稻瘟病是由半活体营养子囊真菌稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起的病害，对全球水稻的可持续生产构成重大威胁。研究表明，为了成功地侵染，稻瘟病菌会向水稻细胞分泌大量功能多样的蛋白质以利其致病。然而，这些效应蛋白进入宿主细胞后靶向何处及其如何促进病原菌致病的机制仍不清。我们研究发现稻瘟病菌一假定非典型分泌蛋白MoMtp正向调控稻瘟病菌分生孢子产生和附着胞的形成；MoMTP基因敲除突变体在侵染水稻叶片时会引起水稻超敏反应，表明MoMtp对稻瘟病菌的毒性至关重要；细胞壁完整性和氧化胁迫实验结果表明MoMtp可能是真菌维持细胞结构完整性必须的；MoMTP基因在侵染的所有阶段均上调表达，表明其可能在稻瘟病菌对宿主入侵和定殖过程中起调节作用。此外，通过烟草瞬时表达以及水稻叶鞘侵染实验发现，MoMtp-GFP定位于烟草及水稻细胞的线粒体中。综上所述，我们推论MoMtp蛋白可以促进稻瘟病菌分正常的分生孢子的形成和致病，并可能在侵入过程中干扰水稻线粒体的正常功能。
种子贮藏物质是种子发育过程中积累的物质，也是种子萌发、建苗所必需的物质。在这里，我们使用了由改良的220（I220，低淀粉小种子）和PH4CV（高淀粉大种子）构建的F2:3群体以及X178（高淀粉）和其改进的基因渗入系I178（低淀粉）构建的的RIL群体，以确定控制种子储存材料的基因。我们总共鉴定了12个同淀粉、蛋白质和油的QTLs，这解释了3.44-10.79% 的表型变异。其中，F2:3群体中鉴定的qSTA2-1与RIL群体中鉴定的qSTA2-2在7.314-9.554Mb的区间部分重叠，解释了3.44-10.21% 的淀粉含量，因此被选择进一步研究。qSTA2-2与每一代I220/PH4CV回交，最后精细定位缩小到199.7Kb的区间内，包含14个ORFs。I220/PH4CV（BC5F2）的NILs材料发育种子的转录组学分析表明，在20DAP时，种子中仅表达11个ORFs，其中5个在NILI220中上调表达，6个下调表达，NILI220和NILPH4CV之间的DEGs被富集在淀粉代谢中富集、激素信号转导和糖胺聚糖降解途径中。对于5个在NILI220中下调表达的ORFs，其中编码乙醛脱氢酶的ORF4（Zm00001d002260）可能是qSTA2-2的候选基因。进一步分析验证表明，qSTA2-2位点的突变导致除淀粉和激素外，也造成了ABA积累、胚/胚乳比的功能障碍。
黄籽性状因其提高甘蓝型油菜种子质量和商业价值而广受育种家的青睐。在本研究中，我们利用CRISPR/Cas9系统敲除了甘蓝型油菜BnPAP2基因的两个同源拷贝，创制了黄籽突变体。种皮组织化学染色表明，在pap2双突变体中原花青素的积累显著减少，其重要集中在种皮的内皮层和栅栏层细胞。转录组学和代谢组分析表明，BnPAP2基因的敲除可以降低苯丙烷和类黄酮生物合成途径中结构和调节基因的表达。这些基因的广泛抑制表达可能会阻碍原花青素在种子发育过程中的积累，从而导致甘蓝型油菜出现黄籽性状。上述研究结果表明BnPAP2可能在原花青素的调控网络中发挥着重要作用。
环磷酸腺苷（cyclic AMP，cAMP）依赖的蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）信号通路一直被认为是长期记忆（long-term Memory，LTM）形成的关键。先前的研究大多基于PKA信号在多次间隔训练诱导的LTM中的作用，而对单次训练诱导的LTM的研究较少。本研究通过行为药理学、酶联免疫吸附测定（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）和RNA干扰实验，探究了PKA信号通路在农业害虫桔小实蝇LTM形成中的作用。桔小实蝇具有较强的记忆能力，在单次训练试验中也能形成持续两天的长期记忆。研究结果发现，在条件训练前阻断或激活PKA，两种处理方式均影响桔小实蝇多次间隔训练形成的LTM，但不会影响单次训练形成的LTM。通过ELISA以及沉默蛋白激酶调节亚基2和催化亚基1的进一步证实了这一结论。综上所述，激活PKA有助于诱导多次间隔训练形成的LTM，而单次训练形成的LTM并不受其影响。这一发现挑战了PKA信号在LTM形成中的保守作用，这为跨物种LTM形成的分子机制多样性以及可能的功能和进化意义提供了基础。
