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。

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。

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。

本试验旨在研究日粮中添加富含缩合单宁（CT）[18.9 g kg^-1 干物质（DM）]的高粱对肉牛氮（N）代谢和尿液氧化亚氮（N₂O）排放的影响。试验1选用6头利木赞×鲁西杂交阉牛（初始体重为245 ± 18.70 kg）作为试验动物，采用有重复的3×3拉丁方试验设计，日粮中高粱含量分别为0、167和338 g kg^-1 DM。试验2采用静态土壤培养技术测定试验1中尿样的N₂O排放量。试验1的结果表明，日粮中添加高粱线性增加了粪N排泄量（P=0.001）、总N排泄量（P=0.010）和粪N/采食N比例（P=0.021），但没有影响尿N排泄量、沉积N和N沉积率（P>0.10）。血浆代谢组学数据显示，日粮中添加高粱上调了酚酸（N1,N5,N10-tris-trans-p-coumaroylspermine and prenyl cis-caffeate）和肉碱（3-hydroxyisovalerylcarnitine and linoelaidyl carnitine）的相对浓度。试验1的结果还显示，随着日粮中高粱比例的提高，肉牛的尿素排泄量线性增加（P=0.001），尿囊素排泄量有线性降低的趋势（P=0.051），尿液嘌呤衍生物排泄量（P=0.041）及根据尿液嘌呤衍生物估测的瘤胃微生物N流量线性降低（P=0.012）。试验2的结果表明，随着日粮中高粱比例的提高，土壤的整个培养期的平均pH没有显著变化（P>0.10），但是土壤NH₄⁺-N（P=0.012）、NO₂^--N（P=0.009）、NO₃^--N（P=0.001）和无机N（P<0.001）的平均浓度线性提高。土壤静态培养的结果还显示，随着日粮中高粱比例的提高，尿液N₂O-N排放量（P=0.001）、N₂O-N排放/尿N施加量比例（P=0.038）和尿液N₂O-N估测排放量（P=0.021）均线性提高。综上所述，日粮中添加富含CT的高粱167 和 338 g kg^-1 DM不影响肉牛的N沉积率，但可增加尿液N₂O-N排放量分别达5.7%和31.4%。为了减少向环境中排放的氧化亚氮数量，不建议在肉牛日粮中添加高水平的高粱。

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。

Ogura细胞质雄性不育(Ogura CMS)最初在野生萝卜中被鉴定，其特征为花粉完全败育。但Ogura CMS在大白菜中的分子机制尚不清楚。细胞学分析证实，细胞核降解发生在花粉发育的单核后期，在三核期几乎消失，而绒毡层细胞从四分体时期开始异常增大并出现空泡化。花粉壁存在严重的发育缺陷。在花粉发育早期，与细胞色素c和程序性细胞死亡(PCD)相关的基因在Ogura CMS系中上调表达。相反，与花粉壁有丝分裂相关的基因表达下调。在花粉发育后期，Ogura CMS系中过氧化物酶体和自噬相关基因上调表达。线粒体orf138基因突变刺激绒毡层细胞PCD过程，导致其内容物异常增大和降解，直至三核期绒毡层细胞空泡化。由于绒毡层缺陷，其不能为小孢子提供足够的孢粉素和营养物质，从而导致花粉壁发育异常和小孢子有丝分裂异常。综上所述，核弥散与自噬发生在花粉发育后期导致大白菜Ogura CMS系不能产生功能性花粉，表现出雄性不育。

草地退化对生物多样性、生态系统服务和依赖这些生态系统的社区的社会经济可持续性构成了严峻挑战。然而，由于传统科学计量方法的局限性，难以全面整合关于草地退化前沿和关键领域。为了克服这一问题，本文采用了BERTopic这一先进的自然语言处理工具，分析了关于草地退化的大量生态学文献。我们从Web of Science核心集合数据库中筛选了4504篇文献，评估了不同草地类型的地理分布及其时间演变趋势。分析结果揭示了草地退化研究的关键主题，包括草地退化对生态系统功能的影响、草地恢复和生物多样性保护、侵蚀过程以及草地水文模型等领域。与传统方法相比，BERTopic在识别目标文献中复杂且动态的主题变化方面表现出显著优势。BERTopic不仅揭示了热门研究方向，还发掘了传统方法可能忽视的新兴领域，提供了更广泛的研究视角；而科学计量学则在细节和特异性上表现突出。我们建议结合这两种方法，以更系统化和全面的方式评估研究现状。本研究展示了BERTopic算法在生态学中的新兴应用，尤其是在全球草地退化领域的应用。同时，这也凸显了在大数据时代，生态学研究亟需整合先进的计算工具。像BERTopic这样的算法对于深化我们对复杂环境问题的理解具有关键作用，标志着生态学向更为复杂的数据驱动分析迈出了重要一步。

