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。
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。
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。
地上生物量（AGB）是反映小麦群体生命活动的重要指标，对小麦生长监测和产量预测具有重要意义。传统的生物量统计方法主要通过人工取样调查来完成。尽管这些方法具有很高的估算精度，但该方法需要破坏性取样，操作耗时长，且难以大规模监测。本研究在传统遥感估测生物量的基础上进行方法优化，基于改进的卷积特征（CFs）来估算小麦AGB。研究通过低成本的无人机（UAV）作为主要数据采集设备，获取了两种小麦品种在五个关键生长期的RGB和多光谱（MS）影像数据。同时进行了田间测量，以获得实际的小麦生物量数据用于验证。基于遥感指数（RSIs）、结构特征（SFs）和卷积特征（CFs），本研究提出了一种新的特征AUR-50来估算小麦AGB。结果表明，AUR-50比RSIs和SFs更能准确地估算小麦AGB，平均R²超过0.77。在越冬期，AUR-50MS具有最高的估算精度（R²为0.88）。此外，通过增加CFs，本文提出的方法降低了由于生育后期光谱饱和对生物量估算精度的影响，在开花期的最高R²为0.69。本研究结果为高通量估测小麦AGB提供了一种有效方法，并为其他作物的表型参数研究提供了参考。
通过作物模型准确的模拟作物生长和产量对于提高作物生产效率具有重要指导意义。Hybrid-Maize模型作为新型玉米专用过程模型得到了越来越广泛的应用，明确密植条件下Hybrid-Maize模型在中国不同区域的适应性是探索区域产量潜力及缩小产量差距的关键。本研究基于2011-2015年四大玉米产区（北方春玉米区、黄淮海夏玉米区、西南山地玉米区和西北内陆玉米区）内22个试验点所收集的较高密度条件下干物质生产及产量田间实测数据，对Hybrid-Maize模型进行了区域适应性检验。研究结果发现，在适当密植条件下（7.5×104 plants/ha），模拟产量与实际产量基本吻合，西北、西南、黄淮海和北方NRMSE值分别为9.8、18.4、26.2和23.9%。线性拟合结果显示，在西北与西南地区产量模拟精度较黄淮海与北方高。比较地上部生物量发现，该模型在各区域地上生物量拟合优度均在可接受范围内，尤其在西北地区，其NRMSE值（17.2%）低于西南地区（24.8%）、黄淮海（22.9%）与北方地区（26.2%）。黄淮海和北方地区收获指数（HI）的模拟效果优于西北和西南地区。此外，模型模拟叶面积指数与实际田间实测叶面积指数拟合度在区域间存在显著差异，模型在黄淮海（NRMSE=28.8%）和北方（NRMSE=22.0%）的模拟精度优于西北（NRMSE=33.4%）和西南（NRMSE=44.2%）地区。总体来看，适度密植条件下Hybrid-Maize模型在我国玉米主产区对产量、生物量模拟精度普遍较高，尤其在西北地区拟合效果最优。而对于叶面积和收获指数，Hybrid-Maize模型在不同区域间拟合效果存在差异，尤其在西北和西南地区模型需要进一步校准。
