鸡传染性法氏囊病（Infectious Bursal Disease， IBD）是一种由鸡传染性法氏囊病毒（Infectious Bursal Disease Virus， IBDV）引起的急性、高度传染性疾病，主要危害雏鸡。新型变异株的出现，加剧该疾病对家禽业可造成巨大的经济损失，但现无针对新型变异株的商品化疫苗。目前，免疫预防是控制该疾病的主要手段。本研究比较了用白油佐剂、Montanide™ ISA 78 VG、Montanide™ Gel P和氢氧化铝佐剂以及无佐剂制备的新型变异株IBDV VP2亚单位疫苗的安全性和有效性，通过组织解剖、病理切片观察、抗体水平检测、组织病毒载量检测等试验，评估对各种佐剂制备的疫苗的保护作用。结果表明，本研究制备的IBDV VP2亚单位疫苗能够诱导特异性抗体的产生，抑制法氏囊萎缩并抵抗病毒攻击。在抗原量（IBDV）相同的条件下，Montanide™ ISA 78 VG、Montanide™ Gel P和氢氧化铝佐剂制备的疫苗保护明显优于其他佐剂和无佐剂组，其中Montanide™ ISA 78 VG和氢氧化铝佐剂制备的疫苗效果最好，Montanide™ ISA 78 VG佐剂疫苗最稳定，Montanide™ Gel P佐剂疫苗最容易制备。综上所述，在安全性优先的情况下，使用Montanide^TM ISA 78 VG、Montanide^TM-Gel P和氢氧化铝佐剂可以提高雏鸡疫苗免疫的安全性和有效性，为后续IBDV的防治提供实验参考和理论依据。

叶锈病是危害小麦生产的主要病害之一，栽培小麦广谱高抗叶锈病基因匮乏。小麦-冰草易位系2PT-5具有来自冰草2P长臂对小麦叶锈病广谱免疫的区段。为了准确定位该抗叶锈病基因区段，本研究利用辐照诱导获得的小麦-冰草2P易位系TT-5、TT-3和TT-26分离群体进行叶锈菌接种鉴定，结合基因组原位杂交（GISH）、分子标记检测和基因组重测序对抗叶锈病基因进行物理定位。将抗叶锈病定位区间由原来的82 Mb缩小至9.2 Mb，定位于2P长臂物理位置926.4~935.6 Mb区间。目标区间内注释了64个冰草特异基因，包含6个典型抗病基因，其中有2个编码NLR蛋白的基因和2个编码受体激酶的基因响应叶锈菌的侵染。抗叶锈病基因目标区段的定位，为进一步克隆和解析转移到小麦中的这一广谱抗叶锈病基因奠定了重要的基础。

土霉素（OTC）在畜牧业中被广泛使用并以不同形式进入土壤，对环境造成严重危害。前人研究表明，假单胞菌属可能具有降解土壤中抗生素的能力；同时，抗生素的初始浓度、降解温度等对抗生素降解菌的降解效率有显著影响，但是关于环境因素对假单胞菌降解效率的影响鲜有报道。本实验中，我们研究了不同OTC初始浓度、降解温度和土壤灭菌处理对假单胞菌T4降解效率的影响，还重点研究了加入T4菌后OTC的微生物降解途径、降解过程中抗性基因（ARGs）以及微生物群落的变化。结果表明，在未灭菌的土壤中，OTC初始浓度为2.5 mg kg^-1、降解温度为30℃时，T4菌对OTC的降解效果最好，63天后OTC的降解率达到69.53%。加入T4菌后OTC的降解途径包括脱水、去甲基化、脱胺化、羟基化、氧化和环裂解。拟杆菌门、变形菌门和酸杆菌门对土壤中OTC的生物降解起关键作用。同时发现tet(G)在13种常见四环素ARGs中检出频率最高。本研究中观察到的微生物群落变化可为土壤中OTC的生物降解提供新的思路。