围封禁牧是退化高寒草原传统而有效的自然恢复方式，可有效促进植物生长和提高土壤碳储量。丛枝菌根真菌（AMF）是草地中不可或缺的重要微生物，在植物碳向土壤碳转化过程中发挥着重要作用。然而，围封对AMF群落的影响及其对土壤碳固存的贡献尚不清楚。本研究在藏北高寒草原选择了三种不同的围封禁牧时期（自由放牧、5-6年的中期围封和10年以上的长期围封），探讨了围封禁牧对AMF群落的影响及其在土壤固碳中的作用。结果表明，中期和长期围封都能显著增加植物地上生物量和土壤有机碳（SOC）含量。在不同的围封时期，AMF群落组成发生显著变化，随着围封时间的增加，Glomus的相对丰度显著增加，但Diversispora的相对丰度显著下降。中期围封显著增加了AMF的丰富度和香农-维纳指数。同时，围封还能显著提高菌丝密度（HLD）、球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）和土壤大团聚体（250-2000 μm）的比例，这些指标都对土壤碳固存有着积极的作用。结构方程模型显示：围封禁牧对HLD和AMF群落组成有积极影响，进而影响T-GRSP，而T-GRSP与SOC紧密相关。我们的研究结果表明，AMF对有机碳固存具有重要贡献，在高寒草原围封禁牧过程中应更多地关注AMF，尤其是在提高退化草地恢复效率的相关方面。

研究普遍认为当植物群落中的优势物种适口时，大型食草动物可以减少优势物种，并提高先前被抑制物种的比例。然而，这种观点可能并不总是成立的。我们在青藏高原开展了一项为期4年的牦牛放牧试验，追踪记录了期间轮牧和禁牧草地的植物群落组成。结果表明，在没有牦牛的情况下，植物群落由两个适口物种，即高山嵩草和针茅所主导，这与它们的小叶面积和快速生长策略有关。牦牛的出现显著抑制了针茅和超过一半的杂草，而高山嵩草的比例增加，成为绝对优势物种，这与大型食草动物抑制适口物种比例的观点相矛盾。年际间，轮牧草地的高山嵩草在干旱年份优势度下降，导致其他8个物种的优势度上升；禁牧草地高山嵩草的优势度在干旱年份显著下降，针茅和其他7种杂草的优势度显著增加。这些结果表明高山嵩草是耐牧的，但不耐旱，而其他8个物种是耐干旱的，但并不耐牧。群落水平，禁牧后演替引起的群落组成变化超过了干旱引起的变化，干旱倾向于导致群落物种更替，而放牧倾向于导致物种丰度变化。这些结论提醒牧场管理者，在衡量牲畜对植物群落组成的影响时，他们应该考虑当地的条件和气候变化，而不能简单地认为牲畜会抑制适口物种。

作为重要的陆地碳（C）库，脆弱敏感的西藏高寒草原在全球变化和过度放牧的影响下沙化问题日益突出。草地沙化可能会加剧地上植物群落和地下微生物群落的养分限制状态，进而影响高寒草原土壤C储量。土壤氮（N）和磷（P）作为植物生长和微生物代谢的重要养分来源，然而，目前对沙化过程中植物和土壤微生物群落受N和P限制情况及其作用机理仍不清楚。本研究利用生态酶化学计量的方法评估了高寒草原五个不同沙化阶段（包含未退化、轻度、中度、重度和极度沙化）下植物和土壤微生物的养分限制状态。研究结果表明:（1）土壤微生物代谢主要受C和P限制，随沙化程度的加深，植物N限制和微生物C限制有所加剧，微生物P限制得到缓解；（2）植物-土壤-微生物相互作用对微生物C和P限制有显著的影响, 解释度分别为72%和61%。具体而言，沙化通过调节土壤pH、土壤养分和植物N限制来影响微生物代谢限制；（3）微生物C限制进一步降低了微生物的C利用效率（CUE），从而不利于沙化土壤中有机C的保留。本研究揭示了在植物-微生物相互作用下的微生物代谢限制是影响土壤微生物CUE的关键驱动因素，并为推进微生物调节养分循环和C固存提供了新的见解。