防御素在植物的生长发育和抵御病原菌侵染过程中发挥重要的作用，然而苹果中防御素对苹果树腐烂病菌抗性的作用尚不清楚。本研究中，共鉴定出29个苹果防御素蛋白，它们具有保守的序列特征。基于表达分析，发现苹果防御素在苹果各组织中均有分布，5个防御素基因的表达受到苹果壳囊孢的显著诱导。构建5个防御素的转基因愈伤，过表达防御素基因均能增强对苹果壳囊孢的抗性。其中，MdDEF30表达受苹果壳囊孢菌强烈诱导并显著提高愈伤抗性。进一步的体外活性实验证实MdDEF30能抑制壳囊孢的生长。MdDEF30能够促进活性氧积累和激活防卫相关基因PR4，PR10，CML13及MPK3的表达。通过构建MdDEF30共表达网络，发现转录因子MdWRKY75可能调控MdDEF30的表达。利用酵母单杂、荧光酶素报告基因和染色质免疫共沉淀荧光定量实验证实MdWRKY75能够与MdDEF30启动子直接结合。接种实验表明MdWRKY75正调控对苹果树腐烂病抗性，并且激活MdDEF30的表达。这些结果阐明苹果树通过MdWRKY75正向调控具抗菌活性和诱导抗性的MdDEF30表达抵御壳囊孢菌侵染的分子机理。
当前，将生态风险（Ecological risks, ERs）和生态系统服务（Ecosystem services, ESs）纳入实践应用和政策制定的研究日益增加。然而，综合考量ESs和ERs并运用于实际决策中的研究依旧缺乏。本研究利用InVEST模型和景观生态风险模型，通过CMIP6不同情景下气候变化和土地利用变化驱动，模拟了2000-2100年黄河上游生态系统服务（碳储量、产水量、生境质量，和土壤保持）和生态风险的时空动态变化，并梳理了它们之间的关系。主要研究结果表明，2000-2020年，该区域ERs面积减少了27673 m2，但在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下，预计ERs将分别增加13273 m2、438 m2和68 m2。在过去和未来情景中ESs和ERs均存在显着的空间差异。其中，黄河源区的ESs高，ERs低（p<0.001），而黄河上游东北部ESs低，ERs高 （p<0.05）。总结而言，提出的关于提高生态系统服务和降低生态风险的空间优化框架，可为区域可持续发展提供理论支持。
植物功能多样性对外界干扰的响应不仅能够有效预测生态系统的变化，也能够反映植物群落如何利用外界环境资源。然而，关于不同草食动物组合如何影响植物功能多样性的研究依旧较少。鉴于此，本研究系统地探讨了三种典型草食动物组合（牦牛放牧、藏羊放牧以及牦牛和藏羊混合放牧）对青藏高原高寒草地物种丰富度、植物功能多样性和土壤理化性质的影响，并进一步研究了驱动植物功能多样性变化的主要机制。研究结果表明：（1）放牧活动显著提高了植物功能多样性，特别是当牦牛与藏羊以1:2的比例混牧时植物群落功能分散指数和Rao二次熵指数提升显著；（2）与围封处理相比，放牧活动显著提高了物种丰富度和β多样性，也促进了植物群落功能多样性的提升；（3）放牧活动对植物群落功能性状产生了显著的影响，降低了植物群落高度和叶片厚度但增加了比叶面积。此外，牦牛与藏羊以1:2的比例混牧时高寒草地植物群落功能多样性提升最为显著；（4）物种α多样性与植物功能多样性指数呈显著正相关关系。植物功能多样性的变化主要受到土壤理化性质变化的调控。具体而言，土壤速效氮的增加显著促进了植物群落功能多样性的变化，而土壤速效钾和土壤容重的增加则对这些变化产生了显著的抑制作用。长期放牧显著降低了高寒草地植物群落的高度，而牦牛与藏羊混牧，尤其是以1:2的比例混牧时对植物群落功能多样性的提升作用最为显著。
