和营养物质，取食冬瓜后调整较慢，表明豆大蓟马在豇豆、四季豆和白豆上具有更高的适应性，而在冬瓜上的适应性较差。
【目的】通过研究不同营养水平饲粮对产双羔泌乳期陕北白绒山羊母羊生产性能、血清生化指标、乳成分、瘤胃菌群结构及功能、羔羊生长性能的影响，为建立产双羔泌乳期陕北白绒山羊母羊精准营养供给技术体系、降低养殖成本、提高陕北白绒山羊产业经济效益和可持续发展能力提供科学依据。【方法】选取32只遗传背景一致、体况体重相近（（46.60±1.45）kg）的产双羔泌乳期陕北白绒山羊2—3岁母羊，随机分为4组，对照组（CON组）饲喂基础饲粮，低营养水平组（LEL组）、中营养水平组（MEL组）和高营养水平组（HEL组）分别饲喂能量和蛋白质水平为基础饲粮1.12、1.24和1.36倍的饲粮，母羊分娩当天即为试验正式开始时间，正试期90 d。试验羊于试验0、90 d晨饲前空腹称初重（IBM）、末重（FBW），试验期间记录每日给料/剩料量，计算体增重（BWG）、平均日增重（ADG）、干物质日采食量（DMI）；母羊产后45 d，每日两次试情，记录母羊发情时间；配种30 d，采用直肠扫描法判断母羊是否怀孕，计算妊娠率，羔羊出生后每2周称重，记录其断奶天数，计算羔羊ADG；各组随机选5只母羊，于产后0、30、60 d晨空腹静脉采血取血清，测定甘油三酯（TG）等10项血清生化指标；同批次5只母羊产后0、30、60 d，人工挤乳100 mL，测定乳脂、乳蛋白等乳成分；试验第60 天，晨饲前每组随机选择6只母羊，采集瘤胃液，进行宏基因组分析。【结果】（1）MEL组的母羊体增重极显著高于其他3个组（P<0.01）；MEL组母羊发情间隔显著低于CON组（P<0.05）。MEL组和HEL组羔羊平均日增重极显著高于CON组和LEL组（P<0.01）；MEL组和HEL组羔羊断奶日龄极显著低于CON组和LEL组（P<0.01）。（2）在产后60 d时，MEL组母羊血清中GLU含量显著高于其他3个组（P<0.05）；MEL组和HEL组母羊血清中TC、TG、HDL、LDL的含量显著高于CON组和LEL组（P<0.05）。（3）在产后60 d时，MEL组和HEL组母羊乳汁中乳脂和乳蛋白含量显著高于CON组和LEL组（P<0.05），HEL组母羊乳汁中乳尿素氮含量显著高于其他3个组（P<0.05）。（4）宏基因组测序结果显示，4个组的Ace、Chao 1、Shannon和Simpson指数均无显著差异(P>0.05)。PCoA结果显示4个组之间的瘤胃微生物菌结构差异显著（P<0.05）。门水平上，CON组的拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度显著高于HEL组，而芽孢杆菌门（Bacillota）相对丰度显著低于HEL组。属水平上，HEL组月单胞菌属（Selenomonas）的相对丰度显著高于CON和LEL组。KEGG功能注释表明，在level 3水平上，随着营养水平的提高，双组分系统（Two-component system）、鞭毛组装（Flagellar assembly）显著富集（P<0.05）；而核苷酸代谢（Nucleotide metabolism）、其他碳固定途径（Other carbon fixation pathways）在低营养饲粮处理组显著富集（P<0.05）。CAZy功能分析结果表明，随着饲粮营养水平的提高GH28、GH2、CBM13基因丰度显著降低（P<0.05）；而CBM43、GT9、GT41基因丰度显著富集（P<0.05）。【结论】综上所述，产双羔陕北白绒山羊泌乳期最适饲粮为MEL组，饲粮中代谢能为9.91 MJ·kg-1，粗蛋白质水平为10.64%。
耕地资源及其利用时空动态事关国家粮食安全、资源安全和生态安全。现阶段耕地遥感监测总体沿用了“数据—（模型）—信息”的科学研究范式，注重影像解译与信息提取过程的模型改进与精度提升，面临“信息海量、知识难求、服务受限”的困境，难以满足耕地保护利用实际需求，亟待提升科学研究成果对国家重大需求的支撑服务效能。人工智能（artificial intelligence，AI）技术加速推动数据主动检索与分析向智能化的知识服务与赋能转变，大型多模态模型在文本、图像、音频、视频等多模态数据处理中的突出优势，能够有效挖掘各类遥感监测信息和提供智能知识服务。本文在系统分析国内外最新研究进展、全面梳理耕地遥感监测应用需求的基础上，总结了通过耕地形态认知其结构与功能的核心特点，进而提出基于形态指纹特征的耕地遥感监测轻量化大模型构建思路。首先，针对不同主体分析需求，将耕地遥感监测应用场景归纳为4个方面，包括耕地数量和利用、高标准农田建设、耕地质量退化、耕地农情动态，明晰不同场景对监测信息和知识服务的差异化要求；其次，从人类认知的视角出发，解析耕地形态蕴含的“精细信息”和“宏观知识”特征，为耕地遥感监测大模型构建提供新的切入点；最后，结合多模态遥感数据与通用大语言模型，构建具备感知、推理、学习与执行能力的耕地遥感监测人工智能体（AI Agent），强化注意力机制，集中并抓住耕地形态重要特征，构建基于形态指纹特征的遥感监测轻量化大模型，实现“精细信息—宏观知识—智慧决策”融合，解决数据信息产品多但可用性知识服务不足的现实困境。
【目的】豆大蓟马（Megalurothrips usitatus）是豆科作物的重要害虫，尤其偏好危害豇豆（Vigna unguiculata）。本研究旨在明确豆大蓟马田间种群数量与豇豆花之间的关系，并研发新型绿色防控技术。【方法】调查豆大蓟马在豇豆不同生育时期和不同器官上的种群动态，以及花朵绽放与脱落时间对其活动规律的影响；筛选最佳施药时间，并比较5种脱花方法（自然脱落、吹风机脱落、摇杆脱落、摇攀爬网脱落、吹风机与摇杆协同脱落）的脱花效率；同时测试不同吸花载体（银灰地膜、遮阳网、防草布、百结网、裸露土壤）对吸花效果的影响；在此基础上构建“三位一体、内外兼杀”新型绿色防控技术，评估其对豆大蓟马的防治效果，以及对豇豆品质和产量的影响。【结果】豆大蓟马的种群数量从豇豆苗期至末花期呈先升高后降低的趋势，其中苗期的种群数量最少，初花期明显增加，盛花期达到高峰。成虫偏好藏匿于花内；若虫则更喜欢豆荚，其次是花朵和嫩梢。随着花苞破口至绽放，花内成虫的数量不断增加；10：00后花朵闭合将虫体包裹在内。闭合的花朵通常在次日逐渐脱落，但是大量虫体仍然藏匿在脱落的花内，甚至带花托的花朵内虫体数量显著高于无花托的花朵，直到6：00后才开始出现大量虫体逃离花器官转向新的器官。防治豆大蓟马以晚间或清晨花朵开放期间施药效果最佳；吹风机与摇杆协同的脱花效率最高，而且百结网能够显著提高吸花效率。另外，应用“三位一体、内外兼杀”技术后，豇豆黑头黑尾、包尾和畸形分别减少93.71%、96.87%和91.55%，使产量提升20.40%。【结论】“三位一体、内外兼杀”技术不仅打破了依赖化学药剂的传统防控理念，而且能够高效降低豆大蓟马的种群数量，提升豇豆品质和产量，同时为其他作物害虫绿色防控技术研发提供理论支持和实践参考。
【目的】豆大蓟马（Megalurothrips usitatus）是我国重要的蔬菜害虫，对豆类经济作物造成严重危害。本研究旨在比较不同地理种群豆大蓟马遗传多样性，明确其遗传分化现状，为豆大蓟马精准防控提供理论依据。【方法】通过采集广东省内6个地级市、省外9个地级市共18个地理种群豆大蓟马样本，基于聚合酶链式反应（PCR)获得线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）细胞色素c氧化酶亚基1（cytochrome c oxidase subunit 1，CO1）基因序列，分析不同地理种群豆大蓟马的单倍型多样性（Hd）、核苷酸多样性（π）并进行Tajima’s D中性检验，评估种群遗传结构；计算种群间分化指数（FST）和基因流（Nm），分析不同地理种群间的遗传分化程度。【结果】在18个地理种群豆大蓟马样本中检测得到111条mtCO1基因序列，共检测到617个保守位点及24个变异位点，变异位点占序列总长的3.68%。检测到单倍型（haplotype，H）共20种（H1—H20），其中H4为优势单倍型，占序列总数的48.6%，分布于17个种群。豆大蓟马单倍型多样性（Hd=0.677）和核苷酸多样性（π=0.00425）较高，但不同遗传类型之间的核苷酸序列差异不明显；Tajima’s D中性检验不显著，表明群体大小保持稳定，未发生明显扩张。此外，种群间分化指数（FST=0.04973<0.05）和基因流（Nm=9.55>1）分析表明，不同地理种群间基因交流充分，遗传分化程度低。分子方差分析结果表明，引起种群总体变异的主要因素为种群内变异。【结论】不同地理种群豆大蓟马遗传多样性较高，地理种群之间的基因交流频繁，遗传分化较小，总群体大小保持相对稳定状态。研究结果可为不同地区的豆大蓟马田间种群综合防治提供理论依据。