水稻作为世界第一大粮食作物，在杂交制种中常遇到父母本花时不遇的问题，且母本的颖花关闭慢会导致种子发霉，影响品质。植物激素脱落酸（ABA）在植物响应非生物胁迫中起着至关重要的作用。前人研究表明，外源ABA能够促进颖花关闭，然而其分子机制以及内源脱落酸对颖花关闭的作用尚不清楚。本研究通过改变水稻OsNCED3和OsPYL1的表达水平，探究内源ABA水平的改变对颖花关闭时间的影响，以及ABA通过糖转运蛋白对颖花关闭的作用机理。结果表明，过表达OsNCED3能够提高颖花内源脱落酸水平，从而使颖花关闭比野生型提前5.91分钟，OsNCED3下调则使颖花关闭推迟5.08分钟；进一步发现OsPYL1能够调控内源脱落酸水平同时改变对ABA敏感性，从而使过表达和敲除该基因的颖花关闭时间分别提前9.84分钟和延迟12.78分钟，且导致敲除株系种子裂颖率提高至15.4%。通过qRT-PCR检测发现，ABA对颖花关闭的促进作用可能是通过信号通路下游糖转运蛋白的响应来完成的，且OsPYL1与OsSWEET4能够在细胞膜上发生相互作用。以上结果表明，脱落酸能够促进水稻颖花关闭，增强植物对ABA的敏感性会促进该效果，其分子机制主要与下游响应ABA信号通路的糖转运蛋白相关，特别是OsSWEET4。

十字花科蔬菜是重要的食用蔬菜，但在生长过程中极易受到害虫的影响。为了实现虫情测报和科学防治，需要对这些害虫进行实时准确的监测。目前，悬挂黄粘板是黄色趋向性蔬菜害虫监测和诱捕的常用方法。为了实现对粘虫板上蔬菜害虫的实时、低成本、智能化监测，我们建立了一个由智能摄像头、Web平台和部署在服务器上的害虫检测算法组成的智能监测系统。工作人员在系统平台上设置好摄像头的拍摄预置点和拍摄时间后，布置在田间的摄像头每天定点、定时自动采集多张黄粘板的图像。黄粘板上诱捕的害虫包括小菜蛾（Plutella xylostella)、黄曲条跳甲（Phyllotreta striolata）、蝇类（Muscidae）三种，它们的虫体小且易破损，增加了模型检测的难度。针对害虫体型小、易破损导致的识别效果差的问题，我们提出了基于改进Cascade R-CNN模型的蔬菜害虫智能检测算法来识别这三种目标害虫。该算法引入了重叠滑动窗口方法，使用改进的Res2Net网络作为骨干网络，同时采用递归特征金字塔网络作为特征融合网络。测试结果表明，该算法对黄粘板图像上的三种目标害虫取得了良好的检测效果，精确率分别为96.5%、92.2%和75.0%，召回率分别为96.6%、93.1%和74.7%，F₁为0.880。与其他算法相比，我们的算法在检测小目标害虫的能力上具有明显优势。为了准确获取图像上每天新增的害虫，我们提出了一种基于双阶段匹配的蔬菜害虫匹配计数算法，测试结果显示，该算法取得了与手工统计结果高度一致的害虫增长情况，平均误差仅2.2%。蔬菜害虫智能监测系统实现了蔬菜害虫监测的精准化、可视化和智能化，为农户防控害虫提供依据，具有重要意义。

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。

春季低温（LT）已成为制约小麦生长发育的主要非生物胁迫之一。为研究小麦籽粒发育对孕穗期低温胁迫的响应机制，进行了多种分析，包括孕穗期低温处理后小麦籽粒形态观察、淀粉合成酶活性测定以及直链淀粉和支链淀粉含量测定。此外，利用串联质谱标签技术（TMT）进行了蛋白质组学分析。结果表明，低温胁迫后小麦籽粒的饱满度下降。此外，蔗糖合酶（SuS, EC 2.4.1.13）和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase, EC 2.7.7.27）活性显著下降，导致直链淀粉和支链淀粉含量显著降低。通过蛋白质组学分析，共鉴定出509个差异表达蛋白（DEPs）。GO富集分析表明，分子功能中的营养储存库活性蛋白差异倍数最大，并且上调表达的贮藏蛋白（SSP）在籽粒对低温胁迫及后续伤害的响应中起着积极作用。KEGG富集分析表明，低温胁迫降低了蔗糖和淀粉代谢途径中蔗糖磷酸合成酶（SPS）、葡萄糖-1-磷酸腺苷转移酶（glgC)）和β-呋喃果糖苷酶（FFase）等DEPs的表达，从而影响了籽粒淀粉的合成。此外，在内质网途径的蛋白质加工中发现了许多热休克蛋白（HSPs），这些HSPs可以抵抗低温胁迫带来的一些损伤。这些研究结果为阐明春季低温胁迫后小麦产量形成的潜在机理提供了新的理论基础。

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。