性成熟杂种优势已在动物杂交育种中广泛使用，但鸡性成熟杂种优势分子机理尚未揭示清楚。本研究以白来航鸡和北京油鸡为亲本构建完全双列杂交群体，测定纯繁（WW，YY）和正反交（WY，YW）组合四个群体性成熟相关性状。通过分析纯繁和正反交组合卵巢circRNA表达谱解析性成熟杂种优势潜在的分子机理。研究发现正反交组合耻骨间距、输卵管长度和见蛋日龄均表现为杂种优势。我们在四个组合卵巢中共鉴定到3,649个circRNA，其中包括3,025个已知circRNAs和624个新circRNAs，这些circRNA主要为外显子类型。WY和YW组合中特异性表达circRNAs分别为141和178个。通过对鉴定circRNAs进行差异分析和表达模式分析，发现WY和YW组合中非加性表达circRNAs分别占其总鉴定circRNA的52.38%和64.63%。GO和KEGG功能富集分析结果显示非加性效应circRNAs来源基因主要参与TGF-beta信号通路，卵母细胞生长发育，ATP酶激活活性，卵母细胞有丝分裂，孕酮调控卵母细胞成熟和GnRH信号通路等。通过加权共表达网络分析共鉴定到四个模块与输卵管长度和耻骨间距显著相关。这四个模块中的非加性表达circRNAs主要参与MAPK信号通路和Wnt信号通路。我们进一步对非加性circRNA进行竞争性内源RNA（ceRNA）网络分析，鉴定到gall-FGFR2_0005和gal-MAPKAP1_0004可与miRNA gga-miR-1612和gga-miR-12235-5p竞争性结合进而调控基因CNOT6，COL8A1和FHL2的非加性表达，参与卵巢的发育过程。以上结果表明非加性效应circRNAs可通过调控繁殖和发育过程相关基因促进性成熟杂种优势的形成。该研究首次从circRNA水平揭示了鸡性成熟杂种优势形成的潜在分子机理，为丰富畜禽杂种优势分子机理探究及杂种优势科学应用提供了理论基础。
基于RNA干扰(RNAi)技术开发的核酸农药是一类不同于传统化学农药的绿色、高效、环保的新型农药，其在农业病虫害防治、农业可持续发展以及抗药性治理上表现出极大的潜力。为了核酸农药更高效合理地应用，病原菌对其是否具有抗性风险是值得关注的问题。亚洲镰孢菌（Fusarium asiaticum）是引起小麦赤霉病的主要病原菌，同时会产生真菌毒素威胁人畜健康，研究表明RNAi技术可防治小麦赤霉病。本文首次揭示了亚洲镰孢菌对核酸农药的抗性机制。通过紫外诱变，从500株干扰菌株中分离获得了5株核酸农药的抗性菌株，其中两株抗性菌株在Dicer2基因的RNase III结构域产生了R1005D或E1007H突变。进化分析显示，这两个位点均位于强烈的纯化选择压力条件下。为了进一步分析R1005D或E1007H突变是否是导致亚洲镰孢菌对核酸农药抗性的关键原因，利用同源双交换将敏感菌株与抗性菌株的Dicer2基因互换后发现，亚洲镰孢菌Dicer2蛋白的R1005D和E1007H突变降低了胞内Myosin5基因的干扰效率，影响菌株的抗病毒防御反应。核酸农药Faβ2Tub-3 dsRNA对Dicer2R1005D和Dicer2E1007H突变体的离体和活体抑菌活性均显著降低。进一步分析发现，R1005D和E1007H突变改变了Dicer2蛋白分子内的相互作用。小RNA测序结果表明，Dicer2蛋白的R1005D和E1007H突变不仅降低了sRNAs的产量，还改变了sRNAs长度的分布比例，但不影响sRNAs 5’端第一个碱基的偏好性，说明Dicer2蛋白的R1005D和E1007H突变改变了Dicer2的切割活性。综上所述，Dicer2蛋白的R1005D和E1007H突变改变了亚洲镰孢菌中Dicer2蛋白的切割活性，从而导致菌株对核酸农药产生抗性。本文的发现对RNAi功能进化的研究具有启示意义，同时也对未来核酸农药的应用具有警示意义。
