【目的】小麦在收获季节若遇连续的阴雨天气，将会导致籽粒萌动，甚至发芽，从而影响小麦的产量和品质。将正常小麦与发芽小麦以不同比例混合、制粉，评价其对加工成品的烘焙/蒸煮品质的影响，探讨利用轻微程度芽麦的可能性，为减少粮食损失提供参考。【方法】基于郑麦583（郑583）和科成麦6号（科6）制备含芽麦比例分别为30%、50%和100%的混合小麦。以降落值、沉降值、干面筋含量、湿面筋含量、面团形成时间和面团稳定时间评估混合小麦面粉的劣化程度；从感官评分及品质参数综合评估混合小麦面粉制作的面包、饺子皮、馒头、海绵蛋糕、面条和饼干的烘焙或蒸煮特性。【结果】随着芽麦占比的增加（30%、50%和100%），郑583面粉的面团形成时间呈先增加再降低的趋势，面团稳定时间逐渐降低；但科6的2个参数变化趋势均为先降低再增加，最后降低；2个品种面粉的降落数值、湿面筋含量、干面筋含量和沉降值指标均呈逐渐降低的趋势。郑583馒头的比容先增加后降低，科6馒头的比容逐渐降低；郑583海绵蛋糕的比容逐渐增加，科6海绵蛋糕的比容保持不变。2个品种的面包比容、饼干面积、面条蒸煮损失、饺子汤浑浊参数（A*）均呈相同的梯度变化。与郑583和科6的对照（无芽麦）相比，100%芽麦占比的郑583、科6的面包比容分别降低11.33%和17.44%，饼干面积分别增加24.10%和7.49%，面条蒸煮损失率分别增加29.85%和9.69%，饺子汤A*值分别增加8.93%和13.32%。当芽麦占比为30%时，2个品种所制作的面包、馒头和饺子皮均出现显著劣化，郑583面条也出现显著劣化；当芽麦占比达到50%时，2个品种的海绵蛋糕和饼干出现显著劣化；当芽麦占比达100%时，科6的面条也表现为显著劣化。【结论】发芽小麦严重影响面包、饺子皮、馒头、海绵蛋糕、面条和饼干的蒸煮或烘焙特性。不同品种小麦受影响也有差异，但是总体趋势一致。当发芽程度较轻时，对饼干和蛋糕的加工品质影响较小。
【目的】研究水杨酸（SA）引发对低温下水稻种子萌发活力的影响及生理响应，揭示SA引发对脱落酸（ABA）和赤霉素（GA）代谢途径相关基因以及细胞壁松弛基因的诱导模式，为水稻种子低温萌发研究提供理论依据。【方法】以籼型三系杂交水稻泰丰优208种子为材料，通过种子引发处理，分析SA对种子低温萌发活力及生理的影响，并通过qRT-PCR技术分析ABA、GA和扩展蛋白基因响应SA引发的表达模式。【结果】低温（15 ℃）显著推迟水稻种子萌发进程。在低温下萌发1 d种子中，其内源SA浓度是常温（28 ℃）下的1.7倍；但对于5 d的幼苗而言，低温下的SA浓度仅为常温下浓度的0.6%。SA引发可有效提高种子在低温下的萌发活力，尤其以2 000 μmol·L-1 SA效果最为显著，该浓度显著提高了低温下种子的发芽指数、活力指数、芽长、根长、鲜重和干重，其中活力指数分别为未引发种子（CK1）和水引发种子（CK2）的3和2倍。在生理指标方面，SA引发提高了低温萌发过程中种子的可溶性糖、脯氨酸以及活性氧含量，增加了总淀粉酶、β-淀粉酶、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性，降低了丙二醛（MDA）含量。与CK1相比，2 000 μmol·L-1 SA引发将种子ABA含量降低了79%，同时将IAA和GA1含量增加了32.2%和2.66倍。在基因表达方面，对于2 000 μmol·L-1 SA引发的种子，ABA合成基因OsNCED2和OsNCED3的表达量分别比CK1降低了94.26%和90.24%；而ABA分解基因OsABA8’ox2和OsABA8’ox3的表达量分别为CK1的5.9和3.9倍。与CK1相比，SA引发显著上调了GA合成基因OsCPS1、OsKAO和OsGA20ox1的表达量，并显著下调GA分解基因OsGA2ox2和OsGA2ox6的表达量。在几个候选的细胞壁松弛因子扩展蛋白基因中，除了OsEXPB11外，其余几个同源基因均在一定程度上被引发而上调表达。与CK1相比，2 000 μmol·L-1 SA引发分别使OsEXPA2、OsEXPB4和OsEXPB6的表达量上调12.2、5.9和6.1倍。【结论】SA引发可显著缓解低温对于水稻种子萌发和幼苗生长的影响。可能是由于SA提高SOD、CAT等抗氧化酶活性，降低MDA的产生，增加可溶性糖和脯氨酸的含量，进而增强种子和幼苗对于低温的耐受能力。另一方面，SA引发通过降低种子内源ABA含量，增加GA1含量，增强总淀粉酶和β-淀粉酶活性，促进细胞壁松弛相关基因的表达，从而促进低温下的种子萌发和幼苗生长。
【目的】小麦穗发芽是影响小麦产量和品质的重要限制因子。具有抗穗发芽特性的人工合成小麦和地方品种是改良栽培小麦穗发芽抗性的重要基因资源，通过分子标记辅助选择转育人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性位点，评价人工合成小麦和地方品种导入系抗穗发芽育种利用效率，筛选抗穗发芽小麦新材料，为小麦穗发芽抗性育种提供数据和材料支撑。【方法】以抗穗发芽的人工合成小麦SYN792和四川地方品种涪陵须须麦为母本，以穗发芽敏感品种川麦45为轮回亲本，构建2个BC1F7群体。2017年，通过整穗发芽鉴定法对2个BC1F7群体的1 796个株系进行穗发芽表型初筛，然后利用与人工合成小麦PHS-3D和地方品种PHS-A1穗发芽抗性位点连锁的SSR标记进行分子标记选择，筛选出整穗发芽率（SGR）小于35%且携带PHS-3D和PHS-A1抗性位点的导入系；2018和2019年，连续2年对初筛选出的PHS-3D和PHS-A1导入系进行整穗发芽率、籽粒发芽指数（GI）和产量相关性状鉴定，其中，籽粒发芽鉴定试验设置25 ℃（18GI）和32 ℃（19GI）2个发芽温度。通过不同环境下穗发芽抗性和产量数据，分析人工合成小麦和地方品种导入系抗穗发芽育种利用效率，筛选抗穗发芽且综合性状好的优异导入系。【结果】经整穗发芽鉴定初筛，从1 796个衍生系中筛选出SGR值小于35%的株系537个；进一步对筛选出的537个株系进行分子标记检测，发现332个株系导入了人工合成小麦PHS-3D和地方品种PHS-A1穗发芽抗性位点，包括人工合成小麦导入系73个、地方品种导入系259个；地方品种PHS-A1导入系的频率显著高于人工合成小麦PHS-3D导入系。2018和2019年通过对332个穗发芽抗性位点导入系穗发芽鉴定发现，不同年份穗发芽指标间均呈极显著正相关，穗发芽指标SGR和GI表现出相对稳定的趋势；人工合成小麦和地方品种导入系的3个穗发芽指标平均值（18GI、18SGR和19SGR）均低于23%，差异不显著。不同发芽温度导入系的GI值差异较大，发芽温度32 ℃时，人工合成小麦PHS-3D导入系的GI值显著低于地方品种PHS-A1导入系。筛选出的73个人工合成小麦导入系中，红粒系穗发芽指标值均低于白粒系；其中，11个人工合成小麦白粒导入系表现中抗及以上抗性水平，14个红粒导入系在不同发芽温度时GI值均低于35%。2年产量相关性状分析表明，人工合成小麦PHS-3D导入系的千粒重显著高于地方品种PHS-A1导入系，而穗粒数显著小于地方品种PHS-A1导入系。根据产量性状和穗发芽抗性表现，筛选出23个穗发芽抗性和综合性状均较好的优异导入系，包括7个人工合成小麦PHS-3D导入系、16个地方品种PHS-A1导入系；人工合成小麦优异导入系中有2个白粒导入系穗发芽抗性中抗以上，2个红粒导入系不同发芽温度的GI值均低于25%，表现出稳定的穗发芽抗性。【结论】人工合成小麦和地方品种均可用于改良现代栽培小麦穗发芽抗性，利用地方品种进行穗发芽抗性育种改良效率优于人工合成小麦；但人工合成小麦导入系的穗发芽抗性的稳定性优于地方品种导入系。筛选出的23个人工合成小麦和地方品种导入系是小麦穗发芽抗性和产量性状改良的重要基因资源；特别是人工合成小麦白粒导入系（编号5201）和红粒导入系（编号5497和5505）是非常有育种利用价值的穗发芽抗性育种亲本材料。
穗发芽是禾本科作物籽粒在收获前于高湿环境下的穗上发芽现象，严重影响小麦的产量与品质。种子休眠水平是影响小麦穗发芽抗性的主要因素，而往往驯化作物的籽粒休眠水平低，导致栽培小麦普遍比其野生祖先种更易发生穗发芽。小麦穗发芽主要受外源环境（温度、湿度等）和内源植物激素（GAs、ABA、IAA、MeJA、ET、BR）的调控。已鉴定出一批抗穗发芽材料，并克隆了一系列调控穗发芽抗性的关键基因，如PM19、MFT、MKK3、Myb10-3D、Vp1等。通过分子标记辅助选择、人工合成小麦和CRISPR/Cas9基因编辑技术，已成功创制了抗穗发芽小麦新材料。本文综述了小麦穗发芽抗性的遗传机制及抗性育种研究的最新进展，未来仍需继续挖掘关键穗发芽抗性基因，以生物育种的方法培育抗穗发芽小麦新品种。
【目的】小麦是世界总产量第二的粮食作物，而粒重是影响小麦产量的重要因素。以和尚头（HST）和陇春23（LC23）衍生的216个家系重组自交系（recombinant inbred lines，RIL）群体为材料，基于55K SNP基因型数据，针对小麦粒重相关性状进行QTL定位，开发和验证粒长主效QTL的共分离标记，为分子标记辅助选择育种提供参考。【方法】利用小麦55K SNP芯片对亲本和RIL群体进行基因分型，构建高密度遗传连锁图谱，并与中国春参考基因组IWGSC RefSeq v1.0进行相关性分析。基于完备区间作图法对多环境粒重相关性状进行QTL定位；通过对主效QTL进行方差分析，判断不同QTL间的加性互作效应，并分析其对粒重相关性状的影响。同时，根据粒长主效QTL的共分离SNP位点开发相应的竞争性等位基因特异性PCR标记（kompetitive allele specific PCR，KASP），并在242份国内外小麦种质构成的自然群体中进行验证。【结果】构建了和尚头/陇春23 RIL群体的高密度遗传图谱，全长4 543 cM，共包含22个连锁群，覆盖小麦21条染色体，平均遗传距离为1.7 cM。遗传图谱与物理图谱具有显著相关性，Pearson相关系数为0.77—0.99（P<0.001）。共检测到51个粒重相关QTL，其中，有4个为3个及以上环境稳定表达的主效QTL，分布在2D、5A、6B和7D染色体。根据物理区间和功能标记分析主效QTL Qtkw.nwafu-2D.1和Qtkw.nwafu-7D分别为光周期基因Ppd-D1和开花基因FT-D1，方差分析表明，二者具有显著的互作效应；Qtkw.nwafu-2D.1和Qtkw.nwafu-7D优异等位基因的聚合显著提高了小麦的千粒重和粒宽。此外，根据粒长主效位点Qgl.nwafu-5A的共分离SNP开发了相应的KASP分子标记AX-111067709，该标记在242份小麦组成的自然群体中与粒长和粒重性状显著相关，在不同环境下能增加粒长3.33%—4.59%（P<0.001）和粒重5.70%—10.35%（P<0.05）。【结论】和尚头（HST）和陇春23（LC23）的粒重相关性状由多个遗传位点控制，其中，Qtkw.nwafu-2D.1和Qtkw.nwafu-7D通过加性互作效应可显著提高小麦的千粒重和粒宽。Qgl.nwafu-5A与粒重和粒长具有显著相关性，其共分离分子标记AX-11106770可应用于分子标记辅助选择育种。