GbLMI1过表达促进棉花地上部营养生长
bc1复合体激酶（ABC1K）是一种非典型蛋白激酶(aPK)，在植物线粒体或质体胁迫反应中起着至关重要的作用，但ABC1Ks在棉花（Gossypium spp.）中对胁迫的反应知之甚少。我们在陆地棉（Gossypium hirsutum L.）中验证了40个ABC1K基因，发现GhABC1K基因不均匀地分布在17条染色体上。GhABC1K家族成员包含35对同源基因，并通过片段复制进行扩增，其启动子序列包含多种与激素或应激反应相关的顺式调控元件。qRT-PCR结果显示，暴露于不同的胁迫下，大多数GhABC1K基因上调表达。至少三种胁迫处理上调了GhABC1K2-A05和GhABC1K12-A07的表达。通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）进一步对这些基因进行了功能分析。与对照相比，在NaCl和PEG胁迫下，GhABC1K2-A05-和GhABC1K12-A07沉默棉花植株的丙二醛（MDA）含量升高，过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性降低，叶绿素和可溶性糖含量降低。此外，胁迫后应激标记基因（GhDREB2A、GhSOS1、GhCIPK6、GhSOS2、GhWRKY33和GhRD29A）在GhABC1K2-A05-和GhABC1K12-A07沉默植株中的表达显著下调。结果表明，GhABC1K2-A05和GhABC1K12-A07基因的敲低使棉花对盐和PEG胁迫更加敏感。这些发现可以为深入研究GhABC1K基因在棉花对非生物胁迫的响应和抗性中的作用提供有价值的信息。
氮肥对玉米籽粒发育的影响还未得到充分研究。microRNAs与mRNAs联合分析有助于加深我们对氮素调控玉米籽粒发育的理解。在本研究中，我们分析了不同施氮量（0 kg ha-1、100 kg ha-1，200 kg ha-1和300 kg ha-1）下玉米籽粒的形态、生理和转录组变化。结果表明，增加施氮显著增加了玉米籽粒的鲜重和干重，但施氮量超过200 kg ha-1时，籽粒的鲜重和干重没有显著增加。总体来说，生长素、细胞分裂素和赤霉素的含量随着施氮量的增加而增加，而乙烯的含量降低。我们在激素合成和传导过程中获得了31个差异表达基因（DEGs），其中9个DEGs由14个差异表达microRNAs（DEMIs）调节，共形成26个表达对。本研究中候选的DEGs和DEMIs为不同施氮量下的玉米籽粒发育提供了有价值的见解。
水稻条纹叶枯病是由灰飞虱（Laodelphax striatellus Fallen）传播的水稻条纹病毒（rice stripe virus, RSV）侵染所致，因其危害性严重被称为水稻的“癌症”。目前，关于RSV侵染后，抗、感水稻品种之间的分子差异以及水稻与RSV之间的相互作用的研究仍然不够充分。本文利用转录组测序技术（RNA-sequencing, RNA-Seq）分析了在RSV侵染后不同抗性水平水稻品种在转录水平上的差异。通过GO（Gene Ontology）注释鉴定到了抗、感品种在接种后2天、10天和20天后与转录因子（transcription factor, TF）、过氧化物酶（peoxidase）和激酶（kinase）相关的差异表达基因。结果表明：抗病品种中与这三类蛋白相关的差异表达基因虽然数量上比感病品种要少，但经显著性分析，在| log2(FoldChange) | > 0 & padj < 0.05的条件下，表达量呈现显著上调或下调表达趋势。通过KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）分析，鉴定出参与抗病反应途径的差异基因，包括植物激素信号转导和植物-病原体相互作用。结果表明涉及植物激素信号转导，脱落酸（abscisic acid, ABA）负调控的抗性反应和油菜素内酯（brassinosteroids, BR）正调控的抗性反应在抗、感品种间无差异，但涉及水杨酸（salicylic acid, SA）介导和茉莉酸（jasmonic acid, JA）/乙烯（ethylene, ET）介导的抗性反应有所不同。抗、感品种在三个时间节点的差异表达基因在病原相关分子模式激发的免疫反应（PAMP-triggered immunity, PTI）和效应蛋白激发的免疫反应（Effector-triggered immunity, ETI）都存在，但感病品种的特有基因大多涉及PTI，而抗病品种涉及ETI的特有基因数量更多。以上结果揭示了RSV侵染后抗、感品种在转录水平上的差异，为阐明了水稻与RSV互作的机制奠定了基础。