脱落酸（ABA）在促进植物生长发育以及介导植物对不利环境刺激的反应方面发挥着关键作用。为了探究ABA在缓解番茄低温胁迫中的作用，我们检测了低温（LT）胁迫后野生型番茄RR、ABA缺失突变体sitiens（sit）和ABA预处理的sit幼苗的光合能力。结果发现，低温胁迫下，sit幼苗的净光合速率、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和气孔导度低于RR幼苗。sit幼苗的叶绿体宽度、面积和嗜锇颗粒数量显著大于RR幼苗，并且sit幼苗的叶绿体长宽比显著低于RR幼苗。低温胁迫后，sit幼苗的光化学活性降低，光合作用相关基因的表达发生改变。ABA预处理显著缓解了上述现象。我们还进行了RNA-seq，并分析了低温胁迫后番茄幼苗中基因的表达模式。我们总共构建了15个cDNA文库，并鉴定了参与光合作用、植物激素信号转导以及初级和次级代谢的差异表达基因。我们分析了参与光合作用相关过程的转录因子和基因，筛选到了转录因子WRKY22和光合基因PsbA。萤光素酶报告基因试验和电泳迁移率偏移试验证实WRKY22调节PsbA的表达。低温胁迫后WRKY22和PsbA沉默植株的PSII受到抑制。我们的研究结果表明，在低温胁迫下，ABA通过WRKY22–PsbA在调节番茄光合作用和保护PSII中发挥作用。
CONSTANS（CO）和CONSTANS-LIKE（COL）转录因子可以调节植物从营养生长到成花转变等一系列过程。然而，这些转录因子在调节果实叶绿素含量方面的研究相对较少。在本研究中，发现拟南芥CONSTANS（CO）的番茄直系同源基因SlCOL1在控制番茄果实叶绿素含量方面发挥着关键作用。抑制SlCOL1基因表达，番茄未成熟绿色果实中叶绿素含量显著降低。相反，过量表达SlCOL1基因，导致番茄未成熟绿色果实中叶绿素的含量显著升高。蛋白互作结果表明，SlCOL1与GOLDEN2-LIKE（GLK2）可以直接互作并形成复合物，促进GLK2蛋白的稳定性。在番茄glk2突变体中过量表达SlCOL1并不能改变未成熟绿色果实中的叶绿素的含量，这一结果表明，SlCOL1调节叶绿素含量的重要功能需要GLK2蛋白的存在。综上所述，这些结果为COL1和GLK2调节番茄果实发育和叶绿素积累的机制提供了新的见解。
玉米南方锈病（Southern Corn Rust, SCR）是由多堆柄锈菌（Puccinia polysora Underw）引起的气传性真菌病害，在世界范围玉米产区普遍发生，严重影响玉米的产量和品质，而发掘优异抗性位点和候选基因，开展抗病遗传解析，将为解析抗玉米南方锈病抗病育种提供理论参考。本研究以487份温带玉米自交系为材料，利用15,232,270个高质量SNPs结合2021年南宁、2021年三亚和2022年济南三个环境下的玉米南方锈病抗性表型进行全基因组关联分析（Genome wide association study, GWAS），共检测到91个QTLs，其中13个QTLs同时在三个环境被检测到，共涉及94个候选基因（B73_RefGen_v4）。进一步结合转录组测序（RNA sequencing, RNA-seq）分析候选基因，共鉴定到4个候选基因影响玉米南方锈病抗性，其中ZmHCT9编码羟基肉桂酰转移酶，在感病自交系8112中显著上调表达，进一步基于候选基因功能注释，单倍型分析，P. polysora接种后表达量及病毒诱导的基因沉默，发现ZmHCT9负调控玉米南方锈病抗性。