【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。
【背景】 副结核病（paratuberculosis，PTB）是由副结核分枝杆菌（Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis，MAP）主要引起反刍动物的一种慢性消耗性传染病。患病动物表现为肉芽肿性肠炎和肠道的功能失调、顽固性腹泻、渐进性消瘦、营养不良、贫血、嗜睡甚至死亡。PTB给畜牧业造成巨大的经济损失，并且严重威胁公共卫生安全。由于目前临床上对于PTB的检测和控制手段不够完善，现有的PTB疫苗保护效果不佳，并且干扰牛结核病的诊断，因此亟需研发免疫原性强、保护效果佳的疫苗以用于PTB的防控。【目的】 通过筛选MAP免疫原蛋白，并对其免疫保护效果进行评价，为PTB的防控提供数据支持。【方法】 根据MAP的p22、map1272c、map3531c、map3783、map3701c以及map3527这6个基因，分别构建5种重组质粒，在获得5种重组蛋白基础上，联合MONTANIDE ISA 61 VG佐剂皮下多点注射免疫小鼠，通过IFN-γ ELISPOT试验筛选出最佳免疫原；随后将最佳免疫原和已报道的66NC融合蛋白混合，经皮下多点注射免疫小鼠，在二免3周后用1×108 CFU的MAP K-10菌株腹腔感染小鼠。通过IFN-γ ELISPOT试验，抗体监测和细胞因子检测，分析感染后小鼠的体重、肝脏病理学和组织病理学变化及其荷菌数差异，综合评价候选亚单位疫苗的免疫原性和免疫保护效果。【结果】 以MAP p22、map1272c、map3531c、map3783以及map3701c为基础成功构建和表达了5种融合蛋白58F、62F、69F、46F和52F，其中免疫58F后产生的IFN-γ水平最高，是更具潜力的候选免疫原，且以融合蛋白组合66NC+58F诱导持久高滴度的IgG、IgM、IgG1和IgG2a水平，诱导特异性的IFN-γ、TNF-α和IL-17A的释放；在保护效果评价中，融合蛋白组合66NC+58F抵抗MAP感染造成的体重下降，显著减轻肝脏的病理损伤，降低MAP在肝脏中的定植。【结论】 融合蛋白组合66NC+58F诱导小鼠产生Th1和Th17型免疫反应，对MAP感染有着一定免疫保护作用，是PTB重要的候选亚单位疫苗。
【目的】果实颜色是影响茄子商品价值的重要性状。通过解析两白果亲本杂交构建的F2代群体紫红果单株和白果单株特殊分离比产生的原因，为阐明茄子果实颜色形成的调控机制奠定基础。【方法】以花青素合成结构基因ANS（P）突变的白花白果母本19141、未知突变基因位点的白花白果父本19142及其紫红果F1、果色分离的F2群体为试验材料，探讨上位基因控制的茄子果色遗传规律；克隆已知的茄子果色相关D（SmMYB1）和Y（SmDFR）基因，探明父本19142突变的果色基因和方式；开发基因内分子标记，对F2进行基因分型以及与其他果皮无花青素沉着茄子亲本杂交验证，解析上位基因调控茄子果色遗传的分子基础。【结果】E4450 F2紫红果和白果单株分离比符合3对上位基因控制的27﹕37的分离比率，19141的P基因位点发生突变，基因型为DDppYY，19142的D和Y基因位点同时发生了突变，基因型为ddPPyy。克隆测序发现，19142的SmMYB1发生可变剪接，导致第2外显子跳跃。19142的SmDFR起始密码子上游-326 bp的SNP（C→G），导致启动子缺失了1个CAAT-box顺式作用元件；在第2外显子最后一个碱基G变C，发生剪切位点突变。基于SmMYB1、SmANS和SmDFR遗传变异，开发了基因内分子标记对E4450 F2单株进行基因分型，结果发现基因型与表型完全吻合；D_P_Y_对应紫花紫红果表型，ddP_Y_基因型对应紫花白果表型，D_ppY_、D_P_yy、D_ppyy、ddppY_、ddP_yy和ddppyy基因型对应白花白果表型。19142与白果自交系19147（dtdtPPYY）和绿果自交系19144（DDPPyy）分别杂交，结果发现F1果色分别为白色和绿色，果皮无花青素沉着，这进一步证明了19142是SmMYB1和SmDFR两个基因同时发生突变。【结论】2个果皮无花青素沉着的茄子亲本杂交，如果F1代果皮有花青素沉着，且F2代有花青素沉着单株和无花青素沉着果色单株分离比符合27﹕37，则是由于其中的一个亲本在花青素合成通路的1个基因位点发生了突变，另外一个亲本在花青素合成通路的另外2个基因位点发生了突变。两个果皮无花青素沉着亲本杂交，F1果皮能够合成花青素而呈现紫红，是由于3个上位基因位点D、P和Y同时处于显性状态，花青素合成得以恢复。结构基因SmANS或SmDFR突变抑制植株各个部位花青素合成；转录因子SmMYB1调控具有组织特异性，其突变抑制果皮花青素合成，却不抑制花中花青素合成。
【目的】干旱与半干旱地区的水肥资源贫乏，而小麦不同基因型间的磷效率差异很大，因此，鉴选耐低磷种质、挖掘磷代谢遗传位点有助于小麦的遗传改良。【方法】以282份山西小麦品种为材料，在正常磷（0.2 mmol·L-1）、中度低磷（0.1 mmol·L-1）和低磷胁迫（0.01 mmol·L-1）3个磷浓度条件下对苗期根部鲜重、茎叶部鲜重、植株鲜重、根部干重、茎叶部干重、植株干重，最大根长、总根长、根表面积、根体积、根直径和根尖数共12个形态指标进行考查，运用主成分分析、隶属函数分析及聚类分析等方法综合评价苗期不同品种的耐低磷特性，在此基础上，分析苗期性状演变趋势及生物量分配等特征，并利用全基因组关联分析挖掘小麦耐低磷位点。【结果】苗期不同性状对低磷的响应程度不同，磷浓度降低导致生物量分配策略发生变化，与根部生长情况比较，地上部生长受磷浓度变化影响小；磷浓度降低会抑制地上部生长，地上部干重和鲜重显著降低，而低磷促进了根系生长，根部干重和鲜重、最大根长、总根长、根体积和根尖数等指标显著增加。根据耐低磷综合D值与形态指标相关分析发现最大根长和根直径可作为苗期耐低磷的筛选指标，D值聚类分析筛选到晋麦46、晋麦61、有芒大红茎、红秃麦、红和尚、白壳红、白线麦、火烧头和白山麦共9份耐低磷品种。性状演变分析发现品种耐低磷能力没有受到直接选择。耐低磷能力随年代变化先降后升，2010年之前品种耐低磷能力呈下降趋势，2010年后品种耐低磷能力有所提升。关联分析检测到8个R 2>10%的稳定位点，其中，1A_545074550、2B_489279799、6A_166899658和6A_273060644未见报道。【结论】苗期最大根长和根直径可作为苗期耐低磷的筛选指标。通过综合评价山西小麦苗期耐低磷能力，筛选到9份耐低磷品种。在1A、2B和6A染色体上检测到4个与耐低磷相关的新位点。
【目的】 分析籼型血缘渗入对粳稻品种产量和品质的影响，为优化籼型血缘利用的北方粳稻育种方案提供理论基础和基因组资源。【方法】以籼粳交重组自交系（RIL）及从黑龙江省、辽宁省、山东省和江苏省收集的74份不同年代粳稻主栽品种为试材，结合基于Illumina HiSeq2500平台的全基因组高通量测序和多地表型调查，分析籼型血缘对北方粳稻产量和品质的影响，并使用CRISPR/Cas9基因编辑技术对籼型血缘渗入所引入的不利基因进行基因敲除。【结果】分析RIL发现籼型血缘与穗长、粒长呈显著正相关，与碾磨品质呈负相关，其中，与整精米率达到显著水平。籼型血缘在江苏省与直链淀粉含量呈显著负相关，与粗蛋白含量呈显著正相关。籼型频率与粒形的相关性随着纬度的增加而增强，而与穗长和整精米率的相关性随着纬度的增加而减弱。通过调查粳稻主要稻区不同年代主栽品种，发现籼型血缘渗入位置和比例并不是均匀分布在12条染色体上，在第1、10、11和12染色体上，籼型血缘分布较多。江苏省和辽宁省主栽品种的籼型血缘显著高于黑龙江省和山东省，而且2000年后育成的品种籼型血缘显著高于2000年之前的品种。各粳稻区不同年代主栽品种籼型血缘渗入显著增加了每穗粒数，籼型血缘渗入区域中包含多个抗性和育性相关基因。在盐丰47的第5染色体上有一段籼型血缘渗入片段，包含籼型粒型调控基因GS5和籼型垩白调控基因Chalk5，增加了盐丰47的千粒重，但影响了其垩白性状。应用CRISPR/Cas9技术敲除盐丰47的Chalk5，纯合基因编辑植株的粒形与盐丰47相似，其垩白性状得到了显著改善。【结论】籼型血缘渗入主要通过增加每穗粒数增加粳稻产量潜力，但对碾磨品质有负面影响。通过全基因组高通量测序挖掘品种不良等位基因，结合CRISPR/Cas9基因编辑打破籼粳杂交育种中的遗传累赘是一种高效的育种辅助手段，可以针对目标性状进行快速准确的改良。
非生物胁迫是造成全球粮食减产的主要因素之一。研究植物逆境相关蛋白的功能及应答机制，对于提高作物抗逆性具有重要意义。三角状五肽重复（PPR）蛋白属于高等植物中最大的核编码蛋白家族，因其包含高度特异性的PPR基序而得名。依据基序类型及其排列，PPR蛋白可分为P和PLS两类，PLS类蛋白又可以根据其羧基末端的结构域进一步分为PLS、E、E+、DYW等亚类。PPR蛋白广泛分布于陆生植物中，主要定位于叶绿体和线粒体，亦有少数定位于细胞核中。作为序列特异性RNA结合蛋白，PPR蛋白参与植物RNA加工的多个方面，包括RNA编辑、RNA剪接、RNA稳定和RNA翻译。PPR蛋白在植物的整个生命进程中发挥多种重要作用，但对其在植物抗逆性中的作用机制还不清楚。本文在总结已有报道的非生物胁迫相关PPR蛋白定位和功能的基础上，重点综述了PPR蛋白参与调控植物非生物胁迫的作用机制（包括转录后调控和逆行信号），并对其进行讨论。转录后调控与PPR蛋白参与RNA转录后的修饰作用有关，其一般被认为通过结合RNA并调节细胞器RNA代谢来调控逆境相关基因的表达，从而影响植物抗逆性。逆行信号方面，PPR蛋白的损伤导致线粒体或叶绿体功能受损，然后产生各类逆行信号（如ROS），进而调控相关基因表达，抵御逆境。然而，由于质体中的逆行信号会受到许多环境因素的影响，这些因素部分还未明确，导致PPR蛋白在逆行信号中的作用机制仍有很多问题有待阐明。此外，PPR蛋白存在一因多效性，部分蛋白在作用于抗逆性的同时，还会对植物的生长和生殖产生重要影响。最后，本文阐述了利用PPR蛋白作为RNA编辑工具的研究现状，探讨了目前PPR蛋白响应植物非生物胁迫方面尚待解决的问题及研究前景，提出了未来研究仍需关注的重点和难点，为深入研究PPR蛋白的功能和作物非生物胁迫抗性育种提供参考。