【目的】研究不同有机肥对贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）SD13防控豇豆枯萎病效果的影响，为豇豆枯萎病生物防控技术应用提供理论依据。【方法】通过盆栽试验，评价添加10%羊粪肥、10%蚯蚓粪肥及羊粪肥+蚯蚓粪肥各5%混合有机肥作为肥料载体对贝莱斯芽孢杆菌SD13防控豇豆枯萎病的影响，具体包括空白对照（CK）、病原菌对照（F）、病原菌+SD13（FB）、病原菌+10%蚯蚓粪肥（FW）、病原菌+SD13+10%蚯蚓粪肥（FBW）、病原菌+10%羊粪肥（FS）、病原菌+SD13+10%羊粪肥（FBS）、病原菌+SD13+5%蚯蚓粪肥+5%羊粪肥（FBWS）共8个处理。每处理设3次重复，每重复3盆。于设施大棚中培养45 d后，测定各处理豇豆枯萎病发病率、植株生物量（地上与地下部干重）及防御酶（过氧化氢酶）活性，并采集根区土壤样品，利用16S rRNA高通量测序分析土壤细菌群落结构、多样性及关键微生物类群组成情况。【结果】羊粪肥、蚯蚓粪肥及混用有机肥联合贝莱斯芽孢杆菌菌株SD13对豇豆枯萎防治效果均达75%以上；羊粪肥联合SD13显著增加土壤全氮（30%），土壤优势菌以厚壁菌门（Firmicutes）为主，且与其他菌群呈负相关关系；蚯蚓粪肥联合SD13显著提高罹病豇豆植株地上部干重29%和地下部干重30%，提升豇豆过氧化氢酶（CAT）活性10%，并显著增加土壤细菌丰富度和多样性，使群落结构恢复至健康水平；混合有机肥联合SD13显著增加了罹病豇豆植株地下部干重155%，土壤群落结构被蚯蚓粪肥及羊粪肥微生物群落互相影响。【结论】有机肥类型影响贝莱斯芽孢杆菌SD13在土壤中对枯萎病的防控，蚯蚓粪肥较羊粪肥更适合与SD13联用，在保障较高防治效果下其进一步提高豇豆生物量、过氧化氢酶活性以及土壤细菌丰富度与多样性，增加有益菌群丰度，细菌群落结构和组成恢复到豇豆健康土壤水平，可作为生防菌SD13土壤防控豇豆枯萎病应用的配套有机肥。
中科发5号是李家洋院士团队利用分子设计育种理念培育的新品种。运用表型与分子标记选择相结合的方法，聚合了GL7（多拷贝）、GS3和GW5基因型组合，形成了水稻的细长籽粒，且含有高产的基因/QTL qSB2、qSB8、qSB10和SCM2等，以及携带稻瘟病抗性等位基因Pib、qBR10、Pi-ta和Ptr。基于此，该品种综合农艺性状表现出高产、多抗、品质优良等特点，在2014年位列中国十大主栽品种之列，已成为东北标志性品种。面对这一局面，未来东北粳稻应该以此为基准，实现超越。结合大米供需市场状况，育种目标应是以高产为基础的长粒香。具体产量目标为9 500 kg·hm-2以上，而实现这一目标的性状组配是株高95.0—105.0 cm、有效穗数375.0万—420.0万株/hm2、穗粒数120.0粒以上、千粒重大于25.0 g；品质目标为粒长大于6.5 mm、长宽比大于2.8、整精米率达到审定标准、外观优良、食味80分以上、具有香味。除此之外，还要具有良好的适应性与抗性。为实现该目标，首先要加强辩证思维，要在实践中坚决淘汰大量不能达到育种目标的材料，同时，加强优良性状组配及其与当地栽培条件适应性的实践检验。在育种过程中，协调使用高产资源和长粒资源，加强复合杂交，同时优化育种过程，积极采用分子育种等现代育种技术。育种策略关键是要拓展具有广亲和性的籼粳亚种杂交稻恢复系的运用，特别是高产籼粳三系杂交稻的利用。由于高产三系杂交稻本身产量较高，其配子存在广泛重组，更有期望出现突破性类型。利用具有广亲和性的粳稻恢复系与长粒香型籼型杂交稻配组，可能是实现长粒香育种目标的最好策略，但还需进一步检验。
【目的】 研究增密对不同株高玉米品种农艺性状、产量及其构成因素动态变化的影响差异，解析矮秆玉米品种高密度下的稳产机制，为玉米高产潜力挖掘与矮秆高密高产品种选育提供理论依据。【方法】 于2023和2024年2个玉米生育季开展双因素试验，以高秆品种先玉335（XY335）、中秆郑单958（ZD958）和矮秆MY73为试验材料，设置9个种植密度：6.00万株/hm2（D1）、6.75万株/hm2（D2）、7.50万株/hm2（D3）、8.25万株/hm2（D4）、9.00万株/hm2（D5）、9.75万株/hm2（D6）、10.50万株/hm2（D7）、11.25万株/hm2（D8）和12.00万株/hm2（D9），研究种植密度对不同株高玉米品种植株、叶片、果穗、籽粒和产量等相关性状的影响，通过方差分析统计各指标在相同密度不同品种间及同一品种在不同密度下的差异显著性，采用BiHil模型分析叶面积指数的动态变化。【结果】 XY335、ZD958、MY73在两年试验中均获得较高产量的密度范围分别为6.00—6.75、6.75—8.25和8.25—9.75万株/hm2，MY73两年最高产量均值分别较ZD958和XY335显著提高11.1%和6.8%。在D1和D2两低密度条件下，三品种倒伏率无显著差异。自D3密度起，随密度的增加，矮秆品种MY73倒伏率显著低于高秆品种XY335和中秆品种ZD958；ZD958和XY335倒伏率显著上升，两年平均倒伏率分别达10.4%—66.6%和11.6%—82.8%；而MY73在2023年均无倒伏，2024年仅在D9密度下倒伏，倒伏率为1.1%。受倒伏等影响，随种植密度的增加，矮秆品种MY73单位面积有效穗数逐渐增加，而高秆XY335和中秆ZD958呈先增加后降低的趋势，高密度下MY73单位面积有效穗数显著高于XY335和ZD958。密度增加后，各品种株高、叶面积指数逐渐增加，MY73的株高增幅最小、叶面积指数增幅最大。各密度下MY73株高显著低于XY335和ZD958。相同密度下MY73结实率、收获指数、出籽率和籽粒容重均显著高于XY335和ZD958，且各密度下MY73收获指数稳定在0.6左右。增密后，各品种结实率、单穗粒重和收获指数逐渐降低，MY73降幅均最小，相较于D1密度，MY73结实率、单穗粒重和收获指数两年各密度降幅平均值分别比XY335和ZD958小44.0%和30.5%、39.5%和29.4%、96.3%和94.6%。【结论】 随密度的增加，玉米矮秆品种MY73产量及其构成因素、植株农艺性状变化较小，单株绿叶面积达最大值后降幅较小；种植密度超过9.75万株/hm2后，倒伏率较低，单位面积有效穗数、结实率、籽粒容重、出籽率、收获指数及产量均较高，这些特征是本试验中矮秆玉米品种MY73在高密度条件下实现高产稳产的关键机制。
【目的】 针对“十四五”国家重点研发计划“黄淮玉米大豆复合种植丰产增效技术研发与集成示范”布局在山东、河南、安徽、江苏4省的7个技术示范区及其周边种植户，开展产能表现、经济效益和生态效益的系统评价，以期为区域玉米大豆复合种植模式优化提供科学评价依据。【方法】 构建涵盖产量、经济与生态三大维度的综合评价指标体系，基于7个示范区及其周边种植户的试验监测和实地调研，评估各示范区与区域周边种植户玉米大豆复合种植的综合效益差异。【结果】 产量方面，项目区各示范田玉米大豆复合种植模式总体均比周边种植户平均增产10%—19%；经济效益方面，示范区的单位土地产值平均比周边种植户高出5%—21%，但由于投入成本增加了7%—15%，导致单位土地净效益仅高出2%—18%；生态影响方面，示范区的碳足迹比周边种植户高出约9%—34%、氮足迹高出5%—45%，主要原因是化肥和柴油投入增加。基于周边种植户较示范区在产量、经济、生态3个维度的差异表现，7个示范区与周边种植户的综合差异指数等级（CVI）均处于中等差异水平（对应值为3级）。其中，各区域经济趋近指数等级（ECI）表现优异（等级3—4级），尤以土地产出率差异最小（鲁西北、皖北和苏北地区达最优等级5）。这表明，尽管周边种植户产量与土地产值较低，但示范区的高投入降低了其单位产出收益效率，客观上缩小了与周边种植户的净收益差距，支撑了较高的ECI值。限制各区域综合指数提升的主要原因在于产量较低，产量趋近指数（YCI）均集中在较差的1—2级水平。【结论】 项目技术创新与应用对促进黄淮地区玉米大豆复合种植的产量和经济效益具有良好的效果，但也存在成本上升与生态压力增大的问题。如何节本增效是下一步技术创新需要加强的重点攻关方向。
在经济社会发展和乡村振兴战略的推动下，我国粮食产量连续多年保持丰收，但仍面临生产效率低、农民收入差距大等挑战。“大国小农”的国情下，促进小农户与现代农业衔接意义重大，农业社会化服务成为联结二者的关键桥梁。本文聚焦我国农业社会化服务，旨在剖析其发展现状、区域特征，借鉴国际经验并提出发展建议，为推动农业现代化提供参考。在发展现状方面，农业社会化服务政策体系逐步完善，政策目标逐渐明确，支持服务主体多元化、政策工具多样化以及区域差异化。在地区性服务结构方面，以河南省社会化服务情况为分析对象，农业社会化服务市场形成了“龙头企业－农机专业合作社－农机专业户”的三级市场结构，以政府为引领提供资金支持，不同层级市场主体优势互补。在地区性服务特征方面，我国已初步构建起以公共服务机构为基础支撑，合作经济组织为基层网络，农业龙头企业为产业枢纽，科研机构、行业协会等社会力量为重要补充，公益性服务与经营性服务相互结合、专项服务与综合服务相协同的“政府引导、多元协同、功能互补”的新型农业社会化服务体系。国际经验方面，美国构建了政府公共服务、私人企业服务与农场主合作社系统三维协同的适应大规模农业生产的农业社会化服务体系；日本构建了适合小规模家庭经营的以农协为核心的农业社会化服务体系。两国在服务体系改革中，均在组织架构、服务内容和技术赋能层面实现升级，两国服务体系共同点在于通过组织化嵌入连接农户与现代农业，借助技术赋能推动农业现代化发展，革新服务内容以增强产业竞争力。基于我国国情和国际经验，提出以下政策建议：应强化政府引导与制度保障，夯实服务基础；培育多元服务主体，构建协同服务网络；深化金融与数字赋能，提升服务质效；完善利益联结机制，保障小农户权益。