利用连作方式生产的作物会受到植物寄生线虫的严重危害，植物寄生线虫是连作障碍的重要指标。火龙果作为一种典型且重要的多年生经济作物，极易遭受严重的植物寄生线虫侵染；然而，其是否发生连作障碍尚不清楚。在此，我们研究了非连作（Y1）、连作3年(Y3)和连作5年(Y5)下火龙果土壤和根系中的植物寄生线虫(象耳豆根结线虫和矮化属线虫)、土壤线虫群落、线虫代谢足迹、土壤综合肥力和产量，以确定火龙果潜在的连作障碍以及影响火龙果产量的因素。试验表明:Y5的土壤和根系中植物寄生线虫数量最多；产量降低，火龙果生产受到严重胁迫。进一步分析土壤线虫的组成、多样性和生态功能指数发现，连作3年后土壤生态环境恶化，Y5最严重。同样，Y5处理的土壤对模式动物-秀丽隐杆线虫的生长繁殖也有明显的抑制作用。Mantel检验分析和随机森林模型表明，土壤速效磷、土壤交换性钙、土壤线虫丰度和多样性与产量显著相关。偏最小二乘路径模型分析表明，土壤肥力和土壤线虫多样性直接影响连作火龙果的产量。综上所述，集约化种植的火龙果连作5年时发生连作障碍，土壤线虫多样性和土壤肥力决定作物产量。

禽偏肺病毒（Avian metapneumovirus，aMPV）为副黏病毒科肺病毒亚科偏肺病毒属家族的成员，其主要引起火鸡鼻气管炎（Turkey rhinotracheitis，TRT）和肉鸡肿头综合征（Swollen head syndrome，SHS）。目前，B亚型aMPV是我国鸡群中主要的优势流行毒株，由于缺乏aMPV反向遗传操作技术，有关该病毒的致病与致弱机制及是否可作为病毒载体的研究相对较少。为此，本研究将B亚型aMPV弱毒株LN16-A株全长分为5个cDNA片段进行扩增，并在基因组的3′端和5′端分别添加了T7启动子和丁型肝炎核酶序列，构建了全长cDNA感染性克隆质粒pOKLN16-A。将pOKLN16-A与4个辅助质粒pCAGGS-N、pCAGGS-P、pCAGGS-M21和pCAGGS-L共转染至表达T7 RNA聚合酶的BSR-T7/5细胞中，拯救出了病毒，成功建立了基于T7 RNA聚合酶的aMPV反向遗传操作系统。为进一步探究aMPV作为疫苗载体的潜力，利用反向遗传操作技术将增强型绿色荧光蛋白基因（Enhanced green fluorescent protein，EGFP）插入aMPV基因组的不同位点，并比较了其表达水平，结果显示，EGFP在B亚型aMPV的G和L基因之间的表达水平显著高于另外两个插入位点（前导基因和N基因之间及替换SH基因），因此确定外源基因表达的最佳插入位点为G和L基因之间。为进一步验证该插入位点的可用性，以鸡传染性法氏囊病病毒超强毒株（Very virulent infection bursal disease virus，vvIBDV）为模式病毒，利用反向遗传操作技术在该位点插入了其保护性抗原VP2基因，成功拯救了稳定表达vvIBDV VP2蛋白的重组B亚型aMPV，命名为rLN16A-vvVP2株。将rLN16A-vvVP2株以5000 TCID₅₀/只的剂量免疫SPF鸡，免疫3周后使用B亚型aMPV LN16-F4强毒株及vvIBDV HLJ0504强毒株进行攻毒。结果显示，单次免疫rLN16A-vvVP2株可同时诱导机体产生针对B亚型aMPV及vvIBDV两种病毒的中和抗体，免疫3周后的中和抗体效价分别为8.7及8.2 log2。此外，单次免疫rLN16A-vvVP2株对B亚型aMPV强毒及vvIBDV强毒的攻毒保护率均为100%，并能有效预防vvIBDV攻击后引起的法氏囊损伤。本研究成功建立了B亚型aMPV的反向遗传操作系统并鉴定了外源基因表达的最佳插入位点，首次评价了B亚型aMPV作为疫苗载体的潜力，研究结果为进一步研究aMPV的致病机制和安全有效的新型载体疫苗提供了技术支撑。