冷胁迫是影响苹果生产的重要限制因素。在本研究中，我们以苹果砧木‘M9T337’和‘60-160’的组织培养幼苗为试材进行检测，发现它们对冷胁迫分别表现为抗性和敏感性。‘M9T337’和‘60-160’幼苗在冷胁迫（1℃）处理48小时后，差异表达基因（DEGs）的富集途径和生理变化明显不同，表明它们对冷胁迫的反应存在差异。两个砧木幼苗WRKY转录因子差异表达分析表明MdWRKY40is和MdWRKY48为潜在冷耐性调控子。在苹果愈伤中分别过表达MdWRKY40is和MdWRKY48，结果发现过表达MdWRKY48的愈伤没有明显效果，而MdWRKY40is能促进花青苷积累和提高愈伤冷耐性，并促进花青苷合成结构基因MdDFR和冷信号核心基因MdCBF2的表达。酵母单杂和凝胶阻滞（ EMSA ）分析表明MdWRKY40is仅能结合MdDFR的启动子。酵母双杂和双分子荧光互补（BiFC）表明MdWRKY40is能通过其蛋白N端Leu Zipper与CBF2抑制子MdMYB15L互作。当敲除MdWRMY40is蛋白N端Leu Zipper后，在愈伤中过表达发现其不能影响MdCBF2的表达水平和愈伤冷耐性，表明MdWRKY40is参与冷信号途径是通过与MdMYB15L互作来实现的。综上，MdWRKY40is能直接绑定MdDFR启动子促进花青苷积累，并通过与MdMYB15L互作，干扰其对MdCBF2抑制作用，间接促进MdCBF2表达，从而提高冷耐性。这些结果为苹果砧木抗冷机制的研究提供了新视角，为未来筛选抗寒砧木提供分子依据。
高产与优良食味是杂交籼稻生产的两个重要目标，其协同难度较大。本研究根据稻谷产量和米饭食味值筛选出高产优良食味（HYGT）、低产优良食味（LYGT）和高产普通食味（HYPT）等3种类型杂交籼稻品种，深入研究了3种类型品种的物质生产特性、产量构成特征及稻米食味品质。结果表明，同为优良食味类型，高产优良食味品种较低产优良食味品种产量显著提高的主要原因是有效穗数和每穗粒数显著增加了16.2%和20.6%，高产优良食味品种抽穗期具有较高的叶面积指数、粒叶比更高、干物质积累总量更大。高产优良食味与高产普通食味品种虽产量水平相当，但高产途径不同，高产优良食味品种依靠更多的有效穗数，单穗重和粒重有所降低。高产优良食味品种籽粒中蛋白质和直链淀粉含量分别降低了8.8%和15.7%，是食味值显著提升的重要原因。灌浆结实期茎鞘中物质向穗部的过量转运会增加籽粒中蛋白质含量，不利于优良食味形成。本研究认为，灌浆结实期茎鞘物质向籽粒的适度转运与合理的穗部特征是平衡杂交籼稻产量与食味品质的关键因素。研究结果可为杂交籼稻高产与优良食味协同提供重要的理论依据。
保障蔬菜安全生产中十分重要的是研究推导出适用于蔬菜安全生产的土壤镉阈值。在高自然背景地区，可提取态镉的土壤阈值对于食品安全和环境管理显得尤为重要。本研究采用物种敏感性分布法，耦合土壤老化、生物有效性、以及土壤性质影响，推导土壤全量镉和可提取态镉的阈值。在5个文献数据库中，利用指定的关键字对已发表论文中的数据进行筛选，共筛选出90种符合条件的蔬菜品种。利用土壤-植物系统中镉迁移转化模型对生物积累数据进行归一化处理后，种内变异性降低18.3 ~ 84.4%。利用物种敏感性分布曲线推导出保护95%的物种不超标的土壤镉浓度，即HC5值。进而提出了基于外源添加法推导的土壤镉阈值，该阈值可以用基于土壤有机质和pH的连续性方程表示。全量镉和EDTA可提取态镉的阈值分别为0.23 ~ 0.61 mg kg-1和0.09 ~ 0.25 mg kg-1。利用田间试验数据对推导的阈值模型进行验证。大部分的预测值都小于由田间试验计算出的HC5值，说明本阈值是保守可行的。综上所述，本研究为建立蔬菜种植土壤镉阈值提供了以保障蔬菜产品质量安全的科学依据。