多粘菌素是治疗耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌感染的最后一道防线，MCR的可移动性传播将对肺炎克雷伯菌感染的治疗造成巨大威胁。在对宁夏某地方保种品种蛋鸡病原菌的耐药性检测中发现一株多粘菌素耐药且产超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）的多药耐药肺炎克雷伯菌，命名为K. pn NXQY01。为探究K. pn NXQY01β-内酰胺类抗生素与多粘菌素耐药性传播风险，对K. pn NXQY01进行全基因组测序与生物信息学分析，探究MCR耐药基因在质粒中的水平传播机制，并通过质粒结合转移验证其水平转移。全基因组测序分析显示，K. pn NXQY01属于ST15型，携带6个质粒，pNXQY01-1（227,409 bp）、pNXQY01-2（110,028 bp）、pNXQY01-3（71,848 bp）、pNXQY01-4（71,087 bp）、pNXQY01-5（66,252 bp）和pNXQY01-7（8,159 bp），质粒共携带了K. pn NXQY01约90%的耐药基因。更重要的是，质粒同时携带了mcr-1.1, mcr-8.1, blaCTX-M-55, blaCTX-M-65耐药基因，具有极大的潜在水平传播风险。质粒序列分析显示，pNXQY01-2可能由质粒pKP4和pPK45_NDM1重组形成。pNXQY01-2携带mcr-8.1，并可能同时携带了编码AmpC β-内酰胺酶的ampC1和ampC2基因。mcr-8.1侧翼序列分析表明其与IS903B元件形成的复合转座子有关。pNXQY01-5与pHNSHP45具有高度相似性，携带mcr-1.1和blaCTX-M-55。pNXQY01-5中耐药基因mcr-1.1和blaCTX-M-55可能是通过外源DNA序列插入获得，与插入序列ISApl1和ISEc9有关。oriTfinder分析显示，pNXQY01-2、pNXQY01-3和pNXQY01-5具有完整的结合转移模块，显示水平转移风险。结合转移试验表明，mcr-1.1、mcr-8.1、blaCTX-M-55和blaCTX-M-65可能通过pNXQY01-2、pNXQY01-3和pNXQY01-5发生了水平转移，同时接合子对β-内酰胺类抗生素、多粘菌素B和庆大霉素的药物敏感性均升高至与K. pn NXQY01相当。本研究首次报告了mcr-8.1与mcr-1.1同时存在于产ESBLs的多药耐药肺炎克雷伯菌分离株的质粒，标志着质粒介导的新抗生素耐药性特征。
本研究探究了覆盆子提取物（RBE）在缓解黄酒中氨基甲酸乙酯（EC）积累方面的应用。研究通过在发酵醪中添加RBE，并观察其对EC水平的影响。结果表明EC产量显著减少，这归因于RBE在改变尿素和瓜氨酸分解代谢和抑制精氨酸代谢方面的作用，从而防止EC前体物与乙醇反应。此外，挥发性成分和游离氨基酸分析显示RBE也增强了黄酒的风味。本研究还探讨了RBE在模拟发酵环境下对酿酒酵母(S. cerevisiae)精氨酸代谢的影响。结果观察到精氨酸水平升高、尿素和瓜氨酸水平降低、精氨酸代谢和运输途径中的酶活性和基因表达水平均出现变化。综上所述，本研究清楚地证明了RBE在降低黄酒中EC含量方面的作用，为制定降低EC的策略提供了有价值的见解。
氮（N）是决定菊花产量和品质的限制因子。不同基因型菊花的氮利用效率(NUE)存在遗传变异。为探究影响菊花NUE的遗传因子，我们应用转录组技术分析了氮高效基因型‘南农丽黄’（‘LH’）和氮低效基因型‘南农雪峰’(‘XF’)经低氮（0.4 mM·L-1 N）、正常氮（8 mM·L-1 N)处理15 d和氮恢复处理12 h（低氮处理15 d后转正常氮处理12 h）的根系基因表达特征。结果显示，两种基因型对不同氮处理表现出响应差异。正常氮和低氮处理下，氮高效基因型‘LH’在农艺性状、氮累积量和谷氨酰胺合成酶活性中展现显著优势。