靶向捕获测序（GBTS）基因分型技术同时具备固相芯片技术（高稳定性和可靠性）和测序技术（高灵活性和低成本）的优点。然而， GBTS技术尚未应用于猪SNP芯片上。在本研究中，我们基于GBTS技术开发了猪首款50K液相芯片——GBTS50K，包含52000个SNP位点。我们选取来自10个种猪场的6032头大白、长白和杜洛克猪对GBTS50K的性能进行评估。结果表明，GBTS50K获得了较好的基因分型性能，其SNP检出率和个体检出率为0.997~0.998，重复样本的基因分型一致性和相关系数分别为0.997和0.993。我们还评估了GBTS50K在群体遗传结构、选择信号检测、全基因组关联分析、基因型填充和基因组选择等方面的应用效果。结果表明，GBTS50K在遗传分析和分子育种上表现优异。例如，对于达100公斤体重日龄和100公斤活体背膘厚两个重要经济性状，使用GBTS50K的基因组选择准确性高于目前使用广泛的GGP-Porcine固相芯片。并且，由于GBTS技术能够检测到多聚SNP位点，GBTS50K在不增加基因分型成本的情况下能够获得更多高质量SNP位点（～100K）。利用这些SNP位点进行单倍型基因组选择，生长和繁殖性状基因组选择的准确性可以进一步提高2-6%。我们的研究表明，GBTS50K可以成为猪遗传分析和分子育种的有力工具，同时，也能够给其它畜禽液相芯片开发提供借鉴。

在模式昆虫中，已有研究证明蜕皮激素诱导的转录因子E93在昆虫的变态发育过程中，如幼虫组织重塑和成虫组织形成等，发挥多种作用。敲低E93基因后，可导致昆虫无法完成变态发育过程，表明E93是害虫防治的潜在靶标基因。在本项研究中，首次鉴定了棉铃虫HaE93基因，发现HaE93基因在棉铃虫卵期、预蛹期和蛹期均高表达。注射dsHaE93后，约为60%的棉铃虫在幼虫到蛹期死亡。约30%的棉铃虫可以化蛹，但化蛹时间延迟，且羽化后翅和卵巢畸形，这些结果表明干扰HaE93基因导致约90%的个体不能繁殖后代。干扰HaE93基因后，qRT-PCR测定显示蜕皮激素响应基因、几丁质合成相关基因、翅发育和卵巢发育相关基因的表达水平显著下调。这些结果表明HaE93通过调控发育相关基因的表达参与调控棉铃虫的变态以及表皮、翅和卵巢的发育。最后，通过饲喂棉铃虫dsHaE93，结果显示棉铃虫死亡率和表型与注射dsHaE93的相似，这表明HaE93可作为RNAi方法的靶基因来防控棉铃虫。

烟粉虱Bemisia tabaci寄主植物广泛，是一种世界性的重要害虫，已对多种杀虫剂产生高抗性。双丙环虫酯是近年商品化的丙烯类杀虫剂，其作用方式新颖，选择性强，被用于烟粉虱的防治。我们前期对一个烟粉虱田间种群进行抗性筛选，获得了双丙环虫酯高抗性种群（HD-Afi种群）。本研究发现在HD-Afi种群中，双丙环虫酯和其他常见化学剂交互抗性小, 但HD-Afi种群的P450酶活性是敏感种群HD-S的2.18倍；在12个候选P450基因中，CYP6DW3和CYP4C64基因在HD-Afi种群中显著上调。RNA干扰CYP6DW3和CYP4C64基因可显著增加烟粉虱成虫对双丙环虫酯的敏感性，证实两个基因与烟粉虱对双丙环虫酯的抗性相关。同源性建模和分子对接分析表明，双丙环虫酯与CYP6DW3和CYP4C64的结合稳定，结合自由能分别为-6.87和-6.11 kcal mol^-1。本研究结果表明CYP6DW3和CYP4C64基因的诱导促进了烟粉虱对双丙环虫酯的解毒代谢，造成烟粉虱抗性的发展。