十字花科芸薹属根肿病是由芸薹根肿菌（Plasmodiophora brassicae）侵染引起的世界范围内普遍发生的一种重要土传病害，在全世界多个国家均有分布。以往对大白菜抗根肿病基因的研究主要采用转录组测序技术，不能提供准确的转录本组装和结构信息。本研究采用PacBio RS II SMRT测序技术，获得了大白菜抗根肿病DH40R接菌0、2、5、8、13和22天混合根的全长转录组。总的来说，从SMRT测序数据中发现了39,376个高质量转录本和26,270个开放阅读框。此外，还鉴定出426个注释的长链非编码RNA、56个转录因子家族、1883个具有poly(A)位点的基因和1691个可变剪切事件。另外，其中有1202个基因在DH40R中至少有一个AS事件。与以往的RNA-seq数据比较显示，6个差异表达的AS基因（1个抗病，5个防御反应）可能参与了根肿病抗性防御。
休眠相关的MADS-box (DAM)基因PpDAM6在芽休眠解除过程中起关键作用，其在休眠解除过程中表达量降低。然而，其在调控桃花芽内休眠解除中的互作网络仍不够完善。在本研究中，我们使用酵母双杂交(Y2H)技术，从桃休眠相关SSHcDNA文库中鉴定到了一种丝裂原活化蛋白激酶PpMAPK6，它与PpDAM6相互作用。PpMAPK6主要位于细胞核中。进一步的Y2H和双分子荧光互补(BiFC)实验验证了PpMAPK6通过结合PpDAM6的MADS-box结构域与PpDAM6相互作用。实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析结果表明，在3个不同需冷量的桃品种(春捷，中油5号，青州蜜桃)中PpMAPK6的表达趋势与PpDAM6相反。此外，ABA抑制PpMAPK6在花芽中的表达，促进PpDAM6在花芽中的表达。结果表明，PpMAPK6可能通过与PpDAM6相互作用使其磷酸化，从而加速其降解。在桃花芽内休眠解除过程中随着ABA含量的降低，PpMAPK6的表达量增加，进而降低了PpDAM6的表达量，促进桃花芽内休眠解除。
奶牛是污染物产生较多畜禽，一头600 kg的成年奶牛，每天可产生30~50 kg粪便，废水0.4 m3，是同等条件下生猪、肉鸡和蛋鸡的数倍，已成为农业源污染的主要来源之一，随着奶牛养殖业开始向集约化、规模化和产业化转变，由此带来的环境负外部效应问题日益突出。环境规制是解决畜禽养殖过程中要素过度使用和环境污染外部性问题最直接有效的措施之一，但也是养殖场成本增加和结构调整的重要影响因素之一，当前环境规制与不同规模奶牛养殖效率以及技术进步的关系尚不清楚。该研究基于中国十个省份（自治区）2009—2019年不同规模牧场投入产出数据和环境规制政策规章文件数量，运用动态面板数据模型，研究了环境规制对奶牛养殖技术进步的影响特征与异质性，并考察了规模经营与环境规制的协同互补效应。结果表明，环境规制对奶牛养殖技术进步的影响呈“U”型特征，环境规制加速了养殖集约化发展、促进了资源的优化配置，形成了从污染治理带来的高成本、低技术进步逐步过渡到养殖结构优化产生的高收益、高创新投入的发展规律。不同规模牧场中，大规模和中规模全要素生产率高于小规模，环境规制对小规模牧场和大规模牧场技术进步具有正向促进作用，而对中规模牧场技术进步影响呈“U”型曲线，不同规模养殖的调节效应分析表明，中规模牧场奶牛存栏比重增加一定程度上缓解了环境规制初期给牧场带来技术进步下降的压力，但不能过度追求大规模养殖，大规模奶牛存栏比重增加带来更高的污染物处理成本迫使牧场减少对技术创新的投入，反而会削弱环境规制对奶牛养殖技术进步的促进作用。研究认为在推进适度规模养殖的基础上，在确保环境规制有效的情况下，要进一步加强环境规制，注重环境规制形式，使奶牛养殖技术尽快突破“U”型曲线拐点，为实现环境保护及经济增长“双赢”提供了理论支持。
目的：伪狂犬病是危害养猪业最为严重的病毒性疾病之一。疫苗是目前预防伪狂犬病毒感染的主要方式。2011年以来中国许多疫苗免疫过的猪场再次爆发了伪狂犬病，表明现有的疫苗不能提供充足的保护。因此，本研究旨在探究山奈酚在体外对伪狂犬病毒的抑制作用及其机制，为狂犬病的防控提供新的思路。
