N6-甲基腺苷(m6A)全转录组分析大豆对大豆孢囊线虫亲和性和非亲和性反应揭示了非寄主抗性的特异m6A修饰参与大豆-大豆孢囊线虫的互作
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SCNT（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SCNT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。
土壤调理剂中添加硅和有机肥可抑制重金属离子从土壤向作物的转移，但目前并不清楚硅和有机肥如何通过影响土壤性质和微生态环境进而减少水稻的镉积累。本研究通过两地田间实验分析了含硅和有机肥的L型土壤调理剂对细菌和真菌群落多样性、土壤pH、有机质及有效硅含量的影响。结果表明，随着土壤调理剂中硅和有机肥含量的增加，两个试验点的水稻产量分别增加了16.8%~25.8%和6.8%~13.1%, 稻米Cd含量显著降低了8.2%~21.1%和10.8%~40.6%。土壤微生物组学分析证明与镉吸附、螯合相关的Firmicutes和Actinobacteriota细菌和与大分子物质降解有关的Basidiomycota真菌种群丰度的增加，有利于抑制土壤中镉的活性（土壤ESC-Cd降低了14.4%~14.8%和18.1%~20.6%），这与施用土壤调理剂引起有机质和有效硅含量增加有关。总之，L型土壤调理剂中的有机质和硅可通过调节土壤中镉钝化优势菌群，降低土壤镉有效性，最终减少稻米镉积累。
随着我国Bt作物种植面积的增加，绿盲蝽和其他盲蝽逐渐成为重要农业害虫因为它们对作物中的Bt蛋白不敏感。此外，Bt作物种植后杀虫剂使用量的减少也增加了盲蝽爆发的严重程度。红颈常室茧蜂是一种盲蝽若虫的寄生蜂，但它对Bt蛋白的敏感性尚不清楚。在当前研究中，我们利用添加Bt蛋白（400 µg g-1）或不添加Bt蛋白的10%蜂蜜水，发展了一种评价Bt蛋白（Cry1Ab, Cry1Ac, Cry1F, Cry2Aa和Cry2Ab）对红颈常室茧蜂成虫影响的直接暴露试验体系。结果显示，红颈常室茧蜂成虫的存活和繁殖情况能够被半胱氨酸蛋白酶抑制剂E-64（阳性对照）显著抑制，但不受供试5种Bt蛋白影响。此外，寄生蜂体内的消化酶、解毒酶和保护酶活性也不受供试Bt蛋白影响，但取食含E-64的饲料后，它们受到显著影响。然后我们建立了一种三级营养试验，来测定供试5种Bt蛋白对红颈常室茧蜂幼虫和蛹的影响，在这个试验中，以取食含有Cry蛋白饲料的盲蝽若虫作为红颈常室茧蜂的寄主昆虫。三级营养试验的结果显示，即使被寄主的绿盲蝽体内含有大量Bt蛋白，以它们为寄主的红颈常室茧蜂寄生蜂化蛹率和羽化率也没有受到显著影响。上述结果整体表明，研究中发展的这2个生物试验可以用来评价杀虫物质对红颈常室茧蜂的毒性，供试的Cry蛋白对红颈常室茧蜂无毒性。
大豆是典型的短日照作物，对光周期的敏感性决定大豆品种的适宜种植区域。在光周期调控的大豆开花途径中，开花抑制因子E1起主导作用。E1La和E1Lb是E1的同源基因，功能与E1类似。本研究利用RNA干扰（RNAi）技术在大豆品种自贡冬豆中同时沉默了E1和E1La/b基因。结果显示，与受体品种自贡冬豆相比，RNAi株系开花期和成熟期大幅度提前，光周期敏感性明显下降。在RNAi超早熟株系中，开花抑制基因GmFT4的表达水平显著下降，而开花促进基因GmFT2a/GmFT5a的表达水平明显上升。生育期组鉴定结果显示，自贡冬豆的生育期组属于MG VIII，为极晚熟品种，而RNAi株系的生育期组为MG 000，属超早熟新种质，可在中国最北部（53.5°N）的漠河市北极村种植。本研究验证了E1和E1La/b对大豆开花期和成熟期的负调控作用，创制出超早熟大豆新材料，为显著钝化大豆品种的光周期敏感性，大幅度缩短生育期，实现南方大豆种质资源在北方大豆主产区的有效利用，拓宽高寒地区大豆的遗传基础提供了新的途径。