【目的】筛选KASP核心标记，建立番茄高通量分子鉴定体系，为番茄品种鉴定、纯度鉴定和新品种权保护等提供技术支撑。【方法】基于番茄高代自交系重测序数据，筛选覆盖全基因组的高质量SNP位点，并将其转化为KASP标记。利用从不同育种单位和公司收集的360个番茄品种验证开发的KASP标记，根据基因分型数据结果，筛选出一套多态性信息含量（PIC）高、稳定性好且在染色体上相对均匀分布的KASP核心标记组合，并对收集的番茄品种进行聚类分析和构建DNA指纹图谱，同时进行番茄品种真实性鉴定和种子纯度鉴定应用。【结果】基于300余份番茄材料重测序数据分析获得的SNP位点，从中筛选出600个用于标记开发，平均每条染色体50个。最终，517个成功转化为KASP标记，转化率为86.2%。根据染色体上的物理距离，每条优选10—12个，总计128个标记，使用不同类型的番茄品种对其进行验证和筛选。最终筛选出一套含有68组引物的核心标记，平均每条染色体4—8个。利用这68个核心标记对360个番茄品种进行基因型分析，并构建DNA指纹图谱，聚类分析结果显示，品种间相似系数为0.32—1.00。依据普通鲜食番茄、口感番茄、樱桃番茄和加工番茄4种类型，分别精简为含有48、32、36和36个核心标记的组合，其PIC值均大于0.35，这些核心标记可将不同品种的番茄进行有效区分。为了验证标记的适用性，利用核心标记组合对2个口感番茄品种进行真实性鉴定，发现二者有2个标记存在差异，表明这两个品种并不相同。另外，选择在亲本间具有多态性的2个标记对番茄品种‘品番4031’的F1杂交种子纯度进行鉴定，结果显示，种子纯度均为100%，与田间鉴定结果吻合。【结论】获得的KASP标记可用于番茄的遗传多样性分析、指纹图谱构建、品种真实性鉴定和杂交种纯度鉴定。
大豆种植制度涉及其在全国的布局、品种光温特性与熟制、轮作制度，以及纯作、间作、套作种植方式等，是大豆生产、引种、育种、栽培技术创新的依据。优化大豆种植制度对提升我国大豆综合生产能力及效益具有决定性意义。新中国成立70年以来，一年一熟制地区的大豆种植面积扩大，两年三熟制向一年两熟制转化地区的大豆种植面积缩减，一年两熟到一年三熟制地区的大豆种植面积稳中有升。从全国布局看，大豆栽培区域向东北地区北部扩展，南方-西南地区的大豆种植面积稳中有升，西北地区是新兴的大豆高产区。历史上大豆栽培区划分的方案是基于当时种植制度的基本资料，通过调查和试验得出的结果。近30年来，大豆生产、育种、栽培技术有了很大进步，尤其是大豆栽培区域有了规模较大的变化，特别是2000年以来国家突出强调发展大豆产业的国策，各地竞相调整发展大豆产业。生态栽培区的划分是与大豆布局、栽培技术、资源利用、引种育种等关系十分密切的一项基础性工作。随着我国大豆生产的变化，及时提出新的生态栽培区划分方案，有利于调整作物结构，推动未来大豆生产的发展。为此，本文回顾了新中国成立以来大豆栽培区域的变化、品种的更新换代、机械化水平的提高、带状复合种植的推进、栽培技术的全面进步，在此基础上列述了我国五次大豆栽培区划的变迁及其特点，并对区划的动态特征进行了全面剖析，从而提出大豆生态栽培区划调整的建议。新区划将全国分为东北春作大豆生态栽培区、西北春作大豆生态栽培区、黄淮海夏作大豆生态栽培区、长江流域春夏秋作大豆生态栽培区、西南高原春夏作大豆生态栽培区和岭南四季大豆生态栽培区，共6个生态栽培区。该区划的划分和命名力求兼顾到全国耕作制度区划的整体特点和对应关系，并注意到与以往区划的衔接。
【目的】 探究不同有机物料配施化肥对中低产田作物产量和农田土壤肥力的影响，为选择最佳的有机培肥措施提供科学依据。【方法】 以黄土高原中低产田为研究对象，于2022和2023年，连续两年进行玉米田间试验。设置秸秆还田配施化肥（SF）、生物炭配施化肥（B）、有机肥配施化肥（M）和生物有机肥配施化肥（EM）4个处理，以单施化肥（F）为对照，通过测定不同处理的玉米产量和土壤物理、化学和生物指标，采用相关性分析和主成分分析等方法建立评价指标最小数据集，并利用模糊数学法对土壤肥力进行评价。【结果】 与F处理相比，SF和B处理土壤水稳性大团聚体（R>0.25）百分比显著提高了19.8%和17.8%，<0.053 mm团聚体百分比显著降低了17.2%和14.0%，土壤水分显著提高了7.6%和13.0%。M和EM处理同样提高了土壤水稳性大团聚体和表层土壤水分，但差异不显著。有机物料配施化肥提高了土壤团聚体的几何平均直径和平均重量直径，其中SF处理显著高于F处理，但与B、M处理差异不显著。与F处理相比，不同有机物料处理土壤有机质和土壤有效磷含量分别显著提高了16.1%—28.5%和23.1%—195.4%；SF处理的可溶性有机碳和M处理的可溶性有机氮含量增加最显著。EM处理的土壤微生物量碳、微生物量磷含量和M处理的微生物量氮含量最高，分别较F处理显著增加了36.9%、216.4%和63.3%。与F处理相比，SF、M、EM处理的土壤β-葡萄糖苷酶、N-乙酰葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性分别显著提高了13.3%—57.0%、21.4%—22.0%和24.3%—35.1%，B处理的β-葡萄糖苷酶活性显著增加，但N-乙酰葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性增加不显著；土壤总体酶活性（TEI）表现为EM>M>SF>B>F处理，其中EM处理显著高于SF、B和F处理。化肥配施有机物料通过改善土壤团聚体结构、提升土壤有机质及养分含量、增强土壤酶活性，从而提高了土壤肥力指数（IFI），提升幅度在0.6%—36.9%，其中EM、M和B处理增加显著。试验两年化肥配施有机肥和生物有机肥玉米产量较单施化肥显著提高了13.4%—18.5%，且显著高于秸秆配施化肥处理。【结论】 有机物料配施化肥能够改善土壤结构、提高土壤肥力，从而增加玉米产量，其中有机肥和生物有机肥配施化肥的效果最好。
【目的】 探究在玉米大豆带状复合种植模式下，不同株高玉米品种搭配对群体冠层光分布及光资源利用的调控效应。【方法】 于2023—2024年，以不同株高的4个玉米品种为试验材料，包括矮秆品种MY73、登海605（DH605）和高秆品种京科968（JK968）、先玉1466（XY1466）及大豆齐黄34。设置不同间作模式：4行均为同一玉米品种为对照（S-MY、S-DH、S-JK、S-XY），4行密度均为6.75万株/hm2和高矮秆品种搭配（中间行为高秆品种JK968，边行为矮秆品种MY73：MY-JK-1、MY-JK-2；中间行为高秆品种XY1466，边行为矮秆品种DH605：DH-XY-1、DH-XY-2），同时设置2种种植密度：4行密度均为6.75万株/hm2（MY-JK-1、DH-XY-1）和中间行为6.75万株/hm2，边行为8.25万株/hm2（MY-JK-2、DH-XY-2）。玉米大豆行配置均为4﹕4，各处理大豆株距均相同。重点分析不同间作模式对群体冠层结构、光分布、玉米光合特性及作物产量的影响。【结果】 不同株高玉米品种搭配种植优化了冠层结构，显著改善玉米穗位层透光率，提高了玉米叶面积指数和光合特性，最终促进系统产量的增加。在吐丝期，MY-JK-1、MY-JK-2的穗位层透光率较S-MY、S-JK增加18.55%—88.22%，DH-XY-1、DH-XY-2较S-DH、S-XY的穗位层透光率增加39.26%—55.77%。4个品种（除MY-JK-2下的MY73）在高矮秆搭配模式下的净光合速率（Pn）均有所提高，其中DH605在DH-XY-2模式下的Pn较S-DH提高6.88%，XY1466在DH-XY-2模式下的Pn较S-XY提高10.31%。同时，穗位叶最大光化学效率（Fv/Fm）和潜在活性（Fv/Fo）均有所提升。MY-JK-2模式下的玉米产量较S-MY、S-JK、MY-JK-1模式2年平均分别提高19.44%、9.58%、1.66%；DH-XY-2较S-DH、S-XY、DH-XY-1模式2年平均分别提高30.20%、14.94%、9.21%。2年均为DH-XY-2模式下的玉米产量（12 536.58 kg·hm-2）和系统产量（14 001.29 kg·hm-2）最高。【结论】 与单一玉米品种间作模式相比，不同株高玉米品种搭配种植能够优化群体冠层结构，改善群体冠层光分布，提高玉米穗位层透光率和大豆顶部光合有效辐射。同时，提高了玉米叶面积指数和光合特性，促进光合产物的积累，最终促进系统产量的增加。随着边行密度的增加，玉米产量得到进一步提升。本试验条件下，在黄淮海地区推荐使用矮秆DH605和高秆XY1466搭配种植，中间行密度为6.75万株/hm2且边行为8.25万株/hm2的模式。
【目的】土壤盐渍化严重威胁着水稻生产的发展。综合评价水稻核心种质苗期耐盐性，明确不同亚种水稻响应盐胁迫的形态、生理差异，归纳总结其应对策略，为筛选和培育耐盐水稻品种提供理论依据。【方法】于125 mmol·L-1 NaCl胁迫6 d时测定276份水稻核心种质的耐盐级别（STS）、株高、根长、地上部鲜重、地上部干重、根干重和SPAD，计算地上部含水量（SWC）和除耐盐级别、地上部鲜重外各性状的相对值。通过t检验、差异显著性和相关性分析探索不同亚种水稻响应盐胁迫的形态生理差异；利用主成分分析和逐步线性回归筛选耐盐关键指标；计算综合评价D值，获得典型耐（敏）盐种质，解析不同亚种水稻盐胁迫响应策略与调控模式。【结果】盐胁迫影响了3个亚种水稻幼苗生长。与粳稻相比，籼稻和AUS受盐胁迫的抑制作用较轻，AUS具有更丰富的表型变异。3个亚种水稻种质的STS、相对株高（RSH）、相对根长（RRL）、相对根干重（RRDW）、相对SPAD（RSPAD）和SWC差异不显著，仅籼稻的相对地上部干重（RSDW）显著高于粳稻和AUS，且温带粳稻苗期耐盐性显著高于热带粳稻和混合型粳稻。不同亚种间7个耐盐相关性状的相关性存在一定差异。分别在粳稻、籼稻、AUS中提取到3个主成分，累计贡献率分别为82.587%、80.117%、88.700%。基于此，分别计算各种质的耐盐综合评价D值，筛选耐盐关键参数，发现RSDW是影响水稻苗期耐盐性的共性关键指标，RSH、RRDW为粳稻和AUS所共有，STS是籼稻和AUS共同的关键参数。在3个亚种中分别选取高D值种质和低D值种质分析盐胁迫下的根系特征、离子平衡、活性氧积累和渗透调节物质含量。3类高D值种质的根总数量（RTN）、根尖数量（RN）、根总长度（TRL）和根总表面积（RSA）显著高于3类低D值种质。在3类高D值种质中，籼稻的RTN和RN显著高于粳稻和AUS，籼稻和AUS的根平均直径（RAD）显著高于粳稻，AUS在0.5—1 mm径级根系表面积和体积上显著高于粳稻和籼稻，粳稻的0—0.5 mm径级根系体积显著高于籼稻和AUS。在离子平衡方面，3类高D值种质的地上部Na+含量（SNC）显著低于3类低D值种质；在3类高D值种质之间，AUS的SNC和地上部Na+/K+（SNK）显著低于粳稻，粳稻的根系Na+含量（RNC）显著低于AUS，籼稻的根系K+含量（RKC）显著高于AUS，粳稻和籼稻的根系Na+/K+（RNK）显著低于AUS。在活性氧含量方面，3类高D值种质之间，粳稻的过氧化氢含量显著低于籼稻和AUS。在渗透调节物质含量方面，在3类高D值种质中，籼稻和AUS的可溶性糖含量显著高于粳稻，籼稻的脯氨酸含量显著高于粳稻。【结论】盐胁迫下不同亚种水稻种质的形态生理特性存在较大的差异，RSDW是影响水稻苗期耐盐性的共性关键指标。在应对盐胁迫时，粳稻、籼稻和AUS的耐盐种质在根系特征、离子平衡、活性氧清除和渗透调节4个方面表现出不同的侧重点和差异化的调控策略。