交配行为是昆虫繁殖过程中的重要组成部分，通常由关键的化学信号介导。在许多蛾类物种中，雄蛾通过识别雌蛾释放的性信息素来寻找合适的配偶，性信息素受体在这一化学信号识别过程中扮演着关键角色。同样，雄蛾在求偶过程中也会释放出复杂的混合挥发性化合物；然而，有关这些候选雄性性信息素的嗅觉识别机制研究尚不充分。在这项研究中，我们利用气相色谱-触角电位联用技术（GC-EAD）以及气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析了棉铃虫雄性产生的挥发性化合物，并鉴定了三种候选雄性性信息素，其中Z7-12:OAc在雄蛾触角中能引起更明显的电生理反应。通过单感器记录（SSR）发现，棉铃虫雄蛾触角的A类毛型感器中表达HarmOR13的ORN-a能被Z7-12:OAc激活。进一步的爪蟾卵母细胞双电极电压钳记录表明，Z7-12:OAc能激活五种实夜蛾亚科蛾类的OR13。本研究结果发现了一种可应用于未来行为研究的候选雄性性信息素，如果有行为数据的支持，这些结果将有助于设计新型嗅觉行为调控剂，通过干扰交配实现有效的害虫控制策略。

大豆孢囊线虫（Soybean cyst nematode, SCN; Heterodera glycines）是世界范围内最具破坏性的大豆病原物之一。研究大豆-SCN互作机制对提出新的病害防控策略、培育抗大豆孢囊线虫病的大豆新品种具有重要实践意义。SCN侵染可诱导大豆的多个差异基因上调或下调表达。然而，差异基因表达变化的调控机制在很大程度上仍未被探索。N⁶ -甲基腺苷（m⁶A）甲基化是最广泛存在的mRNA修饰之一，在植物响应病原物侵染过程中发挥重要的转录重编程的调控作用。然而，在大豆对SCN的亲和性和非亲和性反应中是否也存在m⁶A甲基化对差异基因的表达调控作用尚未明确。为此，本研究首先明确了大豆品种Williams 82 对SCN race 3具有敏感性（亲和性反应），但对SCN_T（大豆孢囊线虫烟草群体）存在非寄主抗性（非亲和性反应）；其次通过液相色谱-串联质谱法检测了m⁶A/A比率。结果表明，与亲和性反应相比，m⁶A甲基化整体水平在非亲和性反应中显著升高；在此基础上，通过N⁶-甲基腺苷(m⁶A)全转录组比较了大豆对SCN的亲和性和非亲和性反应的差异。在非亲和性反应中，差异修饰m⁶A峰（differentially modified m⁶A peaks, DMPs）和差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）的数量均显著增多；在亲和反应和非亲和反应中，分别存在133和194个差异表达基因的m⁶A甲基化修饰水平也表现出差异显著性 (我们将这些基因称为DMDs)。亲和反应中的DMDs显著富集在玉米素生物合成、植物-病原互作、糖酵解/糖异生和醚脂质代谢途径，且与植物-病原互作途径相关的DMDs表达量下调最多；而与SCN_T侵染的非亲和反应中仅叶酸生物合成通路被显著富集，且该通路的DMDs表达量上调最多。综上所述，本研究首次明确了大豆-SCN互作中存在m⁶A甲基化修饰，且m⁶A全转录组在大豆和SCN的亲和和非亲和反应中存在差异。研究结果为大豆-SCN的非寄主抗性反应在转录后修饰水平上的调控机制提供了新的见解，对提高大豆抗SCN育种有重要应用价值。

