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。

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。

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。

雷蒙德氏棉(2n=2x=26,D5)是二倍体野生种，被认为是广为栽培的陆地棉(2n=4x=52, AD1) D染色体亚组的祖先供体种，目前尚未得到有效利用。本研究我们培育了一套陆地棉(受体)-雷蒙德氏棉(供体)渐渗系群体，开展了野生棉优异QTL/基因的挖掘与定位。该群体由256个渐渗系组成，来自供体雷蒙德氏棉基因组的覆盖率为52.33%。渐渗片段长度范围为0.03- 19.12 Mb，平均为1.22 Mb，总渐渗片段覆盖长度为386.98 Mb。采用全基因组关联分析(Q+K+MLM)和QTL定位(RSTEP-LRT)两种方法，鉴定出59个共同QTL，包括14个稳定QTL和6个共同QTL (co-QTL)簇，以及1个MIC热点。籽指（百粒重）的共同QTL均表现为正加性效应，而单铃重的共同QTL均表现为负加性效应，表明籽指与铃重之间的联系可能被打破。衣分的QTL表现出正效应，有利于提高棉花皮棉产量。大部分与纤维品质有关的QTL具有负加性效应，表明这些QTL在棉花育种中已得以驯化或改良。部分棉纤维品质QTL表现为正加性效应，可能是新的优异QTL,可用于改良棉纤维品质。这些渐渗系的育成将不但有助于分子标记辅助育种，也可通过精细定位QTL，进一步挖掘野生种雷蒙德氏棉的优异基因，为将来设计育种创制棉花新品种提供新基因资源。

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。

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。

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。

众所周知，施用腐秆剂可以加速秸秆分解，但在不同条件下，秸秆还田配施腐秆剂对土壤有机碳影响的潜在机制尚不清楚。本研究对公开发表86项研究的226组文献数据进行整合分析，以此来揭示相比秸秆还田，秸秆还田配施腐秆剂对土壤有机碳的影响。结果表明，相比秸秆单独还田，秸秆还田配施腐秆剂在初始碳氮比 (ICNR) > 25时，能显著提高1.51%的土壤有机碳储量（P < 0.05），而在ICNR ≤ 25时作用效果不显著。特别地，当ICNR > 25时，秸秆还田配施腐秆剂在温带大陆性气候条件、土壤pH > 7.5下对土壤有机碳储量的影响要显著高于在亚热带季风气候土壤pH ≤ 7.5下的影响。在农业管理措施方面，秸秆还田配施腐秆剂在旱地、翻耕还田、还田年限 ≥ 1年、秸秆还田量 > 6000 kg ha-1、腐秆剂用量> 30 kg ha-1下能显著土壤有机碳储量。当ICNR ≤  25时，仅在不同的秸秆还田方式下，秸秆还田配施腐秆剂才对土壤有机碳的影响存在显著差异。通过相对重要性分析，当ICNR > 25时，秸秆还田年限、腐秆剂用量、年均降雨量是秸秆还田配施腐秆剂对土壤有机碳储量的重要影响驱动因子。总的来说，秸秆还田配施腐秆剂在ICNR > 25时能显著提高土壤有机碳储量，且与还田年限呈正相关关系，与年均降雨量呈负相关关系。本研究结果为在区域性或更大范围内，通过秸秆还田配施腐秆剂改变土壤有机碳储量的管理提供了科学的依据。

前人的研究结果证明了m⁶A去甲基化酶在协调植物胁迫反应中的关键作用；然而，苹果m⁶A去甲基化酶在热胁迫和固定碳饥饿条件下的功能尚不清楚。本研究鉴定了苹果RNA去甲基化酶基因家族，并选择了苹果RNA去甲基化酶基因MdALKBH1A进行进一步研究。通过LC-MS/MS分析方法证明了MdALKBH1A是苹果的m⁶A去甲基化酶。过表达MdALKBH1A的转基因‘Micro Tom’番茄植株对高温更为敏感，这可能与抗氧化能力降低、膜脂过氧化作用增加、质膜稳定性降低有关。此外，过表达MdALKBH1A的番茄植株通过提高质膜稳定性、光合速率和自噬活性增强其对碳饥饿胁迫的抗性。综上所述，本研究阐明了苹果MdALKBH1A在应对高温胁迫和碳饥饿胁迫中的关键作用。

配子体型自交不亲和（Gametophytic self-incompatible，GSI）是茄科植物普遍存在的一种自交不亲和性，它由一个核糖核酸酶（S-RNase）和多个F-box（SLF）组成的S位点控制；然而，二倍体马铃薯的S位点遗传多样性尚不清楚。本研究对194份二倍体马铃薯花柱转录组进行无参拼接，结果共鉴定到21种S-RNase等位基因型，其中7个S-RNase等位基因是首次被鉴定，分别是S15、S16、S17、S18、S19、S20和S21。等位基因频率结果显示，S2等位基因型在整个群体中基因频率最高，达到11.89%。随后，分析纯合S2自交系的基因组拼接数据显示S2位点包含12个SLF基因。对4个纯合S位点共线性分析发现8个SLF相对保守。Ka和Ks计算结果显示不同S-RNase和同种单倍型内一簇SLF受到同种进化轨迹，但不同单倍型的同类SLF受到不同的进化轨迹。以上研究不仅对二倍体马铃薯种质S-RNase等位基因型进行了深入研究，而且对自交不亲和S位点组成和进化进行了分析，为二倍体马铃薯杂交育种提供了理论基础。