【目的】 为优化黄淮海区域玉米大豆间作种植模式，通过评估不同行比配置对作物农艺性状、群体冠层结构、产量构成要素、边际效应及综合经济效益的影响，筛选适宜的行比模式，以提升土地资源利用效率及经济效益。【方法】 设置4行大豆间作2行玉米（4﹕2）、6行大豆间作4行玉米（6﹕4）、4行大豆间作4行玉米（4﹕4）3种行比模式，并以大豆单作（SCK）和玉米单作（MCK）为对照，测定分析不同行比配置下作物干物质积累量、叶面积指数(LAI)、叶绿素相对含量（SPAD）、冠层透光率及产量构成要素。采用分内外行取样法评估边际效应及经济效益。【结果】 与单作相比，间作显著降低了玉米（灌浆期、乳熟期及成熟期）和大豆（盛花期、盛荚期、鼓粒期及完熟期）的单株干物质积累量。在行比模式中，4﹕4模式的玉米单株干物质积累量最高，而大豆则以6﹕4模式最高。行比配置显著影响了两作物各行间干物质积累量及产量。玉米产量排序为：4﹕4模式>4﹕2模式>6﹕4模式，较MCK分别降低15.22%、18.02%和12.62%；大豆产量排序为：6﹕4模式>4﹕4模式>4﹕2模式，较SCK分别降低55.99%、50.43%和56.00%。间作玉米表现出明显边际优势，边行产量显著高于内行。间作体系下，玉米和大豆的冠层透光率、LAI及SPAD值均低于单作。玉米的冠层透光率、LAI和SPAD值均表现为：4﹕4模式>4﹕2模式>6﹕4模式；大豆冠层透光率排序为4﹕4模式>6﹕4模式>4﹕2模式，其LAI和SPAD值排序同玉米。玉米LAI受行比影响显著，而其SPAD值及大豆的LAI、SPAD值行间差异均不显著。经济效益及间作优势评估中，4﹕4模式表现最优，其土地当量比(LER)、相对拥挤系数(K)及经济效益均为最高。间作玉米的LER值和K值均高于大豆，且玉米竞争比率(CRm)显著高于大豆(CRs)（CRm>1,CRs<1），表明玉米在种间竞争中占据优势。【结论】 相较于单作，间作模式虽降低了两作物单株干物质积累量、LAI及SPAD值，但显著提升了土地当量比及综合经济效益。本试验条件下，4﹕4模式群体冠层结构更优，玉米边际优势显著，在维持玉米产量水平的同时增收大豆，实现了总产量与经济效益的协同提升。
【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。
【目的】 系统解析玉米籽粒容重形成过程中蛋白质、淀粉及脂肪三大营养组分的贡献率与空间分异规律，深入探究品种遗传背景、生态区域及栽培密度三者的交互作用对营养品质与容重形成的影响机制，以期为不同生态区玉米品质的定向调控提供理论依据，推动“高产-优质-高效”协同生产模式的发展。【方法】 研究覆盖我国四大玉米主产区，共采集718份代表性样品，涵盖77个主推品种以及24个种植密度梯度（37 500—127 500株/hm2）。所有样品经自然风干至标准水分后进行统一测定。采用近红外分析仪测定蛋白质、淀粉与脂肪含量，并使用容重仪测定籽粒容重。通过构建“线性效应—非线性交互—因果路径”全链条分析框架，综合运用多元线性回归、随机森林模型与结构方程模型解析各组分贡献及其因果路径，并采用三因素方差分析评估基因型、环境与栽培措施的互作效应。【结果】 蛋白质与淀粉是容重提升的核心驱动因子，其标准化路径系数分别为β=8.406和β=6.413，均达到极显著水平（P<0.001）。随机森林模型显示二者贡献率分别为28%与45%，结构方程模型进一步验证其路径系数具有高度稳健性；与之相反，脂肪贡献率仅为2%，未通过显著性检验。三因素方差分析表明，品种、生态区域与栽培密度对容重及营养品质均存在极显著主效应与交互作用。东北春玉米区以蛋白质贡献为主导（43.9%），蛋白质-淀粉协同贡献占随机森林模型总解释力的81.0%；而黄淮海夏玉米区则以淀粉贡献为主（52.9%），蛋白质-淀粉协同贡献占随机森林模型总解释力的85.0%。结构方程模型（SEM）结果显示，蛋白质对容重具有直接正向贡献，但同时通过碳氮代谢流的分配权衡对淀粉积累产生了补偿性削减，进而表现出间接负效应。这说明在籽粒发育过程中，容重的最终形成是蛋白质与淀粉在资源限制下博弈的结果，而非单一组分的线性叠加。【结论】 玉米容重形成是由蛋白质与淀粉协同驱动的生物学过程，脂肪贡献不显著。品种、生态区域与密度之间存在显著互作，同一品种在不同生态与栽培条件下调控路径各异。因此，东北产区应注重高蛋白品种选育与氮肥精准调控，黄淮海产区需强化碳同化效率与淀粉合成关键酶调控，各生态区应通过“品种-区域-措施”的精准匹配，实现玉米产量与品质的协同提升。
【目的】 目前农业生产上多种土传病害频发难防，现有防治药剂易造成残留和药害，鉴于植物源杀菌剂具有广谱抑菌活性、环境友好及易代谢与降解等特点，本研究以辣椒疫霉（Phytophthora capsici）和西瓜枯萎病菌（Fusarium oxysporum f. sp. niveum）两种典型的土传病原菌为研究对象，通过对供试75种植物提取物的抑菌活性测定，筛选具有较高活性的植物资源，为新型植物源杀菌剂开发打下基础。 【方法】 采用生长速率法测定75种植物乙醇提取物对辣椒疫霉和西瓜枯萎病菌的抑制活性，通过灌根法和伤根法测定筛选出的高活性植物提取物对辣椒疫病和西瓜枯萎病的盆栽防效。 【结果】 厚朴、羌活、山沉香、侧柏和冬青5种植物乙醇提取物在1 mg·mL-1浓度下对辣椒疫霉的菌丝抑制率在60%以上，茜草、乌药等11种植物乙醇提取物的抑制率在30%—60%，其余59种植物提取物无明显抑制活性，其中厚朴乙醇提取物对辣椒疫霉毒力最高，EC50为0.023 mg·mL-1；厚朴、川芎和姜黄3种植物乙醇提取物在1 mg·mL-1浓度下对西瓜枯萎病菌的菌丝抑制率在60%以上，高良姜、山沉香等12种植物乙醇提取物的抑制率在30%—60%，其余60种植物提取物无明显抑制活性，其中姜黄乙醇提取物对西瓜枯萎病菌毒力最高，EC50为0.606 mg·mL-1。盆栽防效试验结果表明，厚朴乙醇提取物在8 mg·mL-1浓度下对辣椒疫病有较高的保护和治疗作用，防治效果分别为64.74%和63.25%，山沉香乙醇提取物在8 mg·mL-1浓度下对辣椒疫病有较高的治疗作用，其防治效果为63.14%，二者均低于对照药剂申嗪霉素（保护防效81.05%，治疗防效73.72%）；姜黄乙醇提取物在8 mg·mL-1浓度下对西瓜枯萎病有较高的保护作用，其防治效果为69.94%，与对照药剂多菌灵相当（66.65%），在2 mg·mL-1浓度下对西瓜枯萎病有较高的治疗作用，其防治效果为78.08%，优于对照药剂多菌灵（62.42%）；而高良姜乙醇提取物在供试浓度下对西瓜枯萎病的盆栽防效均低于50%。 【结论】 山沉香、姜黄和厚朴3种植物提取物对土传病菌具有较好的抑制效果，为后续新型植物源杀菌剂的研发提供了科学依据。
【目的】 玉米大豆4﹕6间作模式作为黄淮海地区主推种植模式，存在间作玉米中间行行间郁闭、通风透光差、结实不良等问题。通过优化行距配置，探索改善间作玉米群体冠层结构、提高间作系统产量的有效途径，为玉米大豆带状复合种植技术在黄淮海地区的推广应用提供理论依据。【方法】 于2023—2024年，以有限生长型大豆品种菏豆22与紧凑密植型玉米品种立原296为供试材料，在玉米大豆4﹕6间作模式下，设置间作玉米等行距60 cm（ER）与宽窄行40 cm+70 cm+40 cm（WNR1）、40 cm+80 cm+40 cm（WNR2）、40 cm+90 cm+40 cm（WNR3）、40 cm+100 cm+40 cm（WNR4）5种行距配置处理，研究间作玉米行距配置对间作系统产量，间作玉米干物质积累、植株性状、冠层特性的影响。【结果】 玉米大豆4﹕6间作模式下，间作玉米宽窄行种植显著提升间作玉米产量，WNR3处理2年平均较ER增产6.68%，花后干物质积累量增加10.49%。产量提升主要源于中间行穗粒数（增加8.24%—9.95%）和千粒重（增加2.66%—3.04%）的提高；宽窄行种植缓解了中间行“避阴反应”，WNR3处理下中间行玉米株高与边行差异缩小2.3%，茎粗增加5.7%，叶片衰老延缓，抽雄后穗位叶SPAD值较ER处理提高1.95%—14.95%。随着中间行行距的增大，冠层透光率、单株叶面积呈上升趋势，WNR3处理中间行底层透光率提升29.11%，穗位层透光率提升25.44%，但在WNR3与WNR4处理间差异不显著。尽管WNR4处理的冠层通风透光条件得到进一步改善，但间作玉米群体的光能截获率显著降低，导致花后光合产物积累与籽粒产量降低。【结论】 玉米大豆4﹕6间作模式下，采用40 cm+90 cm+40 cm宽窄行配置可显著改善玉米冠层结构，增强光合性能，提高花后干物质积累与籽粒产量，是黄淮海地区优化间作系统产量的有效途径。