【目的】系统分析玉米大斑病菌LysM家族成员，筛选其中关键效应蛋白，并分析其对植物免疫反应的调控作用，为探究病菌致病性的分子机制奠定基础。【方法】利用生物信息学方法在玉米大斑病菌基因组中鉴定LysM家族成员，对其理化性质、进化关系、结构域及保守位点进行分析；基于转录组数据并结合qRT-PCR技术分析LysM家族基因在病菌侵染玉米过程中的表达模式；通过酵母分泌系统分析信号肽分泌活性；通过本氏烟瞬时表达系统分析关键效应蛋白StLysM1对植物免疫反应的调控作用；利用分子模拟和多糖结合试验检测LysM效应蛋白对几丁质的结合能力。【结果】在玉米大斑病菌基因组中共鉴定得到8个LysM家族成员，分别命名为StLysM1~StLysM8，其中5个成员（StLysM1、StLysM2、StLysM5、StLysM6和StLysM7）为候选效应蛋白，这些效应蛋白均只含有LysM结构域，其他成员则含有额外的保守结构域。系统分析显示，StLysMs可分为真菌/细菌亚类和真菌特异亚类，其中真菌特异亚类的LysM结构域序列包含⁸GDxTC¹²、²⁹WNP³¹基序以及3个高度保守的半胱氨酸残基，而细菌/真菌亚类的LysM结构域序列保守位点较少。StLysM1基因在病菌侵染玉米24 h、72 h过程中持续上调表达，其编码产物为分泌蛋白，且在本氏烟中不能诱导植物的程序性细胞死亡（PCD），但可抑制由BAX/INF1诱导的PCD。StLysM1自身不形成二聚体，但能与几丁质相结合，并抑制由几丁质触发的活性氧爆发及病程相关基因NbPR1和NbPR4的表达，提高了本氏烟对灰葡萄孢的易感性。【结论】在玉米大斑病菌中共鉴定得到8个StLysMs家族成员，其中StLysM1为关键效应因子，能够结合几丁质，进而抑制植物基础免疫并促进病菌侵染。

由稻黄单胞菌稻致病变种Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)引起的水稻白叶枯病是一种毁灭性的细菌性病害，会降低水稻产量并导致重大经济损失。细菌sigma (σ)因子是一类非专一性的蛋白，它能够与RNA聚合酶结合并识别特定的启动子，σ⁷⁰因子还参与调节应激反应和毒力的基因的表达。然而，σ⁷⁰因子RpoD在Xoo中的功能及其调控机制尚不清楚。在本研究中，我们通过生物信息学分析发现RpoD在植物病原菌，尤其是在黄单胞菌中是相当保守的。生长曲线和致病性检测结果表明，PXO_RpoD敲除后对Xoo的生长无明显影响，但对水稻的致病性显著降低。为进一步鉴定受PXO_RpoD直接调控的基因，我们在野生型PXO_RpoD C端融合了Flag标签，并进行了靶标下切割和标记（CUT&Tag）分析。结合表型试验发现，PXO_RpoD参与调控Xoo的游动性和氧化胁迫响应。与野生型菌株相比，PXO_RpoD缺失突变体减弱了非寄主烟草的过敏反应，说明PXO_RpoD可能参与调控三型分泌系统。通过细菌单杂交和凝胶迁移试验，结果表明PXO_RpoD与hrpG和hrpX的启动子直接互作。综上所述，本研究发现PXO_RpoD参与调节运动能力和氧化应激响应，是维持Xoo致病力所必需的基因。此外，PXO_RpoD能够直接与hrpG和hrpX的启动子结合，从而调控三型分泌系统及效应子的表达。本研究阐明了PXO_RpoD在参与调控Xoo致病性中的作用，为防治水稻白叶枯病潜在靶点的开发提供了理论依据。

UBL-UBA蛋白作为26 S泛素蛋白降解途径中的转运蛋白，在植物生长和发育以及应对各种生物和非生物胁迫中发挥关键作用。尽管RAD23（一种UBL-UBA蛋白）在多种植物中得到了广泛研究，但目前在猕猴桃中还未见报道。本研究中，我们在猕猴桃中鉴定了六个AcRAD23基因，分析了它们的系统发育关系、基因结构、保守基序组成和启动子中的顺式作用元件。亚细胞定位实验表明，所有AcRAD23都定位在细胞核和细胞膜中。实时定量PCR（qRT-PCR）分析证明了AcRAD23基因在不同组织和各种逆境（干旱、涝渍、盐等）下的差异表达模式，AcRAD23D1对非生物胁迫表现出强烈的响应。此外，我们在干旱胁迫条件下使用VIGS介导的基因沉默方法研究了AcRAD23D1的生物学功能。与对照系相比，AcRAD23D1表达的抑制导致D1-VIGS株系的相对含水量（RWC）降低，但导致丙二醛（MDA）含量和相对电解质渗漏（REL）水平增加。此外，D1-VIGS株系表现出更高的活性氧（RoS）积累，同时超氧化物歧化酶（SOD）和酶（POD）活性降低。这些发现表明AcRAD23 D1可能在调节猕猴桃对干旱胁迫的反应方面发挥积极作用。我们的结果为AcRAD23在非生物胁迫条件下的潜在参与提供了新的见解，同时为理解猕猴桃适应胁迫的分子机制提供了理论基础。