作物冠层中光和氮的分布是作物对生长环境的适应，有利于提高作物的碳同化能力。那么在不增加额外投入的情况下，是否可以通过改善光氮分布提高作物产量？本研究通过2019年和2020年在奇台进行的田间试验，研究了不同供氮水平和种植密度对两个高产玉米品种（XY335和DH618）冠层光照和氮素分布的影响，以及冠层生理特性对RUE和产量的调节。结果表明，玉米冠层中光（PPDF）分布自上而下一直减少，而比叶氮（SLN）的分布自上而下先增加后减少。当SLN达到最大值时XY335和DH618的PPDF分别为0.5和0.3，对应在总叶面积（LAI）40.6%和49.3%的位置。K_N（消氮系数）/K_L（消光系数）可以反映作物光氮协同匹配的能力，XY335中下部冠层的K_N/K_L（0.32）比DH618（0.24）高0.08。XY335（17.2 t ha^-1，1.8 g MJ^-1）的产量和RUE分别比DH618（16.1 t ha^-1、1.6 g MJ^-1）高7% (1.1 t ha^-1) and 13.7% (0.2 g MJ^-1)。因此，当上部和中部冠层中LAI的比例较小时，可以改善群体光照分布，从而有助于调动氮分布，保持较高的K_N和K_N/ K_L。高种植密度条件下，当玉米养分需求被满足时（N360），K_N/K_L是反映玉米群体光氮协同匹配与产量和光氮效率协同提升的关键参数。该研究对今后玉米高产高效栽培及育种具有重要借鉴意义。

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-50_MS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。

TSJT1属于 Class-Ⅱ谷氨酰胺酰胺基转移酶超家族成员。目前有关TSJT1在植物中的作用及调控机制的研究很少。本研究从甘薯抗旱品系徐薯55-2中分离出受植物激素ABA诱导的基因IbTSJT1。该基因的表达受PEG6000和ABA的强烈诱导。亚细胞定位表明，IbTSJT1蛋白定位于细胞核和细胞膜上。过表达IbTSJT1基因显著提高了甘薯的抗旱性。干旱条件下，过表达甘薯植株中ABA和脯氨酸含量提高，SOD和POD活性增强，ROS清除系统基因被上调。叶片气孔开度实验表明，过表达IbTSJT1基因提高了转基因甘薯植株的ABA敏感性。酵母单杂交（Y1H）、凝胶阻滞实验（EMSA）、双荧光素酶（Dual-Luc）和染色质免疫沉淀（ChIP-qPCR）等实验结果表明，IbABF2直接结合在IbTSJT1基因启动子中的ABA响应元件ABRE上，并激活其表达。这些研究结果表明，IbTSJT1基因介导ABA依赖的干旱胁迫响应，并通过诱导气孔关闭和激活ROS清除系统来增强转基因甘薯的抗旱性。本研究为提高甘薯和其他植物的抗旱性提供了新的候选基因。

玉米（Zea mays L.）是雌雄同株异花植物，其雌穗和雄穗分别为雌花序和雄花序。成熟的玉米雌花序通常能产生数百粒籽粒，决定籽粒的大小及粒重，直接影响玉米的最终产量。本研究鉴定了一个玉米隐性花序发育缺陷突变体tasselseed2016（ts2016），该突变体雌雄花序在发育过程中表现出多方面的缺陷且籽粒产量降低，包括雌雄花序上各类分生组织的确定性和小花中器官身份的缺失、雌穗下位小花退化障碍及籽粒变小。通过图位克隆及等位测试，确定该表型由microRNA基因MIR172e基因突变造成。此外，本研究鉴定到一个调控玉米雌穗下位小花退化的分子模块——miR172e/ETHYLENE RESPONSIVE ELEMENT BINDING197 (EREB197)。转录组分析表明，MIR172e突变能抑制玉米雌穗发育中的多个生物过程，特别是花发育和激素相关途径。另外，我们发现MIR172e DNA序列突变影响其RNA的转录，导致突变位点后的转录延伸受阻。本研究揭示了MIR172e在玉米花序发育和籽粒产量中的作用和分子机制，加深了我们对玉米花发育调控的认识。

淀粉的生物合成是一个的复杂的过程依赖于多种酶的协调作用。抗性淀粉在小肠中不被消化，从而可以阻止了血糖指数的快速上升。淀粉合成酶2a（SS2a）是支链淀粉生物合成中的关键酶，对淀粉结构和性质有重要影响。本研究中，我们从大麦EMS突变体库中鉴定出了ss2a缺失突变体（M3-1413）。在突变体中，诱变产生的单碱基突变位于SS2a第一内含子的3'端的RNA剪接受体（AG），导致RNA不能正常剪辑，并产生两个异常ss2a转录本，导致ss2a基因失活。表型分析表明突变体M3-1413的淀粉结构和性质发生显著变化，具体为总淀粉含量降低，直链淀粉和抗性淀粉含量升高。本研究揭示了大麦ss2a突变机制及其对淀粉特性的影响，有助于推动大麦淀粉功能食品的开发应用。