【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】 休眠是水稻重要的农艺性状。适当的休眠可以抑制水稻的穗发芽现象，是确保产量和品质的关键因素。然而，水稻休眠调控的基因及其调控网络仍需进一步研究。已知基因MODD编码未知功能的蛋白，负向调控水稻脱落酸信号和抗旱性，但其调控水稻休眠的功能未知。研究MODD在调控水稻休眠中的功能，有助于完善水稻休眠调控网络，同时为抗穗发芽遗传育种提供新的理论基础和种质资源。【方法】 根据RGAP数据库公布的基因序列，构建MODD的CRISPR-Cas9敲除载体，通过农杆菌介导的遗传转化方法转化中花11（ZH11）愈伤组织，从而获得水稻转基因植株；利用PCR扩增、测序技术及qRT-PCR技术筛选并鉴定MODD敲除纯合系；根据2个突变系（KO-1和KO-2）的CDS得到突变系的氨基酸序列，然后，用DNAMAN对比ZH11和2个突变系（KO-1和KO-2）的蛋白序列；利用Linux系统筛选出MODD在水稻中的同源基因；取开花后35 d的种子，调查ZH11和敲除系的发芽率；利用酵母单杂和LUC试验验证MODD的上游基因。【结果】 查找到水稻中有6个MODD的同源基因，分别为LOC_Os07g41160、LOC_Os03g30570、LOC_Os03g53630、LOC_Os04g35430、LOC_Os03g17050和LOC_Os06g01170；成功构建了敲除载体，并转入ZH11中，获得2个纯合突变系（KO-1和KO-2）；qRT-PCR结果表明，2个突变系（KO-1和KO-2）的MODD表达量显著降低；蛋白序列分析表明，KO-1和KO-2的移码突变造成了蛋白翻译的提前终止；发芽率结果显示，2个突变系（KO-1和KO-2）的发芽率在吸水第3天比ZH11分别显著降低了15%和15%；之后差异逐渐扩大，在第6天差异达到最大，比ZH11分别显著降低35%和35%；2个突变系（KO-1和KO-2）的穗发芽现象显著低于ZH11；酵母单杂试验结果表明，在酵母中，ABI5可以结合MODD的启动子区域，并且进一步把结合范围缩小至300 bp以内；LUC结果显示，加入ABI5的荧光值是单独加NONE空载荧光值的2.6倍，说明ABI5可以激活MODD的表达。【结论】 敲除MODD可以增加种子的休眠，MODD可能通过ABA信号途径调控种子休眠。
【目的】 农作物种质资源具有重要的战略地位。吉林省玉米种质资源库主要存储具有北方春玉米区特色的种质资源。鉴于在传统农作物种质资源管理过程中难以获取真实身份信息的现状，利用分子标记技术构建种质资源分子身份证可以有效鉴定种质资源真实身份，强化种质资源的分类管理。通过深度发掘吉林省玉米种质资源库的优异资源，推动共享利用。【方法】 以吉林省玉米种质资源库中的2 918份玉米种质资源为研究对象，采用玉米品种鉴定检测标准中推荐的40对SSR标记，以及61 214个SNP标记来构建其分子身份证。根据获得的分子身份证信息将种质资源划分为核心、同近源、异质和群体等类进行管理，并进一步针对核心种质进行遗传多样性分析。【结果】 为2 918份种质资源构建了SSR分子身份证，为除异质性种质外的2 502份种质资源构建了SNP分子身份证。分别制定了玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的建设规范。其中，SSR分子身份证由40个SSR位点指纹转化为三位数字和一位字母的编码组合构成，并以二维码形式存储；SNP分子身份证由61 214个SNP位点指纹转化为可视化的条形码。根据样品纯合度和指纹特异性等特征，将样品划分为1 561份核心类、705份同近源类、416份异质类及236份群体类种质资源。遗传多样性分析表明，以旅大红骨群、黄改群为代表的国内种质资源是该库的主要种质资源，占全部核心种质资源的64.38%。【结论】 提出了玉米种质资源分子身份证构建流程，为吉林省玉米种质资源库2 918份种质资源构建了全部的SSR分子身份证和2 502份SNP分子身份证；建立了核心、同近源、异质、群体四类种质资源筛选方案，实现了种质资源的分类管理。
【背景】近年来随着遥感技术的快速发展，实时无损监测作物生长状况已成为当前研究热点，遥感获取的农情信息将为实现大面积作物精确管理提供指导。在众多遥感监测平台里，无人机因其操作简单、使用成本低等特点而受到广泛关注，无人机搭载多光谱相机可以快速获取作物的长势信息。【目的】尝试将固定翼无人机多光谱影像纹理信息与光谱信息结合，探究“图谱”信息对水稻长势指标的监测效果。【方法】通过开展两年涉及不同播期、品种、播栽方式、施氮水平的水稻田间试验，在水稻关键生育期使用固定翼无人机搭载Sequoia多光谱相机获取水稻冠层遥感影像，同步进行地上部破坏性取样以获取水稻叶面积指数（LAI）、地上部生物量（AGB）和植株氮含量（PNC）等农学指标，采用简单线性回归、偏最小二乘回归和人工神经网络回归算法，构建基于固定翼无人机多光谱影像的水稻长势指标监测模型，比较分析光谱纹理信息在不同模型中的监测效果。【结果】利用简单线性回归方法探究了植被指数（VI）、单波段纹理特征与水稻LAI、AGB和PNC间的定量关系，结果表明植被指数与LAI和AGB之间有较强的相关性，表现最好的植被指数为CIRE和NDRE，R 2分别为0.80和0.76，但对于PNC的监测，植被指数并未达到理想的效果，表现最好的RESAVI和NDRE与PNC的决定系数仅为0.13。通过简单线性回归进一步发现单波段的纹理特征在对水稻生长指标的监测中表现并不理想；为进一步分析影像纹理对上述3个指标的监测效果，参照植被指数的构建方法构建了归一化纹理指数（NDTI）、比值纹理指数（RTI）和差值纹理指数（DTI），通过相关性分析发现新构建的纹理指数（TI）相较于单波段纹理特征对水稻生长指标的监测精度有所提升，但效果并未好于植被指数。为实现光谱与纹理间的结合，采用偏最小二乘和人工神经网络的建模方法，以VI、VI+TI为不同的输入参数组合进行水稻LAI、AGB和PNC的监测模型构建，结果表明采用偏最小二乘和人工神经网络的建模方法与简单线性回归相比模型的监测精度均得到了大幅提升，以VI+TI为输入变量，采用人工神经网络构建的模型在模型验证中取得了最佳效果，LAI模型的验证R 2由0.75提升至0.86，AGB和PNC的模型验证R 2也分别由0.72和0.26提升至0.92和0.86，同时模型的RMSE均显著降低。【结论】利用固定翼无人机采集水稻冠层多光谱影像，通过人工神经网络算法融合光谱和纹理信息能够有效提升水稻LAI、AGB和PNC的监测精度，该研究结果将为快速大面积作物长势监测提供理论依据。
【目的】 鉴定丝瓜果长和果径发育基因共表达模块并筛选关键调控基因，为后续丝瓜果形控制的分子机制研究提供理论依据。【方法】以丝瓜9个发育阶段（开花前2 d以及花后0、2、4、6、8、10、15和20 d）果实为研究材料，测定各阶段的果长和果径，利用WGCNA方法联合分析转录组与果长和果径数据，鉴定与果长和果径发育相关的共表达基因模块，筛选关键调控基因。【结果】利用WGCNA鉴定出14个共表达模块，与果长和果径显著相关（相关系数的绝对值=0.9）的共表达模块有2个，显著正相关的模块为Turquoise模块，显著负相关的模块为Lightpink4模块。KEGG富集分析发现，Turquoise模块显著富集在内吞作用和苯丙烷生物合成通路，与果实膨大、伸长调控密切相关，可作为研究丝瓜果长和果径的关键基因模块。根据Turquoise模块内基因的连接度以及功能注释，筛选出10个关键调控基因，包括木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶基因XTH23、肌动蛋白解聚因子基因ADF2、伴侣蛋白基因DnaJ10、扩展蛋白基因（EXPA1、EXPA4和EXLA5）、驱动蛋白基因Kinesin-13A、生长素反应基因SAUR21和Aux/IAA11。RT-qPCR结果显示，10个调控基因的表达量均在果实进入快速生长期（花后8 d）后显著升高，增加倍数约为2—50倍。通过构建基因互作网络，发现部分调控基因与WRKY、bHLH和HSF转录因子家族存在互作关系。【结论】获得了丝瓜果长和果径基因共表达重要模块Turquoise模块，筛选到10个调控基因可作为丝瓜果形控制的潜在候选基因，并发现丝瓜果长和果径的发育调控主要涉及细胞壁的重构、细胞的发育与分化、生长素的调控等过程。
【目的】水稻Pi9位点由多个串联的同源NLR基因组成，从中已克隆了超过10个优良的稻瘟病抗性基因。论文旨在鉴别水稻亲本Pi9位点抗性基因的组成，促进该位点基因快速、精准地应用于水稻抗性育种。【方法】对比Pi9位点已克隆抗性基因的序列，从中发掘各基因特异的核苷酸位点；然后将各目标基因分别与数据库（Rice Resource Center）中的155个水稻基因组进行比对分析，进一步从中筛选出特异最强的核苷酸位点，用于Pi2、Piz-t、Pi9、Pi9-type5、PigmR和Pid4 6个抗性基因特异分子标记的开发；以24个抗稻瘟病单基因系、阳性对照和110个四川盆地水稻亲本为鉴定对象，通过优化PCR扩增条件、测序或基因组数据分析检验分子标记鉴定结果的准确性。由于该位点基因的同源性较高、基因间常常拥有一些相同的特异位点，导致许多抗性基因很难用一对分子标记进行精准鉴定，因此采用多对分子标记共同鉴定的方式；另外许多特异位点为单碱基差异，因此需要对差异位点旁的碱基进行特异突变，使引物的3′端具有两个碱基的错配，以提高PCR扩增的特异性。【结果】最终为6个Pi9位点的抗性基因开发了有效的分子标记，发现32.09%的参试水稻材料含有Pi9位点抗性基因。Pi9、Pid4、PigmR、Piz-t、Pi2和Pi9-type5分别存在于1、7、8、14、23和33个水稻材料中，其中Pi9仅存在于单基因系中。这些抗性基因通常两个或多个组合在一起，同时存在于一个水稻材料中。其中Pi9-type5往往与Pi2或Piz-t成对出现，仅在成恢993、HR2168和绵恢365 3个亲本中单独存在。雨恢38含有的Pi9位点抗性基因最多，分别有Pi2、Pi9-type5、PigmR和Pid4。川谷B、川农4B、内香6B和双1B中均同时含有Piz-t、PigmR和Pid4 3个抗性基因。千乡654B中含有Piz-t和Pid4两个抗性基因。【结论】为Pi9位点的6个同源稻瘟病抗性基因开发了特异的分子标记，明确了四川盆地110个水稻亲本Pi9位点的抗性基因组成，揭示了Pi9位点抗性基因丰富的组合形式，为水稻育种的抗原选择提供了明确参考。