【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】 黄淮海地区为我国夏大豆主产区之一，黄淮海地区夏季多风雨、冰雹等天气导致苗期大豆叶片遭受损害，致使叶面积下降。通过人工剪叶方法，研究苗期去叶后大豆光合特性、荚果分布及产量形成的变化，旨在为大豆抗逆高产栽培技术集成应用提供支撑。 【方法】 以中黄301为试验材料，通过2年田间试验于大豆V3期设置不同剪叶处理：CK（不剪叶）、C1（剪去1片三出复叶）、C2（剪去2片三出复叶）、C3（剪去3片三出复叶），模仿大豆幼苗因恶劣天气造成的叶面积下降现象，系统解析苗期去叶对大豆产量及生理特性的影响。 【结果】 苗期去叶降低了大豆产量，且损失程度与剪叶强度呈正相关关系，C1、C2和C3处理2年平均分别减产5.4%、10.2%和19.3%，主要归因于底荚高度较CK处理分别提升了7.09%、24.5%和42%，植株下层（0-30 cm）荚果数量分别下降13.6%、33.8%和59.6%。叶面积指数随剪叶量的增加而下降，导致地上部干物质积累减少，R1、R3期C1、C2和C3处理较CK处理分别平均下降8.5%、16.5%和37.1%，R8期C1、C2和C3处理籽粒干重较CK分别下降12.1%、24.3%与32.7%。光合特性分析显示，C1和C2处理在各生育时期的各项光合指标与CK处理无显著差异；然而，C3处理在R1期显著抑制了净光合速率、相对叶绿素含量及光系统Ⅱ活性，但其光合能力在R3期得以恢复。氮素代谢研究表明，剪叶处理降低大豆地上部总氮积累量，生殖生长后期籽粒氮素占比虽达93.6%，但源器官氮供应不足导致库容受限，成熟期最高蛋白质含量处理与最低蛋白质含量处理间仅差1.27%。主成分分析表明，大豆产量与LAI、光合速率、氮素积累及下层荚果数呈正相关关系，与底荚高度呈负相关关系。 【结论】 苗期去叶对夏大豆产量具有显著负面效应，且减产幅度随去叶强度的增加而加剧。叶面积指数、光合性能、氮素积累量及基部荚果数是表征叶片损伤程度的关键敏感指标；明确上述指标的响应规律，可为制定大豆抗逆栽培策略提供科学依据。
【背景】干旱胁迫是限制全球农业生产力的主要非生物因子之一。系统解析植物在干旱及复水过程中的转录调控机制，对于提升作物抗旱性及实现分子育种具有重要理论与实践意义。花苜蓿作为多年生豆科牧草，具有优良的生态适应能力和抗旱潜力。【目的】通过基于转录组分析与共表达网络构建，识别直立型花苜蓿对干旱胁迫及复水响应的关键调控模块及核心功能基因，解析其潜在分子机制。【方法】设置4个处理阶段，包括正常水分处理（A组）、干旱胁迫中期（B组）、干旱胁迫后期（C组）和复水处理阶段（D组），以模拟花苜蓿在干旱-复水过程中的生理响应状态。利用高通量转录组测序获取基因表达数据，结合加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis，WGCNA）构建基因共表达模块。通过主成分分析（principal component analysis， PCA）和KEGG通路富集分析揭示基因表达的变异趋势与功能富集规律，进一步筛选与抗旱性密切相关的模块及核心基因。最终选取MEmagenta与MEdarkgreen模块中的6个核心基因进行qRT-PCR验证，以评估转录组数据的表达一致性与模块的生物学可信度。【结果】PCA分析显示，不同处理组样本在PC1与PC2维度上明显分离，表明干旱及复水处理对花苜蓿基因表达具有阶段性影响。差异表达分析结果显示，干旱中期（B组）诱导的上调与下调基因数量最多，反映出植物在早期迅速激活应答机制；干旱后期（C组）差异表达数量有所下降，但脂肪酸降解、糖代谢等代谢路径显著富集，提示植物向稳态调控方向转变；复水阶段（D组）大部分基因表达水平趋于恢复，部分信号转导和防御通路仍保持活跃状态，反映其持续的调节能力。WGCNA分析识别出4个与处理条件显著相关的模块（|r| > 0.6），其中MEdarkgreen模块（r = 0.93）在干旱后期高表达，富集于MAPK信号通路、内质网应激、脂质代谢与黄酮类合成等路径。模块核心基因BZIP17与IRE1B分别调控蛋白质折叠、转录重编程及内质网稳态，可能在长期胁迫适应中发挥重要作用。MEmagenta模块（r = 0.82）在正常水分状态下高度表达，富集于ABA与JA信号通路、黄酮代谢等路径，核心基因ABF4与MYC2分别参与气孔调控与次生代谢调节，是干旱应答启动阶段的重要调控因子。此外，NAC072、CLPD等基因亦参与叶绿体蛋白稳态与活性氧清除等过程，进一步增强植物的胁迫缓冲能力。KEGG功能富集结果与模块功能保持高度一致性，验证了模块生物学注释的可靠性。qRT-PCR验证结果表明，所选6个核心基因在干旱中后期（B、C组）显著上调，复水后（D组）表达普遍下降，整体表达趋势与转录组数据一致，进一步支持模块识别与功能预测的准确性。【结论】本研究揭示了花苜蓿在干旱胁迫及复水过程中转录水平的动态调控特征。通过共表达网络分析，识别出两个与抗旱适应性密切相关的关键模块MEmagenta与MEdarkgreen，筛选得到ABF4、MYC2、BZIP17和IRE1B等关键调控因子。这些基因在信号转导、代谢调控与胁迫适应中发挥核心作用，代表了花苜蓿在应对干旱过程中的潜在分子机制。研究为进一步解析牧草的抗旱分子基础及其分子育种提供了理论支撑与候选靶标。
【目的】 采用无人机遥感技术，构建快速、无损与准确监测玉米农田土壤水分的诊断模型，最大程度地提高农业用水的效率，为玉米的精准灌溉管理提供理论基础与科学依据。【方法】 以大田玉米为研究对象，通过田间小区试验设置4个水分处理，分别为低水分处理，灌水495 mm（W1）；常规滴灌水量575 mm（对照，W2）；高水分处理，灌水 660 mm（W3）和灌水740 mm（W4）。在玉米关键生育时期，同步测定玉米冠层温度（Tc）、空气温度（Ta）、土壤水分等信息，并结合K-Means法和统计技术提取并优化玉米Tc。同时，基于作物水分胁迫指数（CWSI）、Tc、Ta、冠气温差等指标构建水分-冠气温差指数（WCAI，CWSI与冠气温差之和）和水分-冠气相对温差指数（WRTI，CWSI与相对冠气温差之和），并筛选最优诊断模型明确土壤水分阈值。【结果】 Tc与土壤水分呈负相关关系。构建的模型WCAI不能很好地反映土壤水分变化趋势，而基于WRTI模型的土壤含水量预测值与实测值决定系数 R2均达到0.744以上，表明WRTI是诊断土壤水分效果较优的模型。通过比较WRTI在玉米不同生育时期与不同土层含水量的相关性可以发现，拔节期WRTI诊断0—20 cm土层含水量效果较优，R2为0.785和0.859；而大喇叭口期、抽穗期、灌浆期诊断0—40 cm土层含水量效果较优，R2范围为0.796—0.900。基于WRTI与玉米产量的相关关系得到各生育时期WRTI阈值范围为0.218—0.301，进一步根据WRTI与土壤含水量的关系反演出土壤水分阈值范围为67.8%—80.1%。【结论】 由于WCAI模型参数“冠气温差”受环境影响大，与WRTI和CWSI在不同水分处理下的变化趋势相比，WCAI与土壤水分没有明显关系，不适用于土壤水分诊断。而WRTI模型参数“相对冠气温差”削弱了环境的影响，其与CWSI结合可以更好的反映出土壤水分的变化，提高了基于遥感诊断农田土壤水分的精度，有效降低水资源的浪费，实现节水高产。研究结果为无人机遥感实时监测农田土壤水分和实施精准灌溉提供参考。
【目的】 针对西北绿洲灌区等行距种植玉米增产潜力有限、资源利用效率不高和经济效益提升困难等普遍性科学问题，探讨宽窄行种植模式对玉米耐密性提升及其增产潜力的影响。 【方法】 试验开始于2017年，于2019―2021年进行数据采集，采用裂区设计。主区设3个宽窄行行距水平，宽窄行比例为7﹕3（L1，宽行56 cm﹕窄行24 cm）、6﹕4（L2，宽行48 cm﹕窄行32 cm）和5﹕5（L3，宽行40 cm﹕窄行40 cm）；裂区对应4个玉米种植密度，分别为8.25万株/hm2（D1，当地传统种植密度）、9.00万株/hm2（D2，增密9.1%）、9.75万株/hm2（D3，增密18.2%）和10.50万株/hm2（D4，增密27.3%），探讨不同行距种植结合增密对玉米光合特性、产量、资源利用效率、土壤氮素含量和经济效益的影响。 【结果】 河西绿洲灌区玉米宽窄行种植和增密均提升了玉米光合特征、产量和资源利用效率。与等行距相比，宽窄行比例为7﹕3的处理分别平均提高玉米叶面积指数、大喇叭口期光截获分数、籽粒产量、光能利用效率、水分利用效率和氮素利用效率9.7%、7.1%、8.8%、8.2%、12.7%和14.1%；增密9.1%和增密18.2%的处理较当地传统种植密度的叶面积指数、大喇叭口期光截获分数、籽粒产量、光能利用效率、水分利用效率分别提高平均11.4%和15.7%、7.4%和10.1%、9.6%和11.3%、4.0%和6.1%、10.2%和20.5%。宽窄行比例为7﹕3结合增密18.2%对玉米的综合效应提升潜力大，较等行距当地传统种植密度分别提高玉米平均叶面积指数28.4%，提升大喇叭口期和灌浆期光截获分数22.0%和17.1%；分别增加玉米籽粒产量、生物量和收获指数22.2%、13.1%和8.0%；分别提高光能、水分和氮素利用效率13.5%、39.6%和24.0%；分别降低土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量11.2%、18.0%和16.8%。此外，与等行距传统种植密度相比，宽窄行比例为7﹕3结合增密18.2%的处理提高了玉米净收益和产投比50.1%和23.3%。 【结论】 宽窄行比例为7﹕3的种植模式通过改善光合特征、产量、资源利用效率及土壤氮素供给，进而增强了玉米耐密性，实现玉米综合效应提升。
