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。
秸秆还田常被作为维持作物产量、提高土壤有机碳（SOC）储量以及改善土壤质量的推荐的农田管理方式之一。但不同秸秆还田方式对土壤有机碳储量的长期影响仍存在不确定性。为评估不同秸秆还田方式对土壤有机碳储量的影响，从2007年到2018年开展了一项长期试验，设置了四种处理：MW0（玉米-小麦轮作、无秸秆还田）、MW50（玉米-小麦轮作、50%秸秆粉碎还田）、MWb50（玉米-小麦轮作、50%秸秆就地焚烧后还田）、MF50（玉米-休耕、50%秸秆粉碎还田）。结果表明，经过十余年连续秸秆还田后，MW50、MWb50和MF50处理下的SOC储量分别显著增加了32.4%、12.2%和17.4%；而在MW0处理下，SOC储量在11年长期试验后显著减少了22.9%。与MW0相比，秸秆还田显著增加了有机碳输入，改善了土壤团聚体结构，提高了溶解性有机碳（DOC）与颗粒性有机碳（POC）的比例，但土壤气态碳流失（土壤异养呼吸）并未显著增加，因此秸秆还田能显著提升SOC积累速率和土壤SOC储量。DOC与微生物量碳（MBC）比例的增加、酸杆菌门和变形菌门相对丰度的提高以及拟杆菌门和绿弯菌门相对丰度的降低，是秸秆还田下土壤异养呼吸无显著增加甚至减少的主要原因。根据Rothamsted Carbon（RothC）模型模拟结果，SOC储量在未来将达到平衡，MW50处理下的C储量平衡值最高，为18.85 Mg ha-1。总的来说，田间试验（2007-2018）和RothC模型模拟的结果表明，长期来看，在亚热带山地石灰性土壤中，玉米-小麦轮作且50%秸秆粉碎还田（MW50）对SOC储量增益优于其他秸秆还田处理。
权衡氮肥施用对产量和环境的影响是小麦生产面临的一个重要问题。可孕小花数的减少是低施氮量下小麦产量下降的主要原因之一。前人研究发现，油菜素甾醇参与调控了水稻颖花退化对施氮量的响应。然而，油菜素甾醇是否能够调控小麦小花发育，其机制如何，目前尚不清楚。因此，本研究设计了不同施氮量试验和外源喷施试验，主要研究了低氮下油菜素甾醇对小麦小花发育的影响及其机制。研究结果表明，随着施氮量的减少，小麦幼穗中内源油菜素甾醇类激素含量显著下降，叶片光合作用受阻，幼穗中总碳、可溶性糖和淀粉含量下降，这导致可孕小花数的显著降低。在低氮胁迫下，外源喷施24-表油菜素内酯促进了叶片光合作用，刺激了茎中果聚糖的水解以及幼穗对蔗糖的利用和储存，将更多的碳水化合物分配到穗中，从而增加了可孕小花的数量。因此，本研究认为，低氮下油菜素甾醇参与调控了小麦小花发育，在低氮胁迫下，叶面喷施24-表油菜素内酯通过促进碳水化合物从茎向穗的分配，抑制了小麦小花的退化。
先前的研究表明，VGLL2是VGLL家族的一员，在动物骨骼肌的生长发育中发挥着重要作用，但其在鸡骨骼肌发育中的具体作用尚不清楚。本研究的主要目的是探讨VGLL2在鸡骨骼肌发育和鸡原代成肌细胞增殖分化中的生物学功能。在本研究中，我们通过CCK8、EdU和流式细胞术分析检测了VGLL2在过表达和干扰VGLL2后对成肌细胞增殖的影响，采用间接免疫荧光法IF检测VGLL2对成肌细胞分化的影响。qRT‒PCR和苏木精-伊红（H&E）染色用于评估VGLL2过表达对鸡骨骼肌生长速率和骨骼肌纤维特性的影响。结果表明，VGLL2抑制了鸡原代成肌细胞的增殖，但促进了这些细胞的分化。有趣的是，鸡骨骼肌纤维发育因VGLL2的过表达而显著增强。本研究首次从体内和体外对鸡VGLL2基因在骨骼肌中的作用进行了探究，并且数据表明VGLL2基因可能是改善家禽肌肉质量的有用标志物。本研究结果为家禽肌肉发育的研究提供了新的思路，对家禽生产具有一定的指导意义。同时，也为进一步完善我国地方鸡分子育种计划、建立我国地方鸡肌肉发育调控网络提供了理论依据。