【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。
农业是人类的衣食之源，也是人为温室气体（Greenhouse Gas，GHG）排放（尤其是甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O））及其减排的重要部门。开展科学规范的GHG统计核算，不仅是农业碳排放清单编制、碳减排交易核验、碳减排补贴以及低碳农产品认证等工作的基础，也是农业减排固碳政策制定和技术选用及行动方案落实的决策依据。为此，在系统梳理国内外农业GHG统计核算相关规范和方法及标准的基础上，本文针对现有统计制度体系不健全、计量方法不完善和核算结果不确定等问题，就农业GHG统计核算体系建设提出以下建议。首先，健全和完善统计核算制度体系，明确责任主体。在我国现有的农业统计和面源污染监测报告等体系基础上，加强统计监测（Monitoring，M）、报告（Reporting，R）和核验（Verifying，V）的MRV体系建设，优化调整现有政策与机构安排，明晰农业GHG统计核算和减排固碳行动的责任主体。其次，补充和完善统计核算标准和方法。结合国际最新的标准和方法以及我国农业生产实际与发展规划，对我国农业领域相关标准和方法进行补充与完善。比如补充生物炭施用、生态农场、高标准农田建设和秸秆综合利用等农业综合固碳和光伏农场能源替代，以及石灰和尿素施用、反刍动物饲养和农区淡水养殖等GHG排放的统计核算标准与方法；修订间接排放的统计核算标准与方法，并针对农业减排固碳开发新的CCER（Chinese Certified Emission Reduction）方法学。第三，加强数据库更新与升级。通过科技创新和数据积累，并结合田间监测和模型估测等，对现有基础数据、活动数据和排放因子数据等进行更新升级。另外，还需开发统计核算标准与方法配套的应用软件，开展科普宣传和技术培训与应用示范。本文可以为农业温室气体排放清单编制指南的修订提供参考，为农业碳减排交易的核验和低碳农产品认证的碳足迹评价体系构建等提供支撑。
小麦条锈病是中国重要的流行性真菌病害，严重威胁国家粮食安全。通过持续应用抗病品种和植保措施，小麦条锈病在中国得到了较好的控制。然而，随着全球气候变化、栽培制度的变革、育种方法技术的改进、产量水平的提高及条锈菌群体结构和毒性频率的不断变异，有必要对新时期小麦抗条锈病基因育种利用现状进行科学评估，以期为广谱持久多抗小麦品种的培育提供依据。本文通过对近年来中国西南、西北和黄淮主产区小麦品种（系）的条锈病抗性进行系统的抗病鉴定、遗传分析和抗条锈病基因分子标记的定位和检测，总结了中国小麦育种中主要抗条锈病基因的利用情况，对中国小麦抗条锈病基因发掘与种质创新、小麦育种中利用的主要抗条锈病基因、新时期抗条锈病基因利用的策略、小麦育种中抗条锈病基因选择和鉴定等进行了论述，并对新时期小麦抗条锈病育种发展方向进行了展望。
Bt毒素是源于苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）的具有特殊杀虫功能的大分子蛋白，其制剂和转基因作物已广泛用于害虫防治，产生了巨大的经济和社会生态效益。围绕Bt毒素挖掘和提升其应用价值是持续研究的热点，特别是随着Bt毒素结构功能和作用机制日趋明晰，为其功能修饰和创新应用创造了条件，相关研究蓬勃发展，成效显著。大量研究表明，采用定点突变、结构域替换或融合以及抗独特型抗体模拟等策略，是理性设计活性更高、稳定性更强、杀虫谱更广、非靶标生物安全性更高甚至是可用于害虫抗药性治理的有别于母体Bt毒素的突变体、结构杂合体乃至功能效应物抗体等新型杀虫蛋白的有效手段；此外，采用催化毒素活化、驱动毒素靶向受体结合、促进毒素表达以及同源或异源杀虫材料复配或共表达的协同促效等创新增效策略，也是助推Bt毒素应用价值的重要手段。本文总结了Bt毒素结构功能和作用机制，梳理了基于Bt毒素功能修饰的突变体、结构杂合体以及功能效应物抗体等新型杀虫蛋白理性设计和基于Bt毒素功能增效的创新应用策略等相关研究进展，并结合作者团队在模拟Bt毒素杀虫功能效应物抗体靶向设计研发方面的最新成果，探讨了基于Bt毒素的杀虫蛋白理性设计与创新应用策略未来发展动向及潜在可行捷径，为相关研究提供较为全面的最新有价值的文献资料和启发思路。
【目的】穗长在决定小麦穗的构造和产量潜力方面具有重要作用。挖掘具有育种利用价值的小麦穗长数量性状位点（quantitative trait loci，QTL），并解析其遗传效应，为分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以自然突变体msf和川农16构建的198份F6代重组自交系（recombinant inbred lines，RIL）群体（MC群体）作为研究材料，于2020—2021和2021—2022年生长季，在四川温江区、崇州市和雅安市（2021WJ、2022WJ、2021CZ、2022CZ和2021YA）进行试验，对5个环境下的穗长进行表型鉴定。利用基于16K SNP芯片构建的高质量遗传连锁图谱对穗长性状位点进行定位。另外，根据穗长主效QTL侧翼标记的基因型分析主效位点对产量相关性状的遗传效应，从而评估其对产量提升的潜力。【结果】共鉴定到14个控制穗长发育的QTL，主要分布在1A（1个）、1B（1个）、2B（1个）、3D（3个）、4A（1个）、4D（2个）、5A（1个）、5B（1个）、7A（1个）、7B（1个）和7D（1个）染色体。其中，QSl.sau.1A在4个环境及最佳线性无偏预测（best linear unbiased prediction，BLUP）值中被检测到，可解释6.46%—20.12%的表型变异率，定位于1A染色体侧翼标记1A_1208254—1A_10060497间，被视为主效QTL。QSl.sau.1A的正效应位点来源于亲本msf。在多环境QTL分析结果中也检测到QSl.sau.1A，表明其受环境影响较小，为主效且稳定表达的QTL。QSl.sau.1A的效应在2个具有不同遗传背景的验证群体中得到进一步验证。除旗叶长无显著变化以外，携带QSl.sau.1A正效应位点株系的每穗籽粒数（12.68%）、每穗粒重（14.99%）、千粒重（5.79%）、旗叶宽（2.94%）和小穗数（1.48%）显著增加，花期（0.61%）显著提前，而株高（-6.47%）和有效分蘖数（-36.11%）显著减少。【结论】在1A染色体定位到1个主效且稳定的穗长位点。QSl.sau.1A正效应位点显著提高穗粒数、穗粒重、千粒重和小穗数，具有一定的育种价值。
【目的】 筛选对玉米腐霉茎腐病病原菌具有抑制作用的木霉（Trichoderma spp.）菌株，明确其分类地位以及对腐霉茎腐病的防治效果和抑菌机理，为腐霉茎腐病生防制剂的研发提供菌种资源。【方法】采用菌丝生长速率法测试候选木霉菌株对肿囊腐霉（Pythium inflatum）、强雄腐霉（P. arrhenomanes）和芒孢腐霉（P. aristosporum）的抑制作用，筛选拮抗菌株；通过形态学和分子生物学特性确定Tr21菌株的分类地位；采用常规抑菌方法观察Tr21对腐霉菌丝形态的影响；采用溴化丙啶（PI）染液检测法及对不同处理时间菌丝上清液中蛋白和核酸吸光值的检测，分析Tr21发酵液对腐霉菌细胞膜通透性的影响；通过不同浓度Tr21发酵滤液浸种试验，检测Tr21发酵滤液对玉米种子发芽性状的影响；通过温室盆栽试验和田间人工接种试验，明确Tr21对腐霉茎腐病的防治效果。【结果】从实验室保存的109株木霉菌中，筛选到7株木霉菌对肿囊腐霉、强雄腐霉和芒孢腐霉具有拮抗活性，抑制率均>60%，其中Tr21菌株对3种腐霉菌的抑制率达到100%，其5×、10×和20×稀释液对3种腐霉菌的抑制率均达到100%。50×稀释液对3种腐霉菌的最低抑制率也达到55.56%。经形态学和分子生物学鉴定，Tr21为非洲哈茨木霉（T. afroharzianum）。显微镜观察显示Tr21发酵滤液能够造成腐霉菌菌丝变粗、菌丝分枝增多、节点缩短、断裂、内含物溢出等畸形现象。PI荧光染色试验显示Tr21发酵滤液导致3种腐霉菌的细胞膜受损，PI染液更易穿透受损的细胞膜进入到菌丝体内，使菌丝染成红色。核酸、蛋白泄露试验发现发酵滤液处理过的菌丝吸光值变化较大，处理5 h后，肿囊腐霉、芒孢腐霉和强雄腐霉菌丝的OD260均增加了0.08，OD280分别增加了0.10、0.11和0.10，表明腐霉菌菌丝细胞膜受损或其完整性被破坏，导致菌丝内含物外溢。不同浓度Tr21发酵滤液对玉米种子的发芽性状无影响，且当Tr21发酵滤液浓度为20×稀释液时对玉米种子的萌发和生长促进效果最好。盆栽试验结果表明，Tr21发酵滤液浓度为5×稀释液时，对3种腐霉茎腐病的室内防治效果最佳，分别为60.67%、63.15%和59.66%。用Tr21的5×稀释液进行种子处理，当药种质量比例为1﹕100时，对腐霉茎腐病的防治效果最高，达82.25%。【结论】获得一株有效防治玉米腐霉茎腐病的木霉菌株Tr21，经鉴定该菌为非洲哈茨木霉，该菌株发酵滤液可导致腐霉菌菌丝畸形、断裂、细胞膜受损、内含物溢出等，是一株具有开发前景的生防微生物。