【目的】 探究施氮量与播后滴灌量对玉米大豆带状复合种植系统生产力及资源利用效率的调控效应，为黄淮海地区水肥协同优化提供理论基础和技术支撑。【方法】 于2023和2024年，设置不同种植模式（M，玉米单作；S，大豆单作；MS，玉米大豆带状复合种植）、施氮量（N1，120 kg·hm-2；N2，180 kg·hm-2；N3，240kg·hm-2）和播后滴灌量（I1，不灌水；I2，30 mm；I3，60 mm）三因素三水平正交试验，解析叶面积动态、产量、水分利用特性及经济效益对水氮调控的响应。【结果】 玉米和大豆叶面积指数（LAI）均在播后90 d左右达峰值，符合Sine函数变化（拟合度R2>0.967），带状复合种植显著提高玉米LAI，但降低大豆LAI，大豆对水分敏感，播后30 d无滴灌（I1）显著降低单作和带状复合大豆LAI，降幅达13.25%—25.00%和17.73%—24.48%；带状复合最优处理（MSN1I2，120 kg·hm-2+滴灌30 mm）产量达9 063—9 088 kg·hm-2，虽较单作玉米最高产处理（MN2I3，180 kg·hm-2+滴灌60 mm）低3.48%—4.11%，但其土地当量比（land equivalent ratio，LER）持续>1（1.02—1.26），证实土地集约优势；带状复合种植较单作玉米提高0—40 cm耕层土壤蓄水量1.20%—8.64%；带状复合系统平均经济效益较单作玉米、大豆分别提高4.11%—8.04%与49.62%—63.28%，其中MSN1I2处理效益峰值达23 638元/hm2；MSN1I2实现水肥协同增效，灌溉产量效益达3.06 kg·m-3。【结论】 玉米大豆带状复合种植模式下，减氮至120 kg·hm-2耦合播后滴灌30 mm（MSN1I2）可同步优化冠层结构、保障高产稳产、提升经济效益与水肥效率，为区域“减氮增效”提供技术支持。
【目的】抽穗期是影响水稻产量和品质的重要农艺性状。水稻抽穗期受组蛋白修饰酶、转录因子、蛋白激酶、成花素及光敏色素等的调控。ABC转运蛋白在底物运输过程中发挥重要作用，但其在抽穗期调控中的功能尚不清楚。研究水稻ABC转运蛋白OsARG1在抽穗期调控中的功能，可为丰富抽穗期调控网络提供依据。【方法】以日本晴（野生型）和osarg1突变体为试验材料，对抽穗期、株高、分蘖数、穗长等农艺性状进行调查统计。测定日本晴叶片（WT），以及osarg1突变体的白化叶（WL）、黄绿叶（YL）和绿色叶（GL）中的叶绿素含量；通过ICP-MS测定上述材料中钴、镍、钙、镁、铁等金属元素的含量。对日本晴及osarg1的WL和GL进行激素含量测定和转录组测序分析；通过激素-转录组联合分析进一步研究OsARG1调控水稻抽穗期的作用机理。【结果】osarg1在贵阳和长春的抽穗期均提前，株高、分蘖数和穗长等农艺性状指标均低于野生型。叶绿素含量测定结果表明，YL和WL中的叶绿素含量显著低于野生型；金属元素含量测定发现osarg1的WL、YL和GL中的金属元素平衡均受到破坏。激素含量测定结果显示，YL和WL中的赤霉素、部分生长素类激素和细胞分裂素类激素的含量上调，且在WL中的上调幅度更大。转录组测序数据显示，GL_vs_WT和WL_vs_WT 2个组别分别鉴定出2 001和6 555个差异表达基因（DEGs）。经转录组数据分析，GL中20多个抽穗期相关基因的表达发生变化，包括甲基转移酶基因、成花素Hd3a和成花转变相关基因OsMADS14等。对GL_vs_WT的DEGs进行GO和KEGG富集分析，结果显示，DEGs在代谢过程、生长发育及对环境的响应等通路中富集。激素含量和转录组联合分析结果表明，OsARG1可能通过影响二萜合成途径、玉米素合成途径和激素信号传导调控赤霉素和细胞分裂素的含量。qRT-PCR结果显示，所选基因的表达变化趋势与转录组数据一致，证实转录组数据的准确性。【结论】osarg1的抽穗期提前，OsARG1可能通过影响抽穗期相关基因的表达，调控水稻抽穗期。同时，OsARG1还参与调控叶片中的叶绿素含量及镍、铁、镁等多种元素的含量。
【背景】花椒籽作为花椒加工副产物，含油量丰富，具有较高开发潜力，但常用作肥料或以废料形式丢弃，造成资源浪费。【目的】 为提升其利用价值，实现资源高效利用，本研究聚焦于不同产地花椒籽挥发油的关键特征，探究盐源与汉源两大代表性产地花椒籽挥发油中化学成分组成，分析其挥发油化学成分异同性及变化规律。【方法】采集四川省盐源县与汉源县花椒籽样品，采用水蒸气蒸馏法提取挥发油，运用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）进行成分鉴定。通过比对对照品、NIST数据库及文献数据综合分析鉴定挥发油成分，采用峰面积归一化法计算各成分相对含量。运用正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），筛选具有产地判别能力的差异标志物。【结果】从13批样品中共鉴定出124种挥发性成分，其中醇类化合物28种，萜烯类化合物23种，醛类化合物20种，酮类化合物19种，酯类化合物13种，脂肪酸类5种，烯烃类3种，烷烃类2种，以及其他类别化合物（包括酚类、环醚类、噻唑类等）共计10种，未知化合物1种。以VIP>1、P<0.05为标准对盐源与汉源花椒籽挥发油成分进行筛选，共筛选出22个差异挥发性成分，盐源产地花椒籽挥发油中，萜烯类（如D-柠檬烯）和酯类（如乙酸芳樟酯）化合物的相对含量普遍较高；而汉源产地花椒籽挥发油中，醛类（如壬醛、癸醛）和酮类（如香芹酮）化合物的相对含量则较高。此外，正庚醇为汉源特有成分。【结论】盐源与汉源花椒籽挥发油化学成分存在一定相似性，但在具体成分及其相对含量上存在一定的差异，这种差异可能由地理位置、生长环境及种植培育方式等多方面因素共同作用导致。这些特征性差异可为花椒籽的产地鉴别、品质评价及地理标志产品开发提供关键科学依据。
【目的】 探究不同行比配置对玉米大豆带状复合种植下群体冠层光分布、各冠层光合特性及产量形成的影响，为玉米大豆带状复合种植系统作物高产高光效栽培提供理论依据。【方法】 于2023—2024年，在大田试验条件下，以SM（单作玉米）和SS（单作大豆）为对照，设置4个玉米大豆带状复合种植行比配置，分别为四行玉米、六行大豆（4M6S），四行玉米、四行大豆（4M4S），三行玉米、四行大豆（3M4S），两行玉米、四行大豆（2M4S），玉米种植密度均为67 500株/hm2，SS、4M6S、4M4S、3M4S、2M4S处理大豆种植密度分别为160 000、153 144、128 351、151 068、183 556株/hm2，分析不同行比配置对复合群体冠层内部光分布及光合性能和产量的影响。【结果】 4M4S处理下，玉米具有较高的叶面积指数（LAI）和中部透光率，4M4S叶面积指数分别较4M6S、3M4S、2M4S、SM处理高4.07%、4.41%、4.71%、5.46%，玉米R1期穗位叶透光率4M4S分别较SM、2M4S、4M6S、3M4S处理高9.76%、21.11%、46.83%、48.16%。同时4M4S处理增加了玉米下部叶片的净光合速率，分别比3M4S、4M6S提高10.45%、8.58%，整体辐射能值利用率表现为4M4S分别较4M6S、3M4S、2M4S处理高1.38%、6.69%、8.01%，因此，4M4S处理具有较强的光合能力。4M4S处理下玉米和大豆产量表现最高，4M6S、4M4S、3M4S、2M4S 2年平均玉米产量分别为8.88、9.22、8.44、8.86 t·hm-2，大豆产量分别为1.44、1.44、1.37、1.29 t·hm-2，各间作模式土地当量比均>1.27。行比配置显著影响玉米大豆的种间关系，玉米相对大豆攻击力3M4S、4M6S、2M4S处理分别是4M4S的3.91、4.41和11.32倍，相对拥挤系数2023年3M4S最小，4M4S次之，2024年4M4S分别低于3M4S、4M6S、2M4S处理3.19%、10.58%、21.82%，在保证玉米产量的同时增收大豆。【结论】 4M4S处理致使玉米光拦截增加，改善了玉米群体中下层透光率，内外行各层植株叶片能保持较强的光合能力，也维持了大豆植株的光合能力，系统辐射能值利用率提升，产量和土地当量比显著增加，种间竞争力、相对拥挤系数和净效应相对最小，是本试验条件下最适宜的行比配置。
【目的】揭示滴灌水肥一体化条件下种植密度对夏玉米受精结实特性的调控机制，明确水肥一体化条件下玉米种植密度与穗粒数和产量形成的关系。【方法】于2023—2024年，选用中大穗型玉米品种登海605（DH605）和小穗型玉米品种MY73为试验材料，设置畦灌灌水和肥料播前一次性基施的传统水肥管理方式（QG）与滴灌水肥一体化管理方式（DG），以1.5万株/hm2为梯度，设置1.5—12.0万株/hm2共8个种植密度，探讨滴灌水肥一体化条件下种植密度对夏玉米受精结实特性和产量形成的影响。【结果】与QG处理相比，DH605和MY73两品种在DG处理下的株高、叶面积密度（SDLA）均升高，雌雄穗分化进程加快；雄穗小花数增加、败育率下降，雌穗花丝数、总小花数及受精小花数增多，且小花结实率、总结实率提高；雌雄间隔期（ASI）缩短约1 d，空秆率下降，最高产量分别提升7.6%和6.4%。在不同水肥管理下，随种植密度的增加，两品种的株高和SDLA均上升，但雌雄穗发育受抑：雄穗小花数减少、败育率升高；雌穗吐丝数、受精小花数减少，小花受精率和总受精率先升后降；高密条件下ASI延长约1 d，空秆率和秃顶长度增加，产量呈先升后降趋势。此外，MY73的雌雄穗分化进程快于DH605，ASI更短，株高更低且SDLA更大，其小花结实率和总结实率随SDLA的升高，下降幅度不显著，且达到最大产量的种植密度更高。【结论】在本试验条件下，种植密度过高会对受精结实特性产生显著负面影响，进而影响穗粒数的建成，不利于产量的提高。滴灌水肥一体化技术相较于传统灌溉方式，可有效缓解高密度条件对夏玉米受精结实特性造成的负面影响，进而提高产量，其中DH605和MY73分别在种植密度为9.0和10.5万株/hm2时达到最大产量。
