业已证明，延迟播期显著影响小麦产量、产量构成因素和籽粒蛋白质含量。然而，延迟播期对小麦不同穗粒位粒数、粒重和蛋白质含量的影响尚不明确。本研究以冬小麦品种山农30为试验材料，在2019-2022年连续2个小麦生育季，分别设置10月8日（正常播期）和10月22日（延迟播期）2个播期，研究了小麦不同穗粒位粒数、粒重和蛋白质含量在播期间的差异。研究结果表明，延迟播期增加了13C同化物向穗部，尤其是顶部穗位和各小穗远端粒位的分配，进而提高了各穗位结实粒数，其中上部穗位增幅最高，基部和中部穗位次之。延迟播期对基部和中部穗位强势粒结实粒数均无显著影响，但显著提高了上部穗位强势粒结实粒数和各穗位弱势粒结实粒数。各穗粒位平均粒重在两播期间无显著差异，这主要与延迟播期后各穗粒位结实粒数的增幅与13C同化物分配量的增幅相近有关。延迟播期提高了单位面积粒数但籽粒氮素积累量保持不变，进而降低了籽粒蛋白质含量，其中基部穗位降幅最高，中部和顶部穗位次之，但蛋白质含量的降幅在强势粒和弱势粒之间并无显著差异。综上所述，播期延迟2周可通过增加顶部穗位和各穗位远端粒位结实粒数进而提高穗粒数和产量，但单位面积粒数的增加和氮素吸收量的不足导致了各穗粒位籽粒蛋白质含量的降低。
MYB转录因子的系统分析及LuMYB216在亚麻花花色苷生物合成调控中的作用
花色苷是影响植物颜色和营养品质的重要色素。MYBs在植物花色苷的合成和积累中起着重要作用。然而，MYB转录因子在亚麻花的花色苷合成中的调节作用尚不清楚。在本研究中，从亚麻基因组中共鉴定出402个MYB转录因子，这些MYB成员在15条染色体上分布不均。其中，R2R3-LuMYB成员被分为32个亚家族。实时荧光定量（qRT-PCR）分析显示，进化树相邻亚家族中的7个R2R3-LuMYB基因具有相似的表达模式，其中LuMYB216在不同颜色的花瓣中高度表达。此外，对LuMYB216在亚麻中进行基因编辑后，观察到突变体植物的花瓣颜色、花药颜色和种皮颜色明显浅于野生型植株。测定lumyb216突变体植株的花瓣和种皮的花色苷，发现含量较野生型显著降低。相关分析表明，LuMYB216与其上游调控因子bHLH30共表达，且显著正相关。本研究系统分析了亚麻中的MYB基因家族，为研究LuMYB216在亚麻花的花色苷合成中的调控奠定了基础。
过去几十年来，品种改良提高了小麦籽粒产量和氮肥利用效率，因此，21世纪长江流域小麦品种的籽粒产量和氮肥利用效率均高于先前的品种。但更高籽粒产量和氮肥利用效率的性状和机制还不清楚。为了探索这些新品种更高的籽粒产量和氮肥利用效率机制。本研究于2016-2019年连续3个生长季选择21个当地小麦品种进行栽培。三年度籽粒产量和氮肥利用效率均呈显著正相关关系。这些品种被分为高产高效、中产中效和低产低效类型（分别缩写为HH、MM和LL）。HH类型具有显著高的籽粒产量和氮肥利用效率。高产是由于通过高分蘖成穗率增加了有效穗数以及高花后单茎生物量增加了单穗产量。与其他类型相比，HH具有更强的花后叶面积持绿能力和更高的剑叶净光合速率。更高的花前氮素积累量增加了花前单茎氮素积累，包括茎鞘、叶片和单位叶面积，并且提高了氮肥吸收效率，这也是氮肥利用效率提高的主要原因。此外，分蘖成穗率与单茎氮素积累量、单位叶面积氮素积累量、叶片持绿能力和剑叶净光合速率均显著相关，表明，提升分蘖成穗率促进了氮素吸收、叶片氮素积累量和光合能力，从而实现籽粒产量和氮肥利用效率的协同提升。因此，分蘖成穗率被认为是一个可以用来品种选育和管理，以提高农业效率和可持续性的重要核心指标。