【背景】开花期作为植物生长发育过程中至关重要的时期之一，直接影响植物果实成熟和种子发育。circRNA是一类普遍存在于真核细胞的共价闭环RNA分子，在番茄的发育过程和应激反应中起重要调节作用。但目前番茄的circRNA研究主要集中在果实和叶片中，缺少对番茄花期circRNA较为系统的研究。【目的】鉴定和分析开花期番茄circRNA，对番茄中miRNA、circRNA的功能研究有重要意义，也为番茄生长、发育和胁迫响应机制研究奠定基础。【方法】选择开花期番茄植株的花、根、叶3个组织样品进行circRNA测序，每个样品3个重复，鉴定circRNA并对其基本特性进行分析；筛选组织特异性的circRNA检测成环能力，并对鉴定的circRNA宿主基因进行GO分析和KEGG分析，通过生物信息学方法预测分析circRNA的作用方式和作用位点，构建番茄响应生长发育的潜在circRNA-miRNA-mRNA互作调控网络。【结果】利用高通量测序方法，共获得532个circRNA，其中83%为外显子类型，且circRNA在花期番茄各染色体中的分布不均匀，其中1号染色体产生的circRNA最多，5号染色体最少。对开花期番茄花、叶、根3个组织的circRNA差异表达分析表明，花与叶中差异表达的circRNA有79个、花与根中差异表达的circRNA 133个、叶与根中差异表达的circRNA 132个。其中花、叶、根3个组织中均有显著差异表达的circRNA 14个。从14个差异表达circRNA中随机选择8个circRNA进行成环能力检测，结果表明这8个circRNA均具有成环能力。GO分析和KEGG分析表明开花期番茄中的circRNA主要与核酸、蛋白及其他小分子物质结合以及各类生物大分子的合成和代谢相关。最后构建了14个circRNA、10个miRNA和136个mRNA组成的番茄circRNA-miRNA-mRNA互作调控网络。【结论】开花期番茄circRNA具有明显的组织特异性，共鉴定到342个组织特异性的circRNA，其中均显著特异性表达的14个，成功鉴定成环8个，构建了开花期番茄特异性的circRNA-miRNA-mRNA互作调控网络，为后续开花期circRNA的研究奠定了基础。
【目的】解析不同温度对棉花黄萎病发生的影响以及调控寄主防御反应的机理，揭示温度对病原菌和寄主的双重作用，为该病害的绿色防控和温度调控研究提供理论依据。【方法】以棉花抗病品种中植棉2号（ZZM2）、感病品种冀棉11（JM11）为试验材料，采用室内实验与病圃实验相结合，设置恒定温度（22、25、28和32 ℃）、自然变温两个处理，检测温度对大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）生长、侵染定殖、棉花黄萎病发生的影响；通过调查活性氧（ROS）爆发、过氧化氢（H2O2）含量、胼胝质积累、防御相关基因表达水平等植物防御相关指标，解析温度调控棉花寄主防御反应的机制。【结果】在培养基上，25 ℃是大丽轮枝菌菌丝生长最适温度，22—28 ℃范围内适宜产孢；与培养基相比，不同棉花品种的叶片提取液对大丽轮枝菌生长均有促进作用，感病品种JM11促进作用更强；当温度为25—28 ℃时，ZZM2和JM11植株黄萎病发生均较重，低温22 ℃、高温32 ℃均不利于黄萎病发生。同时，在25 ℃处理下，棉花中大丽轮枝菌侵染定殖能力强，感病品种JM11比抗病品种ZZM2更易受到大丽轮枝菌的侵染，与棉花黄萎病病情指数的结果基本一致；进一步，温度显著影响了棉花寄主防御反应：与22—28 ℃相比，无论是否接种大丽轮枝菌，ZZM2和JM11在32 ℃处理下产生的ROS爆发更强烈；在25 ℃处理下，ZZM2和JM11叶片中H2O2含量最低；在32 ℃处理下，ZZM2和JM11叶片胼胝质积累量较高，分别为817、575个/mm2，是未接菌对照的2.04、1.80倍；棉花叶片中PAL、POD、PPO防御相关基因在25—28 ℃处理下表达量降低，低于22、32 ℃处理。【结论】温度对大丽轮枝菌生长、寄主防御反应具有双重作用，进而影响棉花黄萎病发生。其中无论恒定温度、自然变温，25—28 ℃均有利于大丽轮枝菌在棉花中侵染定殖，显著降低寄主防御反应，导致棉花黄萎病严重发生。
【目的】磷含量偏低是影响酸性土壤作物产量的重要因素。大豆（Glycine max）是重要的粮食和油料作物，也为喜磷作物，缺磷则影响其产量与品质。NAC（NAM，ATAF1/2，CUC2）转录因子家族参与多种植物对生物胁迫和非生物胁迫响应的调控，是否参与大豆低磷胁迫响应尚未深入研究。以耐低磷野生大豆BW69为材料，克隆获得耐低磷基因GsNAC1并对其表达特性及功能进行分析，为深入解析GsNAC1调控大豆低磷胁迫及其机制奠定基础。【方法】从野生大豆BW69克隆GsNAC1的全长序列，并通过生物信息学分析探究其编码氨基酸序列的特征。随后，利用实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR）对其组织表达模式进行分析，并通过激光共聚焦显微镜观察其编码蛋白的亚细胞定位。此外，通过大豆遗传转化试验，获得转基因株系并进行表型分析。最后，通过转录组联合分析来鉴定转基因植株中与低磷胁迫相关的差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs）。【结果】成功克隆获得GsNAC1，编码区全长876 bp，通过构建系统发育树发现GsNAC1与AtATAF1的序列相似性为62.46%，与Williams 82参考基因组的GmNAC1序列没有差异；进一步的亚细胞定位结果显示，GsNAC1定位于细胞核；基于qRT-PCR技术，发现GsNAC1在大豆的根、茎、叶、顶端、花和豆荚均有表达，在根部的相对表达量最高，且受到低pH和低磷诱导表达显著上调。通过水培法和土培法进行表型试验，在低磷处理下，与野生型（WT）相比，转基因株系鲜重根冠比、总根长、根表面积、根体积和磷含量均显著高于WT。结合转录组测序数据进行分析，发现GsNAC1可能通过促进GmALMT6、GmALMT27、GmPAP27和GmWRKY21等基因表达增强其对低磷胁迫的耐受性。【结论】GsNAC1受低pH和低磷诱导表达上调，过量表达GsNAC1可以显著增强大豆对低磷胁迫的耐受性，在低磷胁迫反应中起促进作用。GsNAC1可能通过调控下游基因表达增强大豆对酸性低磷胁迫的耐受性。
【目的】研究不同干旱敏感型春小麦根系生长对阶段干旱胁迫的形态及生理响应差异，阐明新疆滴灌条件下春小麦的抗旱节水生理机制，为新疆麦区进一步节水高产提供科学依据。【方法】2021—2022年采用土柱栽培法，以强抗旱性品种新春6号和弱抗旱性品种新春22号为材料，分蘖和拔节期分别设置轻度（T1和T3，60%—65% FC，FC为田间持水量）、中度（T2和T4，45%—50% FC）干旱胁迫处理后滴灌复水，以常规滴灌为对照（CK，75%—80% FC），研究生育前期干旱胁迫下根系形态特征（根长密度（RLD）、根体积密度（RVD））、抗氧化系统（丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD））、渗透物质（脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS））及根系活力的时空变化特征，分析滴灌春小麦根系生长对干旱-复水的补偿效应。【结果】随干旱胁迫程度增加，根长密度和根体积密度呈先增后降的变化趋势，轻度干旱（T1和T3）条件下，显著增加了20—60 cm土层的根长密度和根体积密度。各土层根系丙二醛含量随着胁迫程度的加剧呈上升趋势，而SOD、POD、脯氨酸及可溶性糖均随干旱程度加剧呈先升后降趋势，并随土层加深逐渐增大。T1处理复水后，根系形态特征、抗氧化酶活性、渗透物质、根系活力均达到最大值，进而提高产量，较其余处理增加2.77%—19.58%。逐步回归分析表明，根体积密度和可溶性糖是决定产量的重要因素，根长密度、SOD和可溶性糖是对新春6号抗旱性影响较为显著的指标，根长密度、丙二醛含量以及POD是对新春22号抗旱性影响较为显著的指标。【结论】春小麦在分蘖和拔节期维持60%—65%田间持水量，滴灌复水后会增加根系在20—60 cm土层的分配比例，提高根系清除活性氧及渗透调节能力，延缓根系衰老，改善根系生理特性，进而提高产量。
【目的】建立棉花品种（系）耐低磷能力评价体系，筛选耐低磷型棉花种质和评价不同磷效率类型，为研究棉花耐低磷生理机制和挖掘耐低磷基因奠定基础。【方法】以来自国内外不同棉区的140份棉花品种（系）为材料，采用水培试验方法，在低磷（10 μmol·L-1 KH2PO4）和正常磷（500 μmol·L-1 KH2PO4）处理下，测定各棉花品种生物量、根系相关指标和磷效率相关指标等21个性状表征值，计算各指标耐低磷胁迫指数。利用综合隶属函数法，进行主成分分析、回归分析和聚类分析，对各棉花品种进行耐低磷能力的划分，综合评价各棉花品种耐低磷能力和磷效率类型。【结果】与正常磷处理相比，低磷处理下，供试棉花品种的总磷积累量、总磷含量、地上部干重和总干物重等指标的均值降幅较大，而根平均直径、比根面积、根尖数和磷素利用效率等指标的均值会有所上升；低磷处理下，各指标变异系数范围为6.04%—47.79%，比根尖密度、根尖数、比根长和根平均直径等根系指标变异系数较正常磷处理均提高，变异系数分别为47.49%、42.13%、40.19%和19.16%；对21个指标的耐低磷胁迫指数进行主成分分析，6个主成分的累计方差贡献率达77.21%，利用隶属函数法计算综合耐低磷综合评价值（D）；采用多元回归分析方法，建立D值回归方程，确定6个耐低磷性鉴定指标并进行系统聚类，将不同棉花品种（系）划分为耐低磷型、中间型、低磷敏感型3类。【结论】筛选出棕絮1号、鲁原343、LambrightGL-N、巴西014、南丹里湖大棉、苏远1028和gL2g13等品种为耐低磷型棉花品种，陕2812、FJA、孝2168和东兰那亭大花等品种的耐低磷能力较差，为低磷敏感型；确定总干物重、磷素利用效率、地下部鲜重、总根长、根系表面积和总磷积累量作为棉花耐低磷能力评价的指标。
近年来，我国食用植物油自给率不到31%，进口依赖度高。油菜是唯一的冬季油料作物，适宜种植区域广泛，是我国重要的食用植物油来源。扩种油菜是保障国家食用油安全的重要举措。充分利用南方双季稻区冬闲田，推广“稻-稻-油”三熟制生产模式是扩种油菜的重要途径。适宜“稻-稻-油”生产模式的区域主要分布在我国湖南、江西、广西和湖北等省的双季稻区，约有187万hm2的潜力面积。根据温光资源条件，3个适宜区域即温光资源宽松区、温光资源紧平衡区和温光资源约束区均要求油菜品种生育期在180 d左右，10月中下旬播种，4月中下旬收获，才能适宜南方双季稻接茬。从2013年到2022年国家油菜品种试验情况来看，共有75个油菜新品种参加早熟组试验，平均生育期为169.3—185.3 d，平均单产1 635.90—2 228.55 kg·hm-2，其中，有22个品种增产显著。截至2023年5月底，登记生育期在190 d以内，适宜在“稻-稻-油”模式区域种植的短生育期冬油菜品种共有72个，均为甘蓝型双低油菜品种，以杂交品种为主。在品种推广应用上，经相关省份调查，阳光131、丰油730、沣油320、沣油847、赣油杂906、圣光127、湘油420、景油69、沣油112、华油杂652、赣油杂1009等11个品种在“稻-稻-油”生产区有较大的推广应用面积，在2022年的推广面积均为135 hm2以上。现有品种的生育期能够基本满足温光资源宽松区的要求，但在温光资源紧平衡区和约束区生育期仍然偏长。聚焦油菜扩种增产增效，未来还需要强化政策资金保障，组织开展短生育期冬油菜品种培育联合攻关，提高温光资源宽松区品种的产量，缩短温光资源紧平衡区和约束区品种的生育期。同时，还需加强短生育期油菜品种良种良法配套技术的研究与推广，做好早稻、晚稻和油菜品种的搭配，从完善农业社会化服务、扩展油菜种植农业保险、增加油菜种植资金补贴等方面入手，保障农民收益，提高农民“稻-稻-油”模式生产积极性。