【目的】小麦千粒重作为直接影响最终产量的核心要素，其遗传解析至关重要。精准鉴定调控该性状的稳定显著关联位点及其关键候选基因，为分子标记辅助选育高千粒重、高产小麦新品种提供理论依据和遗传资源。【方法】通过对291份不同来源小麦种质资源进行100K SNP芯片基因型分型，并结合连续2年采集的千粒重表型数据及其最优无偏预测值（best linear unbiased prediction，BLUP），利用基于P+K模型的混合线性模型（mixed linear model，MLM）实施全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）。最终，对定位到的显著关联位点进行单倍型分析。【结果】291份小麦千粒重在2年间及BLUP值下均呈广泛变异（均值38.24—38.82 g，变异系数17.62%—19.93%），2年间的千粒重相关系数为0.88（P<0.01），与BLUP值的相关系数均为0.97（P<0.01）达极显著水平。基于291份冬小麦种质资源的千粒重表型数据在不同环境条件下均呈现正态分布特征，符合全基因组关联分析对数量性状数据分布的基本要求，表明该数据集适用于后续关联分析。GWAS分析共检测到19个与千粒重显著相关的SNP位点，分布在3B、5A和7A染色体上，能够解释6.85%—9.68%的表型变异，其中，有16个标记在2个及以上的分析环境中出现，是比较稳定的SNP标记。通过对多环境下存在且表型贡献率高的多效应位点进行单倍型分析，位于7A染色体的7A_145980808位点发掘到与千粒重显著相关的Hap1、Hap2、Hap3和Hap4等4个不同单倍型，其中，Hap4是高千粒重单倍型（P<0.01），而Hap2为低千粒重单倍型（P<0.01）。4种单倍型分别占72.36%、14.55%、8.73%和4.36%。具有单倍型Hap1、Hap2、Hap3和Hap4的品种（系）的国内材料占比表现为Hap3（95.83%）>Hap4（83.33%）>Hap1（77.39%）>Hap2（65.00%）。通过分析高千粒重单倍型Hap4，发现其在分布上主要集中于西北冬麦区，尤其是甘肃来源的品种。基于关联分析结果，在3B、5A和7A染色体上筛选多环境显著性关联位点，并以其上下游3.6 Mb区域作为置信区间，共鉴定出95个候选基因。最终通过联合基因注释与基因表达情况，获得4个可能与小麦千粒重相关的候选基因。【结论】揭示了16个与千粒重显著关联的稳定位点，鉴定出4种不同单倍型，并筛选到4个关键候选基因。这些基因主要参与碳水化合物合成与转运、细胞壁多糖组装、蛋白质稳态维持，以及淀粉合成基因的转录调控等生理过程。
在人口持续增长和收入水平稳步提高的驱动下，粮食需求呈刚性增长态势，而气候变化与资源环境约束对粮食产能提升构成严峻挑战。作物栽培学与耕作学是农业科学的核心骨干学科，其构建的理论、研发的技术与模式不仅能显著提升粮食产能，还能有效提高资源利用效率、推动实现农业可持续发展，在粮食安全与生态安全协同发展方面发挥着不可替代的作用。本文系统归纳了作物栽培学与耕作学学科内涵与理论支撑，梳理了作物栽培学与耕作学学科技术体系演变特征，明确了该学科在保障国家粮食安全、提升作物单产、改善农产品品质与营养、驱动品种改良创新及推动农业绿色发展等方面的重要作用，深入剖析了制约学科发展的关键因素，包括长期稳定支持不足、现行评价体系削弱学科影响力、人才队伍短缺、学科特色优势发掘不足、技术进展显示度偏低以及学科研究体系与前沿技术融合不够等问题。在全球气候变化背景下，国家新增千亿斤粮食产能战略的实施、农业社会化服务体系的完善和多学科交叉融合带来的技术创新，为本学科发展提供了重大机遇。本文创新性提出“五位一体”的学科建设路径：（1）强化基础研究——依托平台建设设置长期定位联网观测试验，夯实学科基础研究；（2）融合理论技术——深度融合前沿理论与新技术，丰富学科内涵；（3）攻坚关键技术——面向国家战略需求研发与集成核心技术，提升学科贡献；（4）加速成果转化——推进技术产品化进程，扩大学科影响力；（5）构建人才体系——构建可持续发展的人才培养机制，厚植学科发展根基。本文为作物栽培与耕作学科的转型发展提供了理论框架和实现路径。
【目的】根瘤衰老是制约豆科作物共生固氮效率的重要因素，延缓根瘤衰老、延长其功能期是提升作物产量及营养品质的有效途径。针对花生结瘤少固氮效率低，且易受黄曲霉毒素污染等难题，团队研制出ARC微生物菌剂实现了高效结瘤与提质增产。本研究旨在明确ARC对花生根瘤黑暗胁迫的缓解效应，探讨其在延长根瘤寿命、维持固氮能力及活性方面的作用。【方法】在开花下针期对植株进行黑暗胁迫处理，构建快速衰老模型，并在不同胁迫时间（0、6、12、24、36、48和72 h），利用YOLOv8s算法动态提取图像中根瘤表型特征，利用乙炔还原法测定固氮酶活性，从表型与功能活性方面评价ARC对根瘤快速衰老的调控效果。【结果】与对照组相比，ARC处理显著改善根瘤表型结构和活性：平均直径增大6.34%，每克固氮酶活性提高117.11%；根瘤表面平均亮度和色度分别提高6.32%、3.05%。RGB信息进一步表明，处理组根瘤在各通道颜色强度上均显著高于对照组，红、绿、蓝通道平均强度分别提高6.32%、8.06%和9.35%，整体颜色更加鲜活、明亮。且在黑暗胁迫诱导的快速衰老过程中，ARC处理在不同阶段均可以有效减缓根瘤表型颜色及功能活性的衰退趋势。在胁迫初期（0—6 h），对照组根瘤平均亮度和色度分别降低8.36%、16.85%，固氮酶活性下降幅度高达82.65%，表明根瘤快速进入衰老状态。而ARC处理组亮度和色度仅下降1.26%、11.31%，固氮酶活性下降63.99%，显著减缓了早期衰退进程，体现出良好的干预和保护效果。胁迫后期（72 h），处理组根瘤亮度和色度降幅分别为4.85%和20.96%，显著低于对照组的13.82%和23.15%，有效减缓了颜色劣变趋势。同时，其固氮酶活性仍为初始值的22.36%，而对照组根瘤在黑暗胁迫48 h时已失活，进一步验证了ARC在根瘤衰老调控中的持效作用。此外，采用皮尔逊相关系数分析了根瘤表面RGB三通道强度与固氮酶活性之间的关系，红色通道与酶活性呈显著正相关关系（r=0.573，P=0.0003），绿色通道相关性较弱，而蓝色通道无显著相关性。色度作为综合表征颜色变化的指标，与固氮酶活性之间的相关性最强（r=0.736，P<0.001）。且随着固氮酶活性的逐渐衰退，根瘤呈现由鲜红向暗红、褐色渐变的趋势。【结论】ARC微生物菌剂不仅促进花生结瘤固氮，还能够有效延缓黑暗胁迫条件诱导的花生根瘤快速衰老，维持根瘤结构的稳定性及固氮功能的持续性，提高豆科作物共生固氮效率。此外，根瘤色度能够反映根瘤生理活性变化，可作为根瘤功能状态劣变的早期预警指标，为深入研究豆科作物结瘤固氮提供新途径和新方法。
【目的】盐碱胁迫是制约大豆生产的重要非生物胁迫之一，烟酰胺酶基因GmNIC1是大豆体内合成NAD+的关键酶基因，具有参与非生物胁迫应答的功能，探究GmNIC1在盐碱胁迫下的功能，为大豆耐盐碱育种奠定基础。【方法】以大豆栽培品种合丰25为受体，创制GmNIC1-OE（基因过表达）和GmNIC1-KO（基因敲除）转基因T3代大豆植株，并测定其在盐碱胁迫下的生长情况和生理指标。通过对野生型（WT）、GmNIC1-OE和GmNIC1-KO植株进行转录组测序，并进行GO功能富集和KEGG通路富集分析。根据3种对比组合的差异表达基因构建蛋白质关系互作网络，并从中筛选出与GmNIC1互作的蛋白，利用实时荧光定量PCR方法对其进行验证。【结果】GmNIC1-OE植株在盐碱胁迫后，表现出新生叶片黄化但叶柄直立且株高增加；GmNIC1-KO植株叶片萎蔫干枯、茎秆严重黄化近乎死亡；WT植株茎秆基部黄褐、叶片黄化萎蔫程度轻于GmNIC1-KO植株。与WT和GmNIC1-KO植株相比，GmNIC1-OE植株的NAD+含量上升，NADP+含量下降，从而使葡萄糖积累，提高SOD酶和CAT酶活性，使O2-和H2O2的含量降低。转录组测序发现OE-1 vs KO-1对比组合共获得747个差异表达基因，包括622个上调表达差异基因和125个下调表达差异基因，这一组合的差异表达基因数远高于其他2组。3组对比组合的差异表达基因功能主要集中在催化活性、转录调控活性、氧化还原酶活性（作用于NADP(H)）等；代谢通路主要集中在次生代谢物的生物合成、外源性物质代谢、硫代葡萄糖苷生物合成、半乳糖代谢、MAPK信号通路、谷胱甘肽代谢等。从中筛选出4个与GmNIC1相关的蛋白，推测Glyma.04G055000与GmNIC1正向互作，Glyma.12G086500与GmNIC1反向互作。【结论】GmNIC1通过提高植物体内NAD+含量和降低NADP+含量来积累葡萄糖，提高抗氧化酶活性来清除ROS，从而增强植物抵抗盐碱胁迫的能力。GmNIC1蛋白联合Glyma.04G055000和Glyma.12G086500共同调节盐碱胁迫下大豆幼苗的生长。