砂梨作为梨属植物的重要栽培种，是温带地区的重要果树，其具有丰富的遗传资源，对梨果实品质的改良具有重要意义。目前，包括梨在内的果树物种抗性与果实品质性状之间关系的研究较为有限。而泛转录组能够有效捕捉来自编码区的遗传信息，并反映个体之间基因表达的差异。因此，本研究基于来自不同组织的506个砂梨样本构建了泛转录组，并通过表达存在/缺失变异（ePAVs）解析了改良过程中表型与抗病性之间的内在关系。研究结果表明，砂梨泛转录组包含156,744个转录本，其中新转录本在防御反应生物学过程中显著富集。有趣的是，梨的地方品种中抗病相关基因的表达水平较高，但在改良过程中受到负选择。ePAVs分析表明，具有遗传多样性的砂梨地方品种可以分为两个亚群，并推测它们经历了不同的传播过程。进一步通过共表达网络和相关性分析，发现梨的石细胞形成、果实花青素合成和抗逆性之间相关联，它们由多个模块共同调控，且调控基因的表达具有显著相关性。此外，还鉴定到梨参考基因组中缺失的一些基因，如候选基因HKL1，其可能影响了果实糖含量。研究结果为梨果实复杂性状间的关联分析提供了新见解，并为梨的抗病性和果实品质协同改良提供了数据资源。

阐明作物耐受低氮胁迫的生理和分子机制，促进氮素从衰老叶片向新叶的转移对提高芸薹属的氮素利用效率至关重要。谷氨酰胺合成酶（GS）参与植物叶片蛋白降解过程中释放的铵的重新同化过程，是我们研究的重要基因。在本研究中，我们通过水培试验发现了2个对低氮胁迫响应有差异的基因型芥菜：氮高效基因型芥菜（H141）和氮低效基因型芥菜（L65）。各项生理指标表明H141号芥菜氮素利用效率高的生理原因是它的地上部拥有较低的硝酸盐含量，较高的铵盐、游离氨基酸含量以及NR和GS活性。全基因组重测序数据表明在H65和L141之间有5,880个与NUE相关的基因存在多态性。这些基因参与了氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢。单倍型分析结果表明在芥菜群体中BjuB05.GS1.4存在两种单倍型，Hap1和Hap2在5’非翻译区（UTR）和3’UTR的调控区以及内含子中具有多个单核苷酸多态性或插入/缺失，并且Hap1芥菜群体的地上部NUE显著低于Hap2。这两种单倍型导致芥菜不同遗传群体的地上部NUE存在差异，并与当地土壤氮含量有关，这表明它可能有助于芥菜适应不同的地理环境。因此，我们的研究结果揭示了不同芥菜NUE基因型的生理和分子机制，并证明了在芥菜中进行NUE育种的巨大潜力。

西瓜（Citrullus lanatus）是一种重要的园艺作物，但其易受低温胁迫的影响，这对西瓜生产和供应提出了重大挑战。尽管西瓜具有重要的经济价值，但对其在转录水平上对低温胁迫的响应知之甚少。在本研究中，我们进行了一个时序转录组分析，系统地研究了西瓜在低温胁迫下的调控网络。共鉴定出6个低温响应基因簇，代表6种表达模式，揭示了低温胁迫下西瓜代谢途径的多样性调控。对时间特异性差异表达基因的分析揭示了西瓜对低温响应的时间依赖性。此外，ClMYB14-OE过表达株系更易受到低温胁迫的影响，因此ClMYB14被发现是低温耐受性的负调控因子。共表达网络分析表明，ClMYB14通过调控不饱和脂肪酸途径和热激转录因子参与低温响应。本研究为了解西瓜响应低温胁迫的调控网络提供了重要信息，并为提高西瓜耐低温性的遗传改良提供了候选基因。