棉蚜抗药性日益严重，使其变得越来越难以防治。室内，在两个不同基础抗性的棉蚜种群中分别建立了抗氟啶虫胺腈品系和抗啶虫脒品系，并评估了基础抗性对棉蚜抗药性发展、交互抗性和适合度的的影响。在相同的选择压力下，基础抗性低的莎车棉蚜对氟啶虫胺腈和啶虫脒抗性发展快于基础抗性高的精河棉蚜，并且莎车和精河棉蚜对氟啶虫胺腈的抗性发展快于啶虫脒。从莎车和精河中，筛选的抗氟啶虫胺腈品系均对啶虫脒、吡虫啉、噻虫嗪和吡蚜酮产生了明显的交互抗性，筛选的抗啶虫脒品系均对氟啶虫胺腈、吡虫啉、噻虫嗪、吡蚜酮和毒死蜱产生了明显的交互抗性。随着棉蚜对氟啶虫胺腈和啶虫脒抗性发展，棉蚜的相对适合度下降，其中抗氟啶虫胺腈品系(Yarkant-SulR and Jinghe-SulR)相对适合度低于抗啶虫脒品系（Yarkant-AceR和Jinghe-AceR）。此外，精河的抗氟啶虫胺腈品系和抗啶虫脒品系的相对适合度低于莎车两个抗性品系。棉蚜基础抗性和杀虫剂类型影响棉蚜对杀虫剂的抗性发展和对其他杀虫剂的交互抗性。棉蚜抗氟啶虫胺腈品系和抗啶虫脒品系存在明显的适合度成本。本研究结果将有助于棉蚜抗药性管理及其综合防控。
草地贪夜蛾是一种极具破坏性的害虫，由于其强大的繁殖和迁飞能力，已成为一种全球性害虫。瞬时受体电位（Transient Receptor Potential，TRP）通道是一个庞大的阳离子通道家族，在昆虫感知外界环境和维持内部稳态中发挥着举足轻重的作用。近年来，TRP通道在昆虫行为调控中的重要作用得到了广泛的研究。本研究从草地贪夜蛾的基因组中鉴定了15个TRP基因座共编码26个转录本，并分析了其在不同发育阶段的表达谱。结果表明，草地贪夜蛾含有4个TRPC基因、6个TRPA基因、1个TRPM基因、2个TRPV基因、1个TRPN基因和1个TRPML基因，但并未鉴定到TRPP基因。此外，利用爪蟾卵母细胞表达系统对SfruTRPA1的功能进行了鉴定，SfruTRPA1能被20 ~ 45℃范围内的升高温度激活，而在相同温度范围内重复刺激后无明显脱敏现象。另外，SfruTRPA1能被天然化学物质异硫氰酸烯丙酯（allyl isothiocyanate, AITC）和肉桂醛（cinnamaldehyde, CA）激活。本研究对草地贪夜蛾的TRP通道基因进行了鉴定，为开发针对TRP通道的新型农药提供了靶标，也为全面解析TRP通道在昆虫生理功能中的作用奠定了基础。
JAK/STAT（Janus kinase/signal transducers and activators of transcription）是无脊椎动物重要的先天免疫信号通路，细胞因子受体Domeless是其上游通路的核心组分。分析发现，桔小实蝇有3个Domeless受体（BdDomeless1、BdDomeless2和BdDomeless3），均具有5个纤连蛋白Ⅲ型（FN Ⅲ）胞外结构域和1个跨膜结构域，且在成虫期高表达，并对病原物侵染具有一定的诱导响应。进一步分析发现，仅BdDomelss3在关键免疫组织脂肪体中显著高表达，并能够响应类共生病毒的侵染；RNAi靶向BdDomeless3可促进Bactrocera dorsalis cripavirus（BdCV）和Bactrocera dorsalis picorna-like virus（BdPLV）复制，说明细胞因子受体BdDomeless3参与抵抗桔小实蝇类共生病毒的复制过程，暗示JAK/STAT通路在桔小实蝇免疫系统中具有重要作用。本研究首次对实蝇类昆虫JAK/STAT通路细胞因子受体进行了表征，并探究了BdDomeless3的免疫功能，为揭示桔小实蝇的先天免疫机制提供了新见解。