【目的】土壤盐碱化是紫花苜蓿（Medicago sativa L.）生长和产量的重要限制因素。为解析紫花苜蓿幼苗响应盐碱胁迫的分子机理，通过蛋白质组学分析，揭示盐碱胁迫下关键差异蛋白及其参与的代谢通路，为其耐盐碱机制研究提供理论依据。【方法】以中苜4号紫花苜蓿为材料，对其种子分别进行盐（30 mmol·L-1 NaCl和30 mmol·L-1 Na2SO4）和碱（10 mmol·L-1 Na2CO3和10 mmol·L-1 NaHCO3）处理，利用TMT标记结合液相色谱-质谱联用技术，对胁迫后的幼苗进行了蛋白组差异分析。【结果】蛋白组共鉴定到6 829个蛋白，其中碱、盐胁迫下分别有489个（274个上调，215个下调）和376个差异蛋白（218个上调，158个下调）。GO注释分析发现，差异蛋白主要注释于细胞代谢、有机物代谢、胁迫响应等生物过程，以及细胞内细胞器、细胞质和膜等细胞组分。KEGG通路富集分析发现，碱胁迫下差异蛋白显著富集于光合作用、苯丙烷生物合成和异黄酮生物合成等通路，盐胁迫下差异蛋白主要富集于光合作用、异黄酮生物合成及谷胱甘肽代谢等通路。对富集到的蛋白进一步分析发现，紫花苜蓿幼苗通过上调异黄酮生物合成途径关键酶（HI4OMT和CYP81E），增强抗氧化能力和渗透调节能力，从而抵御盐碱胁迫。HI4OMT和CYP81E等关键酶的上调显著促进了异黄酮类化合物的积累，帮助植物清除活性氧并维持细胞稳态。此外，苯丙烷生物合成途径关键酶（PAL、CAD和COMT）在碱胁迫下显著上调，促进了木质素和类黄酮的合成，增强了细胞壁强度和抗氧化能力，帮助植物适应高pH环境，以应对碱胁迫。在盐胁迫下，紫花苜蓿幼苗通过上调谷胱甘肽代谢途径关键酶（PRDX6、GPX和GST），维持氧化还原稳态并清除活性氧，增强对盐胁迫的耐受性。【结论】通过蛋白组学分析，揭示了紫花苜蓿幼苗响应盐碱胁迫的关键蛋白及代谢通路，为解析紫花苜蓿耐盐碱分子机制提供了重要的理论依据，同时也为紫花苜蓿的耐盐碱育种提供了潜在的候选蛋白和代谢通路。后续可进一步验证这些关键蛋白的功能，并通过一系列生物育种的技术手段，培育具有更高耐盐碱性的紫花苜蓿新品种，以应对土壤盐碱化对苜蓿生产带来的挑战。
【目的】油菜是我国第一大油料作物，提高油菜单位面积产量是增加油菜籽有效供给和提高种植效益的关键途径。在机械化直播条件下，进一步明确品种、越冬调控、病虫害防控等主要技术因素对单产的影响，可为我国油菜单产提升提供理论依据。【方法】选用9个高产优质油菜品种，于2021—2023年开展2年共22个试验点（主产县）的机械化直播种植试验，系统研究减量追施氮肥条件下，油菜品种、种子处理、越冬调控、新型菌核病防控等因素对单产的影响。【结果】采用种子处理（迈舒平包衣防虫，D1）、越冬调控（D2）和新型菌核病防控（氟唑菌酰羟胺，D3）3种组合处理技术均能显著提高减氮追肥（尿素45 kg·hm-2）下油菜的单产，与传统减损技术模式（种子不包衣+不越冬调控及咪鲜胺防治菌核病+追施尿素，CK）的112.5 kg·hm-2相比，分别显著增产6.2%、6.4%和10.9%，产量分别达2 594.2、2 600.4、2 708.9 kg·hm-2，但菌核病发病率仅D3极显著降低49.1%。不同技术组合后对单产提升具有显著的互作效应，种子处理和越冬调控分别与新型菌核病防控技术结合后，比传统技术分别显著增产15.7%和16.1%，产量达2 820.0和2 834.2 kg·hm-2，菌核病发病率分别下降55.6%、55.3%。油菜品种基因型与技术间也存在显著的互作效应，采用新技术能超过该品种的国家区试产量，如阳光131、大地199、中油杂39 3个品种区试产量分别为2 341.2、3 085.5、2 982.0 kg·hm-2，在优化调控技术组合下分别比该品种区试产量增产11.7%、5.0%、3.5%。将油菜品种区试产量和抗病性、不同技术组合等因素与试验产量进行多元逐步回归分析，结果显示品种的区试千粒重、区试产量、新型菌核病防控和减少冬季尿素追肥量是决定产量水平的最关键因素。典型相关分析进一步证实，品种区试产量、区试千粒重和区试角果数决定产量水平，而氟唑菌酰羟胺和迈舒平对增产率具有非常重要的作用，新型菌核病防控技术和越冬抗逆调控与降低菌核病发病率有关。【结论】在油菜机械化生产中，品种的区试产量是影响油菜产量水平的关键因素，利用氟唑菌酰羟胺防治菌核病是当前降低菌核病损失的有效因素，种子处理、越冬调控与菌核病新型防控技术相组合能进一步发挥油菜品种的产量潜力。建议生产上选择高产优质品种，配套种子处理和越冬调控、氟唑菌酰羟胺等减损技术，实现油菜单产显著提升。
【目的】 牡丹不仅具有良好的观花价值，其新生叶片常常呈现紫红色，是园林中的春色叶植物之一。解析牡丹红色叶性状形成的生理机制和关键基因，可为牡丹观叶品种的选育提供理论依据。【方法】 采集长红叶期的卵叶牡丹（Paeonia qiui）和短红叶期的‘洛阳红’（P. Luoyang Hong）叶片6个发育时期样品，通过色差仪测定叶色参数，使用酶标法测定花青苷和叶绿素含量，并采用高效液相色谱（HPLC）分析花青苷组分，最后通过qPCR检测花青苷合成相关基因的表达。【结果】 表型观察与色差分析表明，卵叶牡丹叶片红度较高，红叶持续期长，可维持到开花前；而‘洛阳红’虽早期新叶呈现红色，但展叶后很快转绿。HPLC分析表明，2种牡丹的叶片均以芍药素-3,5-二葡萄糖苷（Pn3G5G）为主要花青苷成分，卵叶牡丹的总花青苷含量显著高于‘洛阳红’，尤其在S4时期差异明显。qPCR结果显示，卵叶牡丹叶片中花青苷合成相关结构基因CHS、DFR和ANS的表达水平与花青苷含量变化趋势一致，相关性分析表明，DFR表达水平与花青苷含量呈极显著正相关，ANS表达水平与花青苷含量呈显著正相关；二者作为关键结构基因影响花青苷的合成。‘洛阳红’叶片中CHS、F3H、DFR和ANS的表达水平与花青苷含量趋势基本一致，相关性分析显示，DFR与ANS表达水平均与花青苷含量呈显著正相关。【结论】 卵叶牡丹和‘洛阳红’叶片呈现红色的主要色素均为芍药素-3,5-二葡萄糖苷，DFR和ANS是牡丹叶片花青苷生物合成途径中的关键结构基因，其表达水平与花青苷积累密切相关，进而影响牡丹红色叶片的形成。
【目的】 挖掘牡丹AP2/ERF基因家族在花发育中的功能，为精细化调控牡丹花型育种提供理论依据。【方法】 以牡丹基因组为基础，系统鉴定牡丹AP2/ERF基因家族成员，进行系统进化分析、基因结构分析、顺式元件分析和重复事件分析。自公共数据库下载拟南芥、水稻、葡萄和枫香树的基因组文件，并以牡丹为参照进行种间共线性分析。利用全球公共数据库下载所有牡丹组织测序不同部位的RNA-seq数据集，进行文件拆分、序列比较，最后通过TBtools构建热图对牡丹AP2/ERF基因家族成员的功能进行预测。通过主成分分析和层次聚类分析对样本间的整体相关性进行评估。通过对12个基因进行实时荧光定量分析，验证家族成员组织特异性表达的有效性。【结果】 共鉴定出126个AP2/ERF家族成员，通过系统发育分析，将其划分为AP2、ERF、DREB和RAV 4个亚家族和1个未分类（Soloists）序列。根据共线性分析，鉴定到122个基因锚定在牡丹5条染色体上，共含有73对共线性基因。牡丹与枫香树、葡萄同源基因对数远多于牡丹与拟南芥、水稻的同源基因对，表明各亚家族内部存在高度的保守性，且常伴随UTR的缺失。顺式元件分析表明，牡丹AP2/ERF家族基因主要参与植物生长发育、激素响应、非生物胁迫应答和光信号调控过程。表达分析显示，鉴定到的126个AP2/ERF家族成员中有48%的基因参与了花发育的过程。筛选出12个与花发育相关的AP2/ERF成员（3个来自AP2亚家族、6个来自DREB亚家族和3个来自ERF亚家族），以‘凤丹白’牡丹的根、茎、叶、盛花期花瓣和5个分化时期花芽为材料，进行qRT-PCR试验，结果显示，83%的基因与预测的表达情况吻合。【结论】 牡丹AP2/ERF家族的扩张是串联复制以及染色体片段复制造成的。牡丹AP2/ERF家族的扩张发生在牡丹与拟南芥分化后。牡丹中除了AP2亚家族，ERF和DREB亚家族的部分基因也参与了牡丹花发育的过程，进一步说明牡丹AP2/ERF家族成员的功能与其他植物存在较大差异。
随着CRISPR/Cas等基因编辑技术的快速发展，其在动植物育种、微生物改造及基础科学研究中已展现出强大的应用潜力。当前的基因编辑技术可在广泛物种中对指定基因组靶点进行单个或多个核苷酸的插入、删除、替换等操作，而对于DNA大片段的定向插入或替换等编辑类型，仍面临效率及保真性低、供体递送困难等技术瓶颈。这些瓶颈制约了基因编辑技术在包括具有遗传连锁的多基因聚合、优良等位基因精准替换、基因组安全港片段定向导入等重要场景下的应用。转座元件作为广泛存在于生物基因组中的可移动遗传元件，凭借其天然的移动能力与大容量DNA装载特性，为突破上述瓶颈提供了全新路径，有望被工程化改造成为DNA大片段精准编辑的关键分子工具，解决上述难题。本文综述了基于转座元件的大片段DNA定向插入技术的最新研究进展，重点探讨了原核生物来源的CRISPR相关转座子（CAST）和真核生物中的部分DNA转座子及逆转座子的应用现状与前景。原核生物来源的CAST系统表现突出，在原核生物中可介导高效的大片段整合，经优化后也能在真核细胞中实现大片段插入。在真核生物中，DNA转座子mPing/Pong和逆转座子R2与L1相关工具经工程化改造，也被用于动植物中的大片段DNA插入。与此同时，基于转座子的大片段DNA定向插入技术领域面临着挑战。一方面，转座元件的跨物种适配性不足，导致部分转座元件难以被移植到其他物种中发挥功能。另一方面，相关蛋白元件尺寸较大或数量繁多，导致在特定类型的真核细胞中递送效率低。此外，部分系统存在刺激哺乳动物免疫系统并导致炎症反应的安全风险。在未来的研究中，通过新型转座元件挖掘、工程化改造转座酶、开发新型递送载体、深度解析转座机制等，可为建立高效、安全的大片段编辑技术提供关键技术支撑，为作物遗传改良、基因治疗及微生物基因组编辑提供源头技术创新。