低氮处理促进了‘LH’的根系生长，但抑制了‘XF’的根系生长。转录组分析发现，低氮处理增加了两基因型根系中部分N代谢、生长素和脱落酸信号转导相关基因的表达以及‘LH’根系中赤霉素信号转导相关基因的表达，氮恢复处理则仅增加了‘LH’根系细胞分裂素信号转导相关基因的表达。不同氮处理下，‘LH’根系中NRT2.1、AMT1.1、Gln1、赤霉素和细胞分裂素信号转导相关基因的表达量均高于‘XF’，说明‘LH’根中与N代谢和激素（生长素、脱落酸、赤霉素和细胞分裂素）信号转导相关的基因对不同氮处理响应比‘XF’更为敏感。共表达网络分析结果显示，bZIP43、bHLH93、NPF6.3、IBR10、MYB62、PP2C、PP2C06和NLP7等八个枢纽基因可能是菊花氮素介导应答的关键调控因子，在氮高效基因型菊花抵御低氮胁迫、提高NUE的过程中发挥重要作用。本研究结果在遗传水平上揭示了调控菊花NUE的关键因素，为菊花氮高效利用这一复杂机理的理解提供了新视角，同时也为菊花基因型改良和氮高效菊花基因型育种提供了有益依据。
西瓜的果皮颜色和条纹是影响市场消费选择的关键外观品质性状。作为典型性状之一，西瓜果皮条纹的颜色明显较果皮背景颜色深，因此西瓜常被作为植物条纹研究的理想材料。但受种质资源的限制，目前我们对西瓜条纹着色机制的了解仍不深入。本研究以一份浅色条纹西瓜为研究材料，遗传分析结果表明这一性状由一个隐性基因控制，结合F2群体将控制条纹着色的基因Clsc（Citrullus lanatus stripe coloration）定位到第9染色体上的一个147.6 kb区域内。结合基因功能和表达量分析结果，编码APRR2转录因子的Cla97C09G175170基因被推定为控制西瓜条纹着色的关键基因。生理实验结果表明Cla97C09G175170可能通过影响叶绿体的发育和叶绿素的代谢影响西瓜果皮的颜色形成。本研究结果将有助于更好地理解西瓜条纹颜色形成的分子机制，并为新品种的分子标记辅助选择提供帮助。
种子贮藏过程中的耐老化特性是作物生产的一个重要性状。然而，有关水稻生长素上调小RNA基因对种子耐老化能力的调控作用知之甚少。本研究报道了一个水稻生长素上调小RNA基因OsSAUR33参与调控种子耐老化能力。在种子萌发阶段，与未老化的种子相比，在老化种子中OsSAUR33表达被显著诱导。相应的，与野生型（WT）相比，在自然老化和人工老化条件下，OsSAUR33突变体种子活力显著下降。OsSAUR33基因通过增加种子发芽过程中活性氧（ROS）水平，从而提高老化种子的活力。在种子发芽过程中，与野生型相比，在OsSAUR33突变体的老化种子中ROS积累显著延迟。此外，过氧化氢（H2O2）处理能显著提高不同水稻品种老化种子的活力。总之，本研究结果为今后改善水稻种子耐老化特性提供重要理论和技术支撑。
多种胁迫因素诱发的苹果再植病是一种复杂的农业问题，会升高植株的活性氧水平，并且限制养分利用。然而，现有的对策难以有效应对这一挑战。本研究中，我们以平邑甜茶为实验材料，利用盆栽实验方式来研究多巴胺缓解ARD的能力。外源施用100 μmol L-1多巴胺显著促进了再植土中苹果的生长，相对生长速率提高17.44%。我们的研究结果揭示了多巴胺调节苹果ARD抗性的两条主要途径。首先，多巴胺有效降低ROS水平，激活氮转运和代谢相关基因的表达。其中，MdNPL5、MdNRT1.1、MdNPL2、MdNRT2.5、MdNPL3、MdNRT2.4、MdNADH-GAGOT和MdFd-GAGOT受多巴胺强烈调控。这些调控作用促进了苹果植株对土壤氮的吸收和利用。其次，多巴胺改善了土壤理化性质，增强了微生物群落多样性，促进了微生物群落之间的相互协作关系。