黄皮（Clausena lansium）是一种重要的常绿果树，原产于我国华南地区，其药用价值具有悠久的历史。本研究构建了黄皮（C. lansium）染色体水平基因组，其大小为282.9 Mb，scaffold N50达到30.75 Mb。组装后的基因组包含48.70%的重复元件和24,381个蛋白质编码基因。比较基因组分析表明：黄皮（C. lansium）在约1591 - 2495万年前从柑橘亚科（Aurantioideae）分化而来。在扩张和特有基因中，鉴定出一批与甲基转移酶活性和S-腺苷蛋氨酸依赖性甲基转移酶活性相关的基因。进一步分析表明，N-甲基转移酶（NMT）主要参与生物碱的合成，而O-甲基转移酶（OMT）则参与黄皮香豆素积累的调控，推测黄皮富含生物碱和香豆素的重要原因可能由于NMT和OMT的基因扩张所致，其中串联重复事件是NMT扩展的主要原因。因此，黄皮（C. lansium）参考基因组发布将推动黄皮资源药用化合物发掘及其生物合成通路解析
长期以来，天然产物为新型农用化学品的发现提供了重要的来源及灵感。在众多的天然产物中，18β-甘草次酸具有广谱的生物活性，更为新药发现提供了重要的活性骨架。为了拓展18β-甘草次酸的农业用途，制备了一系列新型18β-甘草次酸酰胺衍生物，并评价其抗菌性能。以水稻黄单胞菌、柑橘溃疡病菌、猕猴桃溃疡病菌为测试菌株，采用浊度法测试了目标化合物的离体抗菌活性；采用盆栽实验，评估了目标化合物对水稻白叶枯病的防治效果；采用透射电镜对细菌的表型进行了初步验证；借助活性氧实验验证化合物对病原菌活性氧的干扰效果；结合防御酶实验探究化合物对植物防御酶活性的调控性能。通过抗菌活性实验表明，化合物5k对水稻白叶枯病菌(Xoo)具有较好的离体抑菌活性(EC50 = 3.64 mg L-1)和优异的活体保护活性(54.68%)。进一步通过活性氧实验和表型验证，化合物5k能造成病原菌体内活性氧的过量产生和积累，并进一步破坏病原菌的细胞膜。更值得注意的是,化合物5k能提升包括过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶在内的植物防御酶的活性。实验结果表明，制备的18β-甘草次酸酰胺衍生物能通过破坏病原菌的氧化还原平衡并激活植物的防御系统共同发挥其控制植物细菌性病害的潜力。
西番莲（Passiflora edulis Sims）也称百香果，是西番莲科西番莲属的藤本植物。其全株提取的黄酮类和萜类对人体有良好的抗焦虑和抗炎作用，西番莲除了鲜食之外还可药用。在这项工作中，我们利用RNA-Seq分析了紫果品种的四个组织的转录表达，注释了大量基因功能。西番莲叶片中的黄酮类和萜类化合物主要是木犀草素、芹菜素、环状三萜皂苷和其他活性物质的衍生物。利用基于同源BLAST和系统发育分析，筛选了转录组数据中可能参与黄酮类和萜类合成途径的一系列候选单基因。结果显示，西番莲的三萜类化合物的生物合成来自甲羟戊酸（MVA）和2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸/1-脱氧-D-木糖醇-5-磷酸（MEP/DOXP）途径，这与其他果树通过MVA途径为主的生物合成不同。大多数候选基因在叶和/或花中高表达。8个关键基因的定量实时PCR（qRT-PCR）验证，证实了RNA-Seq数据的可靠性，并获得了其在西番莲属八个种（species）和其中一个种（栽培种）的四个组织中的表达规律。这些工作对分析关键基因在西番莲黄酮类化合物和萜类化合物的生物合成提供基础。
甜瓜果肉硬度（Flesh firmness, FF）是农业生产者和消费者关注的一个复杂且重要的性状，但目前针对甜瓜果肉硬度性状的遗传机制尚不清楚。本研究以软果肉甜瓜“P5”和硬果肉甜瓜“P10”配置杂交组合，构建F2分离群体，通过QTL-SLAF测序和分子标记连锁分析，共鉴定112,844个SLAF位点，使用5,919个SNP标记构建了总遗传距离为1356.49 cM的连锁图谱。结合两年田间表型分析显示，控制果实长度（Fruit Length, FL）和宽度（Fruit Diameter, FD）的QTLs位点位于同一区间，控制单果重（Single-Fruit Weight, SFW）性状的QTL位于两条不同的染色体上。对于果肉硬度检测到一个主要QTL位点ff2.1，位于甜瓜2号染色体0.17 Mb的候选区域。利用429个F2单株，将ff2.1候选区间缩小到28.3 kb区域，包含3个候选基因。本研究不仅鉴定了一个控制甜瓜果肉硬度的QTLs位点，同时也为甜瓜基因功能基因的研究提供了理论基础。