开花期是决定果实成熟和种子传播时机的最重要物候期之一。迄今为止，已有研究表明一氧化氮(NO)和DNA去甲基化对植物开花具有调节作用。然而，没有直接的实验证据表明NO与DNA去甲基化在植物开花调控中相互作用促进开花。本研究采用NO供体和DNA甲基化抑制剂来探讨DNA去甲基化对NO介导的番茄开花的影响。结果表明，NO对番茄开花的促进作用呈剂量依赖效应，其中10 μmol L^-1 S-亚硝基谷胱甘肽(GSNO,NO供体)的促进作用最为显著。用50μmol L^-1 DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷(5-AzaC)处理也显著促进番茄开花。此外，GSNO和5-AzaC提高了过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性，增加了细胞分裂素(CTK)和脯氨酸含量，降低了赤霉素(GA3)和吲哚-3-乙酸(IAA)含量。GSNO与5-AzaC共处理增强了GSNO或5-AzaC对番茄开花的积极作用。同时，与GSNO或5-AzaC单独处理相比，GSNO+5-AzaC共处理显著提高了番茄各组织中整体DNA去甲基化水平。结果还表明，DNA去甲基化可能参与了NO诱导的开花过程。GSNO+5-AzaC处理显著改变了花诱导基因和花抑制基因的表达。其中，ARGONAUTE 4 (AGO4A)、SlSP3D/SINGLE FLOWER TRUSS (SFT)、MutS HOMOLOG 1 (MSH1)、锌指蛋白2 (ZFP2)和开花位点D (FLD) 5个花诱导基因被作为候选基因进一步研究。McrBC-PCR分析表明，顶端SFT基因和茎部FLD基因的DNA去甲基化可能参与了NO诱导的开花过程。因此，我们的研究表明，NO可能通过介导开花诱导基因的DNA去甲基化来促进番茄开花。本研究揭示了NO和DNA去甲基化在促进番茄开花中的协同作用。

本研究以一对棉花近等基因系中棉所12有腺体和中棉所12无腺体为材料，通过转录组测序确定与棉酚生物合成相关的潜在基因和代谢途径。我们发现了超过2.35亿个clean reads和1184个差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs）。随后，我们进行了加权基因共表达网络分析，发现含有GhTPS（GH_D09G0090）和GhCYP（GH_D05G2016）枢纽基因的白色和黄色模块与棉酚含量有很强的相关性。使用RT-qPCR、病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing，VIGS）和靶代谢产物分析证明了GhTPS和GhCYP基因的重要性。与野生型相比，这些基因的沉默导致感染两周后叶片和茎上的腺体减少。此外，通过靶向代谢物分析共鉴定出152种代谢物。差异代谢产物筛选显示，与对照组相比，TRV:GhTPS和TRV:GhCYP植株中分别有12种和18种显著不同的代谢产物；与对照组比较，代谢产物的积累减少。靶代谢产物分析表明，棉酚生物合成的最终产物半棉酚的含量也降低了，这表明这些基因在棉酚生物合成途径中发挥了作用。此外，记录到有腺体和无腺体品系之间棉酚含量存在显著差异。本研究的结果揭示了棉酚含量与GhTPS和GhCYP枢纽基因之间的密切联系，表明它们在棉酚生物合成途径中的作用是减少半棉酚的积累，这可能为棉花棉酚生物合成通路的调控检查点提供新的理解。

玉米根系在地上植物的发育中起着至关重要的作用，并通过吸收田间的水分和养分来决定产量。然而，由于玉米根系构造复杂，而且其根系构型受环境影响较大，所以目前人们对玉米根系的遗传结构知之甚少。本研究利用研究组自主开发的高通量半自动水培系统对518个玉米核心材料进行了玉米根系的表型鉴定和遗传研究。研究发现，不同自交系材料之间主根和苗期根系发育进程都存在较大的差异；群体结构分析表明该群体具有分层性，其连锁不平衡衰减距离平均小于50Kb。利用600 K 高密度SNP芯片，我们对这518个核心材料进行了基因分型，并对24个根系性状进行了全基因组关联分析（GWAS），通过显著位点区间分析，最终确定了9个显著相关的SNP和7个候选基因。其中候选基因GRMZM2G400533位于主效SNP位点（AX-91771718）上游5Kb范围内，与主根长度变异显著相关，并优先在主根和冠根中表达。表达分析发现该候选基因表达随着主根的发育而升高，但与主根伸长呈负相关。基于GRMZM2G400533的候选基因分析，我们还鉴定了三种功能变异和八种等位基因单倍型。本研究将深化我们对玉米根系发育的理解，为玉米根系优化改良提供理论依据。