方法：以阿昔洛韦为阳性对照，用CCK-8法测定不同浓度山奈酚对PK-15细胞的毒性，计算半数毒性浓度（CC50）以及山奈酚对病毒所致细胞病变的抑制率，计算半数抑制浓度（IC50）。通过荧光定量PCR法测定山奈酚在病毒感染不同阶段（对细胞的保护作用和抗病毒吸附、穿入和复制）以及在感染后不同时间点（2、4、8和16 h）分别加入药物后对病毒复制的抑制活性。采用Western blotting 和荧光定量PCR法检测分别检测山奈酚对NF-κB和MAPKs信号通路的影响及其下游靶基因的转录水平的变化。
结果：山奈酚在PK-15细胞上的CC50和IC50分别是0.213和 0.026 mol L-1，其选择指数（SI）为8.33，抗病毒活性优于阿昔洛韦（IC50为0.055 mol L-1；SI为6.34）。作用方式研究表明山奈酚显著抑制病毒的穿入和复制阶段，与病毒组相比，病毒基因拷贝数分别减少了约4倍和30倍。山奈酚在病毒感染后16 h内加入均能显著抑制病毒的增殖，与病毒组相比，在病毒感染后2h加入，病毒基因拷贝数减少约15倍。山奈酚显著调节病毒感染导致NF-κB和MAPKs信号通路的激活及其下游靶基因MAPKs（ATF-2和c-Jun）和NF-κB （IL-1α，IL-1β和IL-2）的转录水平。
结论：山奈酚能显著抑制病毒感染，作用方式为抑制病毒的穿入和复制阶段，作用机制可能为调节NF-κB和MAPKs信号通路及其下游靶基因。
创新性：初次评价山奈酚对伪狂犬病毒的抑制活性，结果显示其活性优于抗疱疹病毒常用药物阿昔洛韦，表明山奈酚在防控伪狂犬病毒以及其它疱疹病毒感染具有一定的应用前景。
为治理水污染，中国地方政府提出实施河长制。作为水污染的主要来源之一，农业面源污染的严重性日益突显。河长制是我国分权式环境监管体制下的一项制度改革，其能否有效地缓解非点源污染，对于实现绿色发展具有重要意义。基于2004-2015年308个县的面板数据，本文探究了河长制的农业面源污染防治效果。研究结果表明，实施河长制能够显著降低畜禽养殖对水质的负面影响。然而，河长制在处理因化肥施用而造成的水污染方面的效果不佳。此外，“河长”之间的合作只存在于同一个省内。地方政府应加大力度减少化肥源污染负荷，避免化肥源污染负荷进入地表水体。同时，中央政府应加强上下游省份河长之间的合作。
中国是世界苹果属植物遗传多样性中心，中国原产苹果属植物有17个野生种和6个栽培种。利用19对SSR引物，对来源于14个省分属于17个种(12个野生种和5个栽培种)的798份苹果属植物材料进行鉴定评价。统计分析结果表明，798份种质具有较高的遗传多样性水平，其有效等位基因数(Ne)、期望杂合度(He)和香农信息指数(I)分别为10.309、0.886和2.545. 新疆野苹果 (He=0.814, I=2.041, Ne=6.054)、山荆子(He=0.848, I=2.350, Ne=8.652)、变叶海棠 (He=0.663, I=1.355, Ne=3.332) 和湖北海棠 (He=0.539, I=0.912, Ne=0.579) 的遗传多样性水平高于前人研究结果。新疆野苹果和山荆子只对部分中国苹果种质的起源演化有贡献，但是其他中国苹果种质却与山荆子和栽培种有更近的关系，尤其是八棱海棠、花红和楸子。并非所有的中国苹果种质均是由中国新疆的新疆野苹果演化而来。本研究为明确中国原产苹果属植物的亲缘关系提供新的理论依据，对解析苹果属植物遗传关系、种质资源保护和育种利用具有重要意义。
花生病害严重威胁花生生产，而通过种间杂交创制抗病材料是解决这一问题的有效途径。本研究利用花生栽培品种四粒红与野生种Arachis duranensis杂交，通过胚拯救和组织培养获得了种间杂种F1幼苗，细胞学和分子标记鉴定表明种间杂种F1为真杂种。进一步对扩繁F1幼苗进行秋水仙素处理，获得了F1种子，命名为Am1210。通过寡核苷酸荧光原位杂交鉴定、分子标记鉴定、表型鉴定和网斑病鉴定，我们发现：1）Am1210是Slh和ZW55种间杂交异源六倍体花生；2）蔓生、单粒或二粒荚果和红色种皮等性状相对于直立型、多粒荚果和褐色种皮为显性性状；3）Am1210的网斑病抗性与Slh相比显著提高，表明这种抗性来自于A. duranensis。此外，本研究还开发了69个显性和共显性分子标记，可用于种间杂种鉴定及未来A. duranensis染色体片段易位或渗入系的鉴定。