【目的】叶面积指数（leaf area index，LAI）是表征作物长势、光合、蒸腾的重要指标。论文旨在研究不同生育期、多生育期无人机多光谱数据棉花LAI估测模型，明确不同生育期间棉花LAI估测模型变化规律，为实时掌握棉花长势并因地制宜进行田间科学管理提供依据。【方法】利用大疆精灵4多光谱无人机获取棉花现蕾期、初花期、结铃期、吐絮期多光谱图像和RGB图像。选用归一化差植被指数（NDVI）、绿度归一化差植被指数（GNDVI）、归一化差红边指数（NDRE）、叶片叶绿素指数（LCI）、优化的土壤调节植被指数（OSAVI）5种多光谱指数和修正红绿植被指数（MGRVI）、红绿植被指数（GRVI）、绿叶指数（GLA）、超红指数（EXR）、大气阻抗植被指数（VARI）5种颜色指数分别建立棉花各生育期及棉花生长多生育期数据集合，结合打孔法获取地面LAI实测数据，使用机器学习算法中偏最小二乘（PLSR）、岭回归（RR）、随机森林（RF）、支持向量机（SVM）、神经网络（BP）构建棉花LAI预测模型。【结果】覆膜棉花LAI随着生育期的变化呈现先增长后下降的趋势，现蕾期、初花期、结铃期内侧棉花叶面积指数均值均显著大于外侧（P<0.05）；选择的指数在各时期彼此间均呈显著相关（P<0.05），总体而言，多光谱指数与颜色指数间的相关性随着生育期的进行而呈现下降趋势，选择的指数在各时期均与棉花LAI相关性显著（P<0.05），多光谱指数相关系数介于0.35—0.85，颜色指数相关系数介于0.49—0.71，相关系数绝对值较大的指数多为多光谱指数，颜色指数与棉花LAI的相关系数绝对值较小；估测模型性能结果显示棉花各生育期模型中多光谱指数优于颜色指数，且各指数模型预测性能随着生育期的变化呈现一定规律性，NDVI是预测棉花LAI的最优指数。从模型结果上看，RF模型和BP模型在各生育期下获得了较高的估计精度。初花期LAI反演模型精度最高，最优模型验证集R2为0.809，MAE为0.288，NRMSE为0.120。多生育期最优模型验证集R2为0.386，MAE为0.700，NRMSE为0.198。【结论】棉花内外侧LAI在现蕾期、初花期、结铃期存在显著差异。在各生育期中，RF和BP模型是预测棉花LAI较优模型。NDVI在各指数中表现最好，是预测棉花LAI的最优指数。多生育期模型效果较单生育期明显下降，最优指数为GNDVI，最优模型为BP。本研究中预测棉花LAI的最优窗口期是初花期。研究结果可为无人机遥感监测棉花LAI提供理论依据和技术支持。
【目的】 明确芦笋转录组中SSR位点的分布规律，开发高信息量的EST-SSR标记并分析通用性，为天门冬属植物系统进化分析、功能基因挖掘及分子标记辅助育种提供工具。【方法】以笔者课题组前期获得的15个芦笋根系RNA-seq数据为基础，采用MISA软件检索SSR位点、Primer 3.0软件批量设计引物及TB-tools软件批量e-PCR与Primer-blast程序逐一e-PCR相结合的方法剔除非有效引物。通过与基因组序列比对，获取标记所属基因ID、物理位置、潜在功能等信息。随机合成引物50对，以9份芦笋、7份天门冬、5份文竹和3份蓬莱松种质为材料，检测引物有效性、多态性和通用性。【结果】共检索出SSR位点36 590个，分布于30 229条Unigene，发生频率为4.78%，平均间距为9.17 kb。SSR位点非均匀分布于10条染色体，7号染色体数量最多（4 642个），3号染色体密度最高（37.86 SSR/Mb）。SRR位点从单核苷酸至六核苷酸均有分布，以三核苷酸（46.92%）类型最丰富，AG/CT（16.58%）基序最具优势。成功设计EST-SSR引物19 695对，经e-PCR检测共剔除非有效引物15 147对，其中，3 085对无扩增产物、10 102对扩增产物条带大小与预期严重不符、1 289对物理位置未知、402对存在与目的条带大小相似的其他扩增产物、269对扩增产物无SSR序列。以位于基因区域的2 517个EST-SSR标记为基础，构建染色体密度分布图，总覆盖长度1 125.51 Mb，平均图距447.16 kb，潜在功能涉及产量、品质及抗逆性等多方面。随机合成的50对引物均可扩增出清晰目标条带，其中36对具有多态性，平均多态性信息含量为0.330，在天门冬、文竹和蓬莱松中的通用性分别达到100.00%、92.00%和88.00%。基于EST-SSR鉴定结果的聚类分析，可将24份材料分为芦笋、天门冬、文竹和蓬莱松4类，与植物学分类完全一致。【结论】成功开发出高信息量的芦笋EST-SSR标记2 517个，有效扩增率100%，总覆盖长度1 125.51 Mb，平均图距447.16 kb，可用于芦笋及其近缘物种的系统进化分析。同时，可为其他物种的EST-SSR标记开发提供借鉴。
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。
高粱是世界第五大粮食作物，可作为食用、饲用、酿造用和生物能源用。高粱遗传转化技术是高粱功能基因组学研究中必不可少的重要工具，同时，也可作为传统育种方法的重要补充。本文对近年来高粱遗传转化的研究进展进行总结，分析高粱遗传转化中存在的难题，并提出进一步的解决策略，以期为高粱遗传转化技术的进一步改良提供参考。通过对近年来50余篇高粱组织培养和遗传转化文献进行归纳总结。介绍用于遗传转化的高粱基因型、外植体来源、再生体系构建等方面的研究现状，对比电穿孔法、花粉管通道法、基因枪法和农杆菌介导法4种高粱遗传转化常用方法的优劣，总结遗传转化载体主要组成部分启动子、目的基因、选择标记基因和报告基因对转化效率的影响，阐述高粱遗传转化的应用现状，分析高粱遗传转化技术存在的主要瓶颈问题，研究对策措施。高粱基因型对组织培养有很大影响，以P898012和Tx430最为常用。基因枪法和农杆菌介导法是最常用的高粱遗传转化方法，且农杆菌介导法的优势逐渐显现。在载体构建中，CaMV35S启动子和ubi1启动子最为常用，抗生素抗性基因（nptII、hpt）、除草剂抗性基因（bar）和养分同化基因为常用的三大类选择标记基因。随着高粱遗传转化技术及CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术的不断发展，一些重要农艺性状基因被成功转入高粱。但基因型依赖性强、组织培养周期长、遗传转化稳定性差是限制高粱遗传转化的主要瓶颈，通过引入形态发生调节因子，直接进行体细胞发生，缩短了组织培养周期，提高了转化效率，扩大了外植体来源，高粱遗传转化技术取得重大突破。通过引入形态发生调节因子，采用切-浸-芽（CDB）递送系统等方式可进一步改良高粱遗传转化技术，结合CRISPR/Cas9基因编辑技术的应用，必将为高粱分子育种及相关基因功能鉴定提供重要的技术支撑。
【目的】农业生态系统增温潜势是影响全球气候变化的重要部分。本研究通过田间试验明确施用生物炭和秸秆还田对农田增温潜势的影响，以期为减缓气候变化和农业废弃物资源化利用提供理论依据。【方法】在山东省桓台县农业生态系统试验站的冬小麦-夏玉米轮作农田中开展了3年田间定位试验，试验共设置4个处理：① 对照（CK）；② 施用生物炭9.0 t·hm-2·a-1（C）；③ 全量秸秆还田（S）；④秸秆还田配施9.0 t·hm-2·a-1生物炭（CS）。4个处理均施等量的氮磷钾化肥，其中氮肥为尿素，用量为200 kg·hm-2·a-1，磷肥为过磷酸钙，用量为55 kg·hm-2·a-1，钾肥为硫酸钾，用量为40 kg·hm-2·a-1。采用静态暗箱-气相色谱法测定各处理温室气体（CO2、N2O和CH4）的排放通量并计算净全球增温潜势（NGWP）和温室气体排放强度（GHGI），分析连续施用生物炭和秸秆还田对农田温室气体排放及增温潜势的影响。【结果】（1）综合3年的温室气体排放情况，与CK处理相比，S和CS处理的年平均生态呼吸排放量（Re）分别增加了47.8%和67.9%（P<0.05）；C处理的年平均N2O累积排放量降低了20.3%（P<0.05），而S和CS处理的N2O年平均累积排放量分别增加了23.6%和41.4%（P<0.05）。（2）与CK处理相比，C、S和CS处理的土壤有机碳年平均变化量（ΔSOC）均有显著增加，其中CS处理增幅最大，增加了150.6%（P<0.05）。与第1年相比，C、S和CS处理第3年的ΔSOC均有显著增加（P<0.05），分别增加了21.7%、20.8%和17.8%。各处理的NGWP和GHGI均存在显著差异，与CK相比，C、S和CS处理的年平均NGWP分别降低了163.5%、171.7%和273.0%（P<0.05），与第1年相比，C、S和CS处理第3年的NGWP均有显著降低（P<0.05），分别降低了73.4%、58.8%和54.7%。与CK相比，C、S和CS处理的年平均GHGI分别降低了236.2%、253.3%和388.9%（P<0.05），C、S和CS处理第3年的GHGI较第1年分别降低了126.3%、98.2%和108.6%（P<0.05）。就产量而言，C、S和CS处理的作物产量保持相对稳定，有轻微增长，但与CK相比无显著差异。【结论】与单施化肥相比，在施化肥的基础上添加生物炭、秸秆还田、秸秆还田配施生物炭的措施均能够在不影响作物产量的前提下抑制增温潜势，其中秸秆还田配施生物炭能够最大程度地降低农田增温潜势，因此秸秆还田配施生物炭是增加农田固碳、缓解气候变化的一项有效措施。