尽管草莓镶脉病毒（SVBV）的基因组全序列已经确定，生物信息学分析显示SVBV基因组可编码7个不同的蛋白，但每个蛋白的确切功能并不是非常清楚。在本研究中，我们提供了如下能够验证SVBV编码的P1蛋白（SVBV-P1）所具有的几个特点的证据。利用蛋白定位预测工具分析SVBV-P1蛋白亚细胞定位，共聚焦观察SVBV-P1浸润的本氏烟叶片，结果显示SVBV-P1蛋白定位于本氏烟表皮细胞的细胞质、细胞壁和胞间连丝，还能够在细胞质中形成与微管和内质网相关的包涵体。稀释的SVBV-P1浸润本氏烟叶片，使SVBV-P1蛋白在单细胞表达，结果显示一段时间之后SVBV-P1蛋白能从本氏烟叶片上农杆菌浸润的侵染点细胞转移到邻近的细胞，表明SVBV-P1蛋白具有胞间移动的能力。进一步将稀释的SVBV-P1与马铃薯X病毒（PVX）运动缺陷型突变体共浸润本氏烟叶片，结果显示PVX突变体能从单细胞移动至周围的细胞，表明SVBV-P1蛋白能促进失去运动功能的PVX突变体在本氏烟叶片的细胞间运动。最后，酵母双杂交实验与双分子荧光互补分析显示，SVBV-P1与SVBV-CP共转化的酵母菌能正常生长，SVBV-P1与SVBV-CP共浸润的本氏烟叶片出现荧光，表明SVBV-P1蛋白能与SVBV编码的外壳蛋白互作，而外壳蛋白是花椰菜花叶病毒属病毒粒子的主要成分。电泳迁移率试验测定结果显示，与SVBV-P1蛋白孵育的DNA在电泳过程中并未出现阻滞，说明SVBV-P1蛋白缺乏结合DNA的能力。综上所述，我们的研究结果表明SVBV-P1蛋白很可能是SVBV的运动蛋白，并且为进一步研究花椰菜花叶病毒属病毒的运动蛋白功能提供了新的思路。
甜樱桃是世界最受欢迎的水果之一。早先，我们发现了一种黑色暗格真菌S16，它能够促进樱桃砧木吉塞拉5号的生长。然而，关于它们之间作用的分子机制还不甚了解。在本次研究中，我们分析了与S16共生的樱桃根部的生理指标以及转录组本，初步阐释了S16促樱桃生长的分子机制。与S16共生后，樱桃幼苗的活力更强。而且，与对照相比，S16共生根部共鉴定到4249个差异表达基因。这些基因涉及到与植物代谢、激素相关的生长过程。而且，与氮调控相关的基因高度富集。生理指标测定表明，S16能够促进樱桃幼苗利用NO3-转运蛋白来吸收氮源。因此，此次RNA测序数据库可以更加深入了从分子机制层面解析黑色暗格真菌促樱桃的生长过程。
由稻瘟病菌引起的稻瘟病，是一种制约世界水稻生产的真菌病害。长期的生产实践表明，将持久广谱的抗性基因导入高产水稻品种，是防治该病害的首选。位于第11号染色体上的抗瘟基因 Pik 基因座，至少含有 Pi-1、Pik-h、Pi-k、Pik-m、Pik-s和Pik-p等6个重要的抗病基因；但由于当前缺乏适用的分子标记，限制了该基因座功能基因在抗病育种中的广泛应用。为了更好地在分子育种中利用该基因座的功能基因，开发Pik 基因座功能基因的特异性标记并用其分型种质资源具有重要意义。基于此，本研究通过对Pi-1、Pik-h、Pi-k、Pik-m、Pik-s、Pik-p等功能基因和非功能基因位点之间的序列广泛比较，获得了一个在这些功能基因启动子区-1015-bp处Pik-p缺失19-bp和一个在这些功能基因末端+6816-bp处Pi-1插入11-bp的的多态性位点，并据此分别开发出两个能精确区分出Pik-p、Pi-1和K型功能等位位点的Pikp-Del和Pi1-In标记；进一步通过结合稻瘟病菌室内接种和已有的dCAPS标记Pi1FNP和dCAPS-795鉴定，对这两个标记鉴定结果的准确性进行了评价。结果显示，我们鉴定的基因型与稻瘟病人工接种抗性表现和两个dCAPS标记的鉴定的结果完全一致。