此外，多巴胺还改变了根际土壤微生物的结构 (上调: Clostridiales, Gaiellales, Sordariales和Mortierellales; 下调：Micrococcales, Longimicrobium, Hypocreales 和 Cystobasidiales)。值得注意的是，多巴胺显著上调了Gaiella和 Mortierella的丰度。这两种菌属的丰度与土壤脲酶活性、土壤有效氮含量、植物生长和氮吸收均呈显著正相关关系。多巴胺还显著降低了再植土壤中植物病原菌Gibberella的丰度(11.71倍)。我们的研究结果揭示了多巴胺促进ARD抗性的机制，将有助于苹果产业的可持续发展。
稻-油、稻-麦和稻-蒜轮作是中国西南地区常见的轮作模式，在确保该地区生态和经济效益以及应对全国粮食安全等问题方面发挥了重要的作用，但该地区的此轮作系统的稻谷产量和其他作物产量等比全国平均水平低1.25%-14.7%。利用机器学习构建智能决策系统分析各轮作系统投入产出特征，有利于获得更好的综合效益，但相关研究较少。因此，该研究利用data-intensive approach法，基于机器学习构建智能决策系统，以期为提升西南地区稻-油、稻-麦、稻-蒜轮作的综合效益提供依据。研究结果表明，在稻-蒜系统中，高肥料投入的基础上增加种子投入可提高产量和肥料偏生产力，最终实现最佳综合效益的概率为10%；在稻-油系统中，增加氮肥用量并且减少钾肥用量可以获得更高的产量但易增加温室气体排放，导致该系统仅实现次优效益且概率为8%；在稻-麦系统中，减少氮肥和磷肥的施用可以增加产量和肥料偏生产力，但实现最佳综合效益的概率仅为8%。基于随机森林模型的预测分析，在稻-蒜系统中减少25%的氮肥、增加8%的磷肥和74%的钾肥；在稻-油系统中减少54%和36%的氮肥和钾肥，增加38%的磷肥；在稻-麦系统中减少4%的氮肥并增加65%的磷肥和23%的钾肥，这些措施可以在不同程度上进一步提高轮作系统的综合效益。因此，该研究结果为中国西南地区稻-油、稻-麦和稻-蒜系统中通过优化农业投入以获得更高的综合效益提供了新见解。
籽粒大小是籽粒产量的决定因素之一，鉴定控制籽粒大小的遗传位点对产量的提升意义重大。在之前的研究中，利用面包小麦TAA10和人工合成六倍体小麦XX329衍生的F2群体检测到一个与粒长(GL)有关的稳定QTL位点QGl.cau-2D.1。在本研究中，我们主要是为了对该位点精细定位和并对其遗传效应进行验证。以TAA10为轮回亲本，通过分子标记辅助选择获得多个近等基因系(NILs)。通过25个杂合单株衍生的次级分离群体对位点QGl.cau-2D.1进行精细定位，来自于XX329的增效基因使粒长、千粒重、总小穗数和穗密度增加，进一步利用2D+ (XX329)和2D−(TAA10)的NIL材料对该位点进行遗传和多效性的验证。根据中国春RefSeq v2.1的序列，将目标位点定位至约~0.9 Mb的区间。根据两亲本的重测序结果和表达谱差异分析将TraesCS2D03G0114900 (Os03g0594700)确定为候选基因。总之，QGl.cau-2D.1通过粒长的增加提高千粒重，并同时显著提升总小穗数。