【目的】条锈病是威胁小麦安全生产的重要真菌病害，了解国内外育种材料抗性水平和抗病基因的分布，发掘新的抗性资源，为提高抗病基因利用效率提供依据。【方法】利用中国当前条锈菌优势生理小种CYR33和CYR34对153份国内外小麦育种材料进行苗期抗性鉴定，于2018—2019、2019—2020和2020—2021年，在湖北鄂州，利用这两个小种对供试材料进行成株期抗性鉴定；结合已知抗性基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18、Yr26、Yr29和YrSP等功能标记或紧密连锁分子标记进行基因型检测。【结果】苗期结果显示，10份材料对CYR33表现免疫（反应型IT为0），包括7份国内材料（即山农28、漯麦163、石麦13、中意6号、郯麦98-2、中麦175和泰山21）和3份国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）材料（CIM-53、CIM-60和CIM-71）；仅2份国内材料在苗期对CYR34小种表现免疫（郯麦98-1和山农102）。此外，成株期条锈病田间鉴定显示，64份材料在田间3年均表现出稳定抗性（最终严重度≤5%），包括7份国内材料和57份CIMMYT材料。利用抗病基因功能标记或紧密连锁分子标记检测显示，153份材料中携带Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr29和YrSP抗性基因的材料分别有31、23、73、2、4、50和2份，未检测到含有Yr5和Yr15的材料。综合苗期和成株期表型，仅CIM-53对2个生理小种在苗期和成株期均表现为免疫（IT=0，严重度为0），分子标记检测显示，该材料可能含有已知抗病基因Yr17和Yr29。【结论】国内外153份小麦种质对当前条锈菌流行生理小种的抗性主要以成株抗性为主，其中国内小麦品种主要携带Yr9、Yr10和Yr26抗性基因，而CIMMYT小麦品系则携带Yr17、Yr18和Yr29为主，表明通过聚合1—2个非免疫苗期抗性基因和2—3个成株抗性基因，在成株期多个环境条件下均表现出近免疫抗性水平，是CIMMYT小麦品系保持持久抗性的主要原因。亟待广泛挖掘抗源，发掘新的抗病基因，充分利用现代生物技术手段快速培育具有持久抗性且农艺性状优良的小麦新品种，进一步提高中国麦区条锈病整体抗性水平。
【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。
【背景】猪的肉质性状是重要的经济性状。研究影响各类肉质性状的分子机制，发掘关键基因，从而指导猪的遗传改良，对改善猪肉品质具有重要意义。当前肉质相关的机制研究主要是基于DNA的基因组研究，而对肉质性状的DNA甲基化研究以及结合基因组和甲基化组的综合分析却鲜有报道。【目的】通过基因组和DNA甲基化组联合分析，筛选、鉴定了影响猪肉质的潜在关键基因。为猪肉品质的遗传改良研究提供借鉴。【方法】检测了140头大白猪背最长肌的28个肉质性状，通过表观基因组关联分析（EWAS）与全基因组关联分析（GWAS）筛选了各性状显著关联的CpG和SNP位点。随后以SNP为协变量对GWAS和EWAS重叠的显著关联位点进行条件关联分析，进一步筛选具有独立效应的CpG位点。然后以CpG位点的甲基化水平为因变量，以SNP为自变量进行关联分析从而鉴定甲基化数量性状位点（meQTL）。最后使用顺式甲基化数量性状位点（cis-meQTL）作为工具变量进行孟德尔随机化分析，从而推断cis-meQTL与表型之间的因果关系，同时对位点进行注释，鉴定潜在的关键基因。【结果】（1）在屠宰45 min黄度值（b45min）、滴水损失（DL）、二十二碳六烯酸（C22:6n-3）3个肉质性状上，EWAS和GWAS在相同基因组区域鉴定到显著关联位点。（2）b45min的7个CpG位点在条件关联分析后仍保持显著，DL有1个CpG位点在条件关联分析后仍保持显著，而C22:6n-3的3个位点在使用SNP作为协变量分析后不再显著，表明EWAS鉴定的b45min的7个CpG位点和DL的1个CpG位点的显著关联不受附近的显著SNP影响。（3）b45min的7个CpG位点和DL的1个CpG位点共鉴定了10个meQTL，但绝大多数是trans-meQTL，只有一个CpG位点（SSC12:44 254 675 bp）鉴定到一个cis-meQTL，表明该位点可能受到近距离SNP调控。（4）孟德尔随机化分析显示该CpG位点（SSC12:44 254 675 bp）与b45min表型存在一定的因果关联。（5）对该位点注释发现，距离CpG位点（SSC12:44 254 675 bp）和其cis-meQTL最近的基因是NOS2，且CpG位点位于NOS2基因内。【结论】综合DNA甲基化组合基因组数据联合分析结果，可以推测NOS2基因是肉色性状关键候选基因，其DNA甲基化、SNP共同作用调控基因表达，进而影响肉色性状相关基因表达。
【目的】针对河西绿洲灌区作物生产中氮肥施用过量、水资源利用效率与经济效益较低等问题，探讨麦后复种绿肥及适量减施化学氮肥对小麦农田耗水特性及经济效益的影响。【方法】2019-2020年在甘肃省河西绿洲灌区进行裂区试验，主区设置麦后复种绿肥（W-G）和单作小麦（W）两种种植模式;副区为5个施氮水平，分别为不施氮肥（N0）、常规施氮（180 kg·hm-2，N4）、减施45%氮肥（N1）、减施30%氮肥（N2）和减施15%氮肥（N3）。测定不同处理下小麦绿肥体系产量、水资源利用效率及经济效益。【结果】麦后复种绿肥以及适量减施化学氮肥显著提高小麦籽粒产量和系统生物热能产，2019和2020年，W-G较W处理籽粒产量分别提高10.8%和12.4%，系统生物热能产分别提高37.8%和40.3%;麦后复种绿肥结合减氮15%（W-G-N3）较单作小麦结合减氮15%（W-N3）和单作小麦传统施氮（W-N4）处理小麦分别增产6.9%-16.7%和7.9%-13.6%，生物热能产提高52.0%-62.2%和27.1%-58.9%。W-G较W小麦生育阶段耗水量降低6.3%-16.0%，W-G-N3较W-N3和W-N4小麦季耗水量分别降低13.4%-20.5%和20.8%-29.0%，W-G由于绿肥生长季消耗水分，总耗水量显著高于W。W-G较W小麦水分利用效率分别提高7.9%和19.2%;2019年度 W-G-N3较W-N3和W-N4小麦水分利用效率分别提高23.5%和5.1%，差异显著。W-G-N3可有效提高系统单位耗水生物热能产，较W-N3和W-N4分别提高2.7%-14.5%和9.3%-17.5%。W-G较W增加了成本投入，总产值也随之提高;2019年度W-G-N3较W-N3和W-N4纯收益分别提高9.8%和9.5%，2020年度W-G-N3较W-N3和W-N4纯收益则分别降低了15.6%和15.7%;2019和2020年W-G较W产投比分别降低20.7%和23.1%，W-G-N3较W-N3和W-N4产投比降低比例均为14.8%-23.1%，W-G因较多的资源投入降低了系统单方水效益。【结论】在河西绿洲灌区，麦后复种绿肥结合适量减施化学氮肥能够提高作物产量和经济效益，水资源利用效率也随之提高，其中麦后复种绿肥结合减量15%施氮处理的综合效果最好，可作为提高水资源利用及农民收益的理想种植模式及施氮水平。
【目的】通过比较干毛和未干毛羽毛毛囊的形态学和基因表达差异，挖掘调控黄羽肉鸡羽毛干毛性状的重要候选基因和信号通路。【方法】分别采集背部未干毛和干毛羽毛皮肤组织样本各3个，运用组织切片技术，比较干毛和未干毛羽毛毛囊形态学差异；运用RNA-seq技术，比较两组样本之间的差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs），并对其进行功能富集分析和蛋白互作网络构建；采用荧光定量PCR技术（RT-qPCR）对测序结果准确性进行验证。【结果】证实未干毛羽毛的毛囊处于生长期，已干毛的羽毛毛囊处于静止期。以未干毛毛囊（生长期）皮肤样本为对照，在干毛毛囊（静止期）皮肤样本中发现了942个DEGs(|fold-change|>2和P<0.05)，其中384个基因表达下调，558个基因表达上调。Go功能分析显示细胞分裂、周期调控等相关生物过程被显著富集(P<0.05)。KEGG分析发现，MAPK、TGF-β、p53及DNA复制等相关信号通路被显著富集(P<0.05)。构建差异蛋白相互作用（PPI）网络，通过CytoHubba分析获得6个hub基因，分别为CDK1、MAD2L1、BUB1、CCNB2、PLK1和BUB1B。GSEA富集分析筛选到紧密连接、胰岛素、MAPK、TGF-β和细胞周期等信号通路与鸡羽毛毛囊生长周期显著关联（|NES|>1, FDR<0.25）。RT-qPCR结果显示8个DEGs表达趋势与RNA-seq结果基本一致。【结论】鸡羽毛的干毛性状与毛囊周期发育相关，MAPK和TGF-β等信号通路可能通过调控细胞周期相关基因的表达在羽毛生长发育中发挥重要作用；结果为进一步深入了解黄羽肉鸡羽毛干毛性状分子调控机制提供了基础资料。
【目的】明确福建省茶树主要病毒种类和分布情况，并建立同时快速检测多种病毒的多重PCR检测技术。【方法】2019-2023年，从福建省福州、南平、宁德、泉州、漳州、厦门、三明、莆田和龙岩9个地市区采集具有褪绿、皱缩和坏死等疑似病毒感染症状的茶树样品1 869份，采用高通量测序技术结合PCR和RT-PCR检测的方法对茶树病毒病的病原进行鉴定，并将PCR扩增获得的特异性目的片段进行克隆和测序，对获得的序列进行系统发育分析;同时，根据GenBank上已报道的病毒序列设计特异性引物，通过退火温度、引物浓度、循环数等反应条件和反应程序的优化，建立同时检测福建茶树主要病毒的多重PCR检测技术，并测定该技术的特异性、灵敏度及实际应用效果。【结果】从所采集的茶树病样上检出3种病毒，按检出率从高到低依次为油茶双生病毒（oil tea associated geminivirus，OTaGV）（48.90%）、茶树坏死环斑病毒（tea plant necrotic ring blotch virus，TPNRBV）（26.75%）和茶树潜隐病毒1（camellia cryptic virus 1，CCV1）（17.98%）;在检出病毒的1 258份样品中，有807份为OTaGV、TPNRBV或CCV1单独侵染，检出率分别为37.20%、21.38%和5.56%;其余451份样品为2种或3种病毒复合侵染，复合侵染检出率达35.85%，OTaGV+CCV1、TPNRBV+CCV1、TPNRBV+OTaGV、OTaGV+CCV1+TPNRBV 4种类型复合侵染检出率分别为17.49%、0.40%、14.71%、3.26%。