氮素营养指数（NNI）是作物氮素诊断的可靠指标。然而，目前还没有适用于多生育时期NNI反演的光谱指数。为克服传统NNI直接反演方法（NNIT1）和通过反演生物量（AGB）和植株氮浓度（PNC）进行NNI间接反演方法（NNIT2）在多生育期应用的局限性，本文构建了一个新的NNI遥感指数（NNIRS）。本文基于连续四年（2012–2013（Exp.1），2013–2014（Exp.2），2014–2015（Exp.3）和2015–2016（Exp.4））的冬小麦田间试验，采用交叉验证方法利用氮素相关植被指数和生物量相关植被指数构建了遥感关键氮浓度稀释曲线（Nc_RS）和根据NNI构建原理得到的NNIRS进行综合评价。结果表明：（1）由标准叶面积指数决定指数（sLAIDI）和红边叶绿素指数（CIred edge）构建的NNIRS模型表达式为NNIRS=CIred edge/（a×sLAIDIb），在Exp.1/2/4，Exp.1/2/3，Exp.1/3/4和Exp.2/3/4中参数“a”分别等于2.06，2.10，2.08和2.02，参数“b”分别等于0.66，0.73，0.67和0.62；（2）与NNIT1和NNIT2模型相比，NNIRS模型的精度最高（R2的范围为0.50–0.82，RMSE的范围为0.12–0.14）；（3）NNIRS在验证数据集中也达到了较好的精度，RMSE分别为0.09，0.18，0.13和0.10。因此，本文认为NNIRS模型在氮素遥感诊断中具有较大的潜力。
本研究利用RNA测序技术，分析和比较了SA处理前后梨果实的转录表达谱。在SA处理12 h和24 h后，分别有159个和419个基因表达水平发生显著改变。在这些差异表达基因（Differentially expressed genes，DEGs）中，有125个基因在2个处理时间点均存在差异表达，被鉴定为可能与SA调控果实成熟衰老有关的候选基因。这些DEGs主要与植物激素的生物合成与代谢、细胞壁代谢与修饰、抗氧化系统和衰老相关转录因子等有关。此外，通过实时定量PCR（qRT-PCR）进一步验证了SA处理后梨果实中几种候选DEGs的表达。本研究有助于加深对SA调控梨果实成熟衰老综合机制的认识。
研究报道红、蓝光源显著影响植物幼苗生长。马铃薯是世界上重要的粮饲兼用作物。马铃薯组培苗培养在马铃薯生产中扮演重要角色。然而，从转录组水平上揭示红、蓝光源对马铃薯组培苗生长的影响研究较少。本研究的目的是借助转录组技术探索单色红光（RR）、单色蓝光（BB）和红蓝组合（RB）光谱处理的马铃薯组培苗的生长和生理反应。与对照RB相比，RR和BB处理的马铃薯组培苗分别被检测到有3150和814个差异表达基因。与对照相比，富集在“光合作用”和“光合天线蛋白”代谢通路上的差异表达基因分别被BB和RR处理所上调和下调表达，这可能与在上述两个处理中分别增加和降低的叶绿素荧光参数Fv/Fm, φPSⅡ,qp和ETR有关。BB处理的马铃薯组培苗呈现出茎秆矮化、叶片较大，而RR处理则表现为茎秆伸长，叶片较小。这些显著的形态改变与马铃薯组培苗叶和茎器官中内源激素GAs，IAA 和CKs含量不同有关。此外，单色红、蓝LEDs光源引起“植物激素信号传导”通路上差异基因相反的表达模式与其激素含量不同有密切关系。本研究在转录组水平上揭示了马铃薯组培苗对红、蓝LEDs光源的不同响应，并从光谱特征方面有助于马铃薯组培苗快繁。