小麦条锈病是小麦最具破坏性的真菌病害之一，严重威胁着世界范围内小麦的安全生产。在中国，因新的生理小种的出现并迅速发展成为优势小种，导致小麦抗性品种丧失抗性，进而被迭代更替，造成小麦产量大幅下降。因此为了预测一个新小种能否成为流行优势小种具有重要意义。本研究中，在10个中国小麦品种上对两个新出现的Yr5毒力小种（TSA-6和TSA-9）与四个目前占优势的中国小种（CYR31、CYR32、CYR33和CYR34）的相对寄生适应性进行了评价。将 6 个测试条锈菌小种接种二叶期的小麦幼苗，接种后第 5 天，测量以下参数或指标对测试小种的寄生适合度进行评估，包括孢子萌发率（Urediospore germination rate）、孢子形成能力（Sporulation capacity）、潜育期（Latent period）、夏孢子堆长度（Length of the uredia）、夏孢子堆密度（Uredia density）、产孢期（Sporulation period）、病害严重度（Disease severity）和侵染表型（Infection type）。当小麦品种对测试条锈菌小种（即小种-品种亲和组合）感病时，测量寄生适合度参数。结果显示，基于多重比较（LSD）分析，总体测试小种之间的相对寄生适应度参数存在显著差异（P<0.05）。对寄生适应度参数进行主成分分析（PCA）分析，其中代表产孢能力的主成分贡献率是 53.78%，代表扩展能力和孢子活力的主成分贡献率是 21.89%，代表潜在侵染能力的主成分贡献率是 17.46%；累计贡献率超过90%，表明这三个主成分基本能够代表测试小种所有相对寄生适合度参数的绝大部信息。本研究还构建了三个主成分和综合因子得分数学模型，基于计算结果表明Yr5毒力小种TSA-9和TSA-6的相对寄生适应度均高于CYR34、CYR31和CYR33，但低于小种CYR32，具有发展成为优势小种的潜在风险。因此，需要对两个Yr5毒力小种及其变异菌系进行持续监测。在小麦育种中应避免单一使用具有Yr5抗性基因的小麦品种（系），并建议与其他有效的Yr抗性基因聚合使用。
交叉喙是多基因控制的复杂性状，目前已在全球至少12个鸡种中公开报道，发生率介于0.2%~7.4%。交叉喙严重影响个体采食和饮水，降低生产性能，损害动物福利。为探究交叉喙性状分子调控机制，本研究首先分析交叉喙鸡下颌骨形态特征，再通过RNA-seq技术筛选交叉喙鸡与正常鸡双侧下颌骨髁部的差异表达基因，结合功能富集分析鉴定关键候选基因。在此基础上，结合组织表达谱和细胞水平试验，验证关键候选基因导致鸡交叉喙的分子机制。结果表明，交叉喙由左右侧下颌骨长度不等导致，即某一侧下颌骨支短于对侧正常骨支，下喙偏向于下颌骨短支侧。由于下颌骨髁部是下颌骨支的生发中心，通过对交叉喙鸡短骨支侧髁部和正常骨支髁部进行转录组分析，共筛选110个差异表达基因，并显著富集于碳酸酐酶活性条目，差异表达基因为碳酸酐酶2（CA2）和碳酸酐酶13（CA13）。结合组织表达谱分析，发现CA2和CA13高表达于鸡下颌骨髁部(P<0.05)。通过比较成骨细胞增殖期与矿化期的CA2和CA13表达特征，发现两者在矿化期成骨细胞中显著上调。对下喙左偏和下喙右偏的交叉喙个体进行验证，发现短骨支侧髁部的CA2和CA13表达水平低于对侧正常骨支髁部(P<0.05)。为解析CA2和CA13基因功能，本试验在鸡成骨细胞培养体系中添加碳酸酐酶抑制剂，发现碳酸酐酶活性与成骨细胞矿化存在相关；进一步向成骨细胞中转染CA13干扰慢病毒，发现CA13被干扰后引起鸡成骨细胞矿化能力下降。研究结果揭示了CA2和CA13可能是北京油鸡交叉喙性状的潜在调控因子，但在其他品种中仍需进一步验证。此外，考虑到碳酸酐酶编码基因在人类中同样高表达，本研究也可能为人类下颌骨畸形引起的错颌和颅面不对称病因等提供参考。
创新点：本研究基于个体对称部位为研究对象的试验设计，结合转录组分析，揭示了CA2和CA13的不对称表达是鸡交叉喙性状形成的原因，研究结果将为地方鸡种复杂性状的研究提供新思路。