在地理分布上，OTaGV在福州、南平、宁德、泉州、漳州、厦门、三明、莆田和龙岩9个地区均有分布，其中漳州OTaGV检出率最高，为96.77%;CCV1在福州、南平、宁德、泉州、漳州、三明、莆田和龙岩8个地区均有分布，其中三明CCV1检出率最高，为66.00%;TPNRBV在福州、南平、宁德、泉州和漳州5个地区均有分布，其中泉州TPNRBV检出率最高，为79.13%;在福建省9个地区中，厦门地区仅检出OTaGV，三明、莆田和龙岩地区检出OTaGV和CCV1，其他5个地区同时检出OTaGV、TPNRBV和CCV1;福州、南平、宁德、泉州、漳州、三明、莆田7个地区检测到病毒复合侵染，其中漳州地区病毒复合侵染检出率最高（85.00%）、宁德地区病毒复合侵染检出率最低（23.03%）。利用测定的CCV1和TPNRBV部分基因序列构建系统发育树，结果表明本研究获得的CCV1分离物（FW）与已报道的福建分离物FJ-SH104（GenBank登录号：ON807095）亲缘关系最近、TPNRBV分离物（FU）与福建分离物QZHA92（GenBank登录号：OQ948454）亲缘关系最近。经优化建立的多重PCR检测技术特异性强，仅OTaGV、TPNRBV和CCV1能扩增出特异性目的片段，而其他病毒及健康茶树样品上均未扩增出特异性目的片段;多重PCR灵敏度最低可以检测到稀释至10-4倍的OTaGV、TPNRBV和10-3倍的CCV1;利用该多重PCR检测技术对茶园中采集的60份病样进行检测，检测结果与单一PCR检测结果完全相符。【结论】OTaGV、TPNRBV和CCV1是当前福建茶树上主要病毒种类，其中OTaGV为福建地区首次报道，该病毒可侵染茶树也为首次发现;在检出的3种病毒中，以OTaGV发生分布范围最广，其次为CCV1、TPNRBV;福建地区茶树病毒目前仍以单独侵染为主，但同时存在较多的复合侵染，复合侵染类型包括TPNRBV+CCV1、TPNRBV+OTaGV、CCV1+OTaGV和OTaGV+CCV1+TPNRBV;建立的多重PCR检测技术特异性强、灵敏度高，可用于茶园茶树上OTaGV、CCV1和TPNRBV 3种病毒的快速检测。研究结果可为福建茶树病毒病的综合防控提供理论依据和技术支持。
【目的】了解中国小麦条锈病西北重要越夏菌源区甘肃陇东和陇南近20年育成小麦品种（系）中抗条锈病基因的利用情况，为陇南小麦条锈病遗传多样性控制，持久抗病品种的培育和可持续绿色健康生态农业奠定基础。【方法】于2019—2020年和2020—2021年种植季对117份冬小麦品种（系）甘肃清水县和四川郫都区进行成株期抗条锈病鉴定，2021年分别用条锈菌CYR33和CYR34对117份品种（系）进行苗期抗条锈病鉴定，并利用分子标记对15个抗条锈病基因进行检测。【结果】田间成株期对条锈菌主要流行致病性混合小种抗病的品种（系）占29.1%，其中，25.6%为陇南区域品种（系），3.4%为陇东区域品种（系），另有25.6%陇南区域感病品种（系）表现慢病性（严重度<20%）。有70.1%品种（系）苗期对CYR33表现抗病，其中，57.3%为陇南区域品种（系），12.8%为陇东区域品种（系）；仅6.0%品种（系）苗期对CYR34具有抗病性，为陇南区域的兰天131等7个品种（系）。苗期和成株期抗病品种（系）以2010年后育成的兰天、中梁、天选、兰航选系列品种为主。分子标记检测结合系谱分析，发现抗条锈病基因Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41、Yr46、YrZH22和YrZH84在所有检测品种（系）中的频率分别为49.6%、1.7%、12.8%、7.7%、12.8%、20.5%、10.3%、34.2%、2.6%、16.2%、15.4%和27.4%，且多以基因聚合体形式存在于品种（系）中，62.4%品种（系）中聚合了2—5个抗条锈病基因，YrZH84、YrZH22和Yr17中的一个或多个基因与其他抗条锈病基因聚合后，品种（系）的条锈病抗性明显高于其他基因组合。此外，在陇南菌源区，以种植小麦为主的山旱地区域（条锈菌越夏区）所推广的品种（系）中，含有Yr10、Yr17、Yr18、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41和Yr46的频率较高，越冬区（川水地）推广品种（系）中主要有Yr26、Yr30、YrZH22和YrZH84，越夏区和越冬区品种（系）的抗性遗传背景差异明显，且越夏区品种（系）含有的抗病基因类型多样性高于越冬区。【结论】在越夏菌源区甘肃陇南、陇东的品种（系）中，抗条锈病基因分布频率、抗病基因类型及数量均有明显提高，避免了品种抗病遗传背景单一化问题，实现了品种（系）中的抗病基因较为复杂多样，部分品种的抗病性保持时间长，表明陇南地区利用小麦品种遗传多样性控制条锈病策略的实施已初显成效。
【目的】针对黄淮海平原传统施氮技术下，小麦-玉米两熟体系作物生育后期土壤氮肥供应不足导致籽粒减产等问题，探讨氮肥减量后移对植株光合特性、干物质积累及周年籽粒产量和经济效益的影响，为进一步优化施氮制度提供理论依据。【方法】2020—2023年，于山东济阳典型麦-玉两熟种植区，设置周年施氮400 kg·hm-2传统农户处理（CK，小麦季200 kg·hm-2：65%基肥+35%返青肥，玉米季200 kg·hm-2：100%基肥）、周年减氮10%（SN，小麦季180 kg·hm-2：50%基肥+50%返青肥，玉米季180 kg·hm-2：100%基肥）、周年减氮20%（NH，小麦季180 kg·hm-2：22.2%基肥+33.3%返青肥+44.5%抽穗肥，玉米季140 kg·hm-2：28.6%基肥+71.4%大喇叭口肥）和周年减氮30%（NL，小麦季140 kg·hm-2：43%返青肥+57%抽穗肥，玉米季140 kg·hm-2：100%大喇叭口肥）4种施氮制度，研究不同施氮制度下麦-玉两熟体系的光合特性、籽粒产量和经济效益。【结果】氮肥后移优化了氮肥减量条件下作物光合特性，其中，叶面积指数3年均值，小麦拔节和开花期NL较CK、SN和NH处理分别显著提高19.0%—40.1%和21.6%—36.7%，夏玉米吐丝期NL较CK和SN处理显著提高6.8%—7.3%；叶片SPAD值3年均值，冬小麦拔节和开花期NL较CK、SN处理分别显著提高7.7%—10.0%和7.4%—12.9%，灌浆中期NL较CK、SN和NH处理显著提高5.2%—16.2%；夏玉米大喇叭口期NL和NH较CK、SN处理3年均值分别显著提高9.0%—9.4%和6.7%—7.1%，吐丝和灌浆中期NL较CK、SN和NH分别显著提高5.1%—9.4%和4.1%—9.2%；净光合速率3年均值，小麦拔节、开花和灌浆中期NL较CK、SN处理分别提高8.9%—13.3%、14.0%—18.1%和20.1%—24.4%；夏玉米大喇叭口、吐丝和灌浆中期NL较CK、SN处理分别提高4.2%—5.7%、8.7%—13.4%和7.7%—12.8%。NL处理通过增加氮肥后移量，改善了各生育阶段地上部干物质积累强度，稳定或提高了各生育时期地上部干物质积累量，冬小麦拔节、开花和成熟期地上部干物质积累量的3年均值较CK分别显著提高26.7%、27.4%和18.1%，夏玉米吐丝期显著提高14.4%。氮肥后移通过改善氮肥减量条件下光合特性，促进了各生育时期地上部干物质积累，最终实现冬小麦、夏玉米及周年籽粒产量的3年均值，NL较CK处理分别显著提高20.5%、18.1%和19.1%，经济效益分别显著提高32.4%、23.8%和27.9%。【结论】黄淮海平原麦-玉两熟体系，周年减氮30%制度下通过增加氮肥后移量，改善了作物光合特性（叶面积指数、叶片SPAD值和净光合速率），优化了各生育阶段地上部干物质积累强度和干物质积累量，从而促进冬小麦、夏玉米及周年总产和经济效益的提高。
【背景】MicroRNA（miRNA）是长度为18—25 nt的短RNA分子，在哺乳动物卵巢颗粒细胞调控卵泡发育过程中起着重要作用。团队前期对云上黑山羊高、低产羔数个体卵巢转录组测序结果显示，miR-535能够影响山羊产羔数，但具体调控机制尚不清楚。【目的】通过研究miR-535靶向GAB2（GRB2 associated binding protein 2）及其相关信号通路PI3K/AKT对山羊颗粒细胞增殖的影响，进一步探讨其分子生物学调控机制。【方法】在本研究中，选择具有两胎以上产羔记录的高、低产云上黑山羊各3只，同期发情处理后采集卵泡期卵巢组织，收集原代颗粒细胞。使用荧光定量PCR（reverse transcription-quantitative PCR，RT-qPCR）检测miR-535和GAB2在云上黑山羊高、低产卵巢组织中的表达量。构建GAB2的过表达/干扰载体，使用RT-qPCR、Western blot、免疫荧光、CCK8、EdU和细胞凋亡检测候选基因 GAB2对山羊卵巢颗粒细胞增殖的影响。使用miRDB和miRanda软件预测miR-535和GAB2的靶向关系，构建GAB2的野生型和突变型载体，利用双荧光素酶活性检验检测miR-535和GAB2的靶向关系。构建过表达/干扰miR-535载体，探究其颗粒细胞增殖及下游基因功能的影响。【结果】RT-qPCR结果显示，GAB2在高产云上黑山羊卵巢组织中的表达量显著低于低产个体，miR-535的表达则相反（P<0.05）；随后，RT-qPCR和Western blot结果表明，在颗粒细胞中过表达GAB2后，CCND2、CDK4和BCL2的表达量显著升高（P<0.05），BAX的表达量显著降低（P<0.05），抑制其表达则与之相反；EdU和CCK8检测显示，GAB2过表达后显著促进颗粒细胞增殖（P<0.05），抑制其表达后则相反；双荧光素酶报告试验表明，miR-535抑制了GAB2基因3’UTR区域的双荧光素酶活性。RT-qPCR和Western blot结果显示，在颗粒细胞中过表达miR-535后，GAB2、CCND2、CDK4和BCL2的表达量显著降低（P<0.05），BAX的表达量显著升高（P<0.05），抑制其表达后则与之相反；EdU和CCK8检测显示，miR-535过表达后抑制颗粒细胞增殖，抑制其表达后则相反；细胞凋亡试验表明，miR-535过表达后促进颗粒细胞增殖，抑制其表达后则相反。在颗粒细胞中抑制miR-535后，发现PI3K/AKT信号通路标志因子AKT1的表达水平显著升高（P<0.05）。【结论】miR-535通过抑制GAB2的表达，抑制了山羊颗粒细胞的增殖，为进一步探究miR-535调控山羊颗粒细胞的生物学功能提供了理论依据。