磷（Pi）利用效率低是农业生产面临的一个重要挑战，不仅导致生产成本的增加和环境问题，同时也造成了磷矿资源的短缺。高亲和磷转运蛋白在作物磷吸收转运过程中发挥了重要功能，然而编码这些蛋白基因的分子标记甚少被开发。本研究扩增了167个小麦品种的高亲和磷转运蛋白基因（TaPHT1;6-5A、5B、5D）的启动子和编码区序列，发现TaPHT1;6-5A和TaPHT1;6-5D无等位变异位点，TaPHT1;6-5B启动子上存在16个等位变异位点，形成三种单倍型Hap1、Hap2和Hap3。在连续两年田间试验中，测定了三种单倍型小麦品种的生物量、籽粒产量、磷含量、磷肥吸收效率及磷肥利用效率，发现Hap3属于磷高效优异单倍型；在其机理上，通过LUC assay发现Hap3启动子具有更强的基因表达驱动能力，在Hap3小麦品种内TaPHT1;6-5B表达水平显著高于其它两个单倍型；在应用上，基于TaPHT1;6-5B启动子上的等位变异位点，开发了一个用于区分Hap3和其它两种单倍型的功能标记dCAPS-571，可用于磷高效小麦品种的选育。

类金属砷（As）是植物的非必要元素，其过量积累对植物有毒害作用，且经食物链危害人类健康。植物通过多个过程吸收与代谢砷，As⁵⁺形式的砷通过磷酸转运体吸收，而甲基化和As³⁺形式的砷主要通过水孔蛋白通道进入植物体。虽然曾提出过多种减轻植物砷毒害或减少其积累的对策，但它们在有效性以及环境友好等方面存在不足。本文较为系统地综述了As来源、吸收机理、砷磷互作及其对吸收、转运和植物生长和生理活性的影响，内容主要涉及植物在吸收、代谢和耐性上对砷胁迫和磷施加的反应。另外，本文还介绍了通过改善磷营养、操纵磷运转体基因以及优化植物-微生物群落而减少砷毒害和积累的最新进展。最后，简要讨论了今后面临的主要挑战和研究方向。

在乡村旅游蓬勃发展之际，农田作画已成为吸引游客观光和提升农民收入的关键策略。然而，在我国重要的油料作物——花生中，缺少可供花生田作画使用的紫叶品种。因此，开发紫叶花生品种势在必行。甜菜碱是一种源自氨基酸酪氨酸的植物天然色素，呈现红紫色，并且具备抗氧化功能对人体健康有益。甜菜碱的生物合成途径相对简单，仅通过三个酶反应便可将酪氨酸转化为甜菜碱。RUBY基因是由编码甜菜碱合成所需的P450 加氧酶（CYP76AD1）、二羟基苯丙氨酸双加氧酶（DODA）和糖基转移酶的三个基因组成的人工开放阅读框，可利用酪氨酸合成甜菜碱。本研究采用农杆菌介导的转化方式，在 35S 启动子的驱动下，在花生中异源表达RUBY 基因。在转基因植株的愈伤组织、再生芽以及根、叶、茎、花、豆荚和种子中均观察到了紫色组织存在。与野生型植株相比，紫色叶片中转基因植株含有显著更高量级的甜菜碱。综上所述，我们成功创制出了具备观赏植物潜力的带有紫色叶片特征的花生新种质，为培育紫叶花生品种提供了理论和材料基础。此外，RUBY在花生转化过程中展现出了作为可见报告基因的潜力，可用于高效筛选转化植株。