另外，我们还利用Pikp-Del和Pi1-In标记对531份水稻品种和育种材料进行了基因分型，结果表明，5份材料含有Pik-p基因，8份材料含有Pi-1基因，说明这两个基因在我国水稻稻瘟病抗性育种中还没有被充分利用；另外还有256份携带K型等位基因，这些材料可作为抗稻瘟病育种的种质资源。综上，Pikp-Del和Pi1-In标记可以实现对Pik-p、Pi-1和K型功能等位基因的精准检测，结合标记分型的种质资源，将会加速Pik-p 和Pi-1以及Pik 基因座的其它功能基因在抗病育种中的应用。
哺乳动物子宫内膜的发育是一个涉及众多的调节因素的复杂过程。环状RNA （circRNAs）是一种自然存在的内源性非编码RNA家族的重要成员之一，有研究报道circRNAs在多种生理过程中发挥着重要的调控作用。目的：本研究旨在分析奶山羊发情周期非妊娠子宫内膜组织中circRNA的表达谱。方法：采用链特异性去核糖体转录组测序技术对发情第5天和发情第15天奶山羊的非妊娠子宫内膜组织样进行circRNAs表达谱分析，筛选两个时期差异表达的circRNAs并利用RT-qPCR进行验证；然后利用生物信息学分析两个时期差异表达circRNAs的宿主基因，进而进行GO 和KEGG分析；最后利用Targetscan 7.0和miRanda网站分析circRNAs和miRNAs的靶向结合关系。结果：奶山羊发情第5天和发情第15天的非妊娠子宫内膜组织中共有2331个差异表达的circRNAs（P<0.05），RT-qPCR检测的10个circRNAs变化趋势与测序结果一致；其中circRNA1460的宿主基因Nipped-B 样蛋白（Nipped-B-like，NIPBL）和circRNA8694的宿主基因钙反应性转录因子（calcium responsive transcription factor，CARF）降低其circRNAs的转录形式的水平（P<0.05）参与子宫内膜的发育；差异表达circRNAs的宿主基因GO和KEGG分析结果显示注释到紧密连接（Tight junctions）条目上和鸟苷三磷酸酶（GTPases）通路上的circRNAs参与了奶山羊子发情周期中非妊娠子宫内膜的发育过程；另外，本研究中得到的circRNAs与公共数据库中的436个山羊miRNAs有靶向结合位点。结论：奶山羊发情第5天和发情第15天的非妊娠子宫内膜组织中存在差异的circRNAs，生物信息学分析表明一些circRNAs参与奶山羊发情周期非妊娠子宫内膜的发育过程；本研究构建了奶山羊发情周期非妊娠子宫内膜circRNAs文库，丰富了奶山羊的转录组信息，有助于我们研究奶山羊子宫内膜发育过程中的分子调控机制，为进一步提高奶山羊的胚胎着床的成功率和繁殖率提供理论依据。创新点：本研究选择发情第5天和发情第15天奶山羊的非妊娠子宫内膜组织进行circRNAs表达谱分析；采用核糖体去除和链特异性文库构建方案进行RNA-seq测序，保留了完整的circRNAs序列，对样本中几乎全部的circRNAs序列进行鉴定和分析。
诱虫灯在现代农业的害虫预测预报和防治工作中得到广泛的应用。草地贪夜蛾于2018年底经云南迁飞入侵中国，严重威胁我国农作物的安全生产。为明确诱虫灯对草地贪夜蛾成虫的诱集效率，我们首先通过转录组测序确定其视蛋白基因的种类和数量。聚类分析表明，与其它夜蛾科昆虫类似，草地贪夜蛾表达4个视蛋白基因。但是草地贪夜蛾视蛋白基因的表达量显著低于棉铃虫中相对应的基因。趋光行为研究表明，棉铃虫和草地贪夜蛾成虫均具有显著正趋光性，其中草地贪夜蛾雌、雄成虫飞向光源的速度均显著高于棉铃虫，这可能是由于草地贪夜蛾飞行速度高于棉铃虫所致。然而，诱虫灯结果表明草地贪夜蛾的上灯率显著低于棉铃虫，这与视蛋白基因在两种昆虫中的表达水平一致。综上所述，本研究表明草地贪夜蛾成虫具有趋光性，诱虫灯可用于该虫的预测预报及防治工作，但诱集效率低于棉铃虫。