陆地棉是世界上最重要的纤维作物。株高作为植物株型的重要组成部分，影响着作物的种植模式、产量和经济系数。前期研究中，我们分离并鉴定了一个棉花HD-ZIP基因（GhHB12），该基因调控棉花的非生物和生物胁迫应答反应和生长发育过程。在本研究中，我们证明GhHB12基因受生长素诱导表达，过表达GhHB12基因能激活HY5、ATH1和HAT4基因的表达，抑制生长素的时空分布、极性运输和信号传导，并改变细胞壁扩张相关基因的表达，最终抑制棉花株高。这些结果表明，GhHB12可以通过影响生长素的信号传导和细胞壁的扩展来调节棉花株高。
株型和叶色是棉花纤维产量的重要影响因素。本研究基于遗传分析、茎秆石蜡切片和植物激素处理方法，发现棉花矮红株突变体（DR）是一个赤霉素敏感型突变体，由一个单显性基因位点突变引起，将其命名为GhDR。通过BSA-seq结合靶向测序基因型检测（GBTS）方法将控制突变性状基因定位在A09 染色体约197 kb的候选区间内，包含 25 个注释基因。基于候选基因的注释信息，及其在突变体和正常植株之间的序列和表达差异，GH_A09G2280基因被认为是控制矮红突变体表型的最佳候选基因。在DR突变体GhDR/GH_A09G2280基因编码区发现了一个2 bp的缺失，导致GhDR基因产生移码突变，蛋白翻译提前终止。GhDR是拟南芥AtBBX24的同源基因，编码B-box锌指蛋白。移码缺失导致GhDR 的C末端缺失了核定位结构域和VP结构域，并改变了其亚细胞定位结果。比较转录组分析表明，在DR突变体中，参与赤霉素生物合成和信号转导的关键基因下调表达，而与赤霉素降解和花青素生物合成相关基因上调表达。本研究初步揭示了GhDR基因同时调控棉花株型和花青素积累的潜在分子机制。
与其他器官相比，Bt转基因棉棉铃中杀虫蛋白含量最低。该文研究了盛花期喷施氨基酸对棉铃Bt蛋白浓度和产量形成的影响、相关的蛋白质合成和碳水化合物转化机制。2017-2018年棉花生长季节，以2个陆地棉品种（杂交种泗抗3号和常规种泗抗1号）为试验材料，设置三个处理（即CK，对照；LA1，组成Bt蛋白的5种主要氨基酸；LA2，21种氨基酸）于盛花期喷施棉铃。结果表明，棉铃Bt蛋白浓度提高5.2%-16.4%，籽棉产量提高5.5%-11.3%，2个氨基酸处理间没有差异。此外，由于氨基酸的应用，棉铃游离氨基酸和可溶性蛋白含量、谷氨酸丙酮酸转氨酶（GPT）和谷氨酸草酰乙酸转氨酶（GOT）活性、葡萄糖和果糖含量、可溶性酸性转化酶（SAI）活性均有所增加。同时发现，棉铃Bt蛋白含量、铃数增长量和铃重与碳氮代谢密切相关，Bt蛋白含量与游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量呈显著以上水平线性正相关。花后15-25天，铃数增长量与GPT活性、GOT活性呈显著以上水平线性正相关。花后55-65日铃重与SAI活性呈显著以上水平线性正相关。这些结果表明，氨基酸的应用促进了棉铃蛋白质合成和碳水化合物转化，从而提高了棉铃Bt蛋白浓度和皮棉产量。
玉米作为我国第一大粮食作物，可用于人类食品、动物饲料，工业燃料等领域，是重要的经济和粮食作物。玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）引发的玉米大斑病（Northern corn leaf blight， NCLB）是严重威胁玉米粮食安全的重要植物病原真菌。该病菌在侵染过程中需要借助于特殊的侵染结构-附着胞。利用膨压和物理机械力穿透寄主植物表皮，完成其侵染过程。虽然，实验室前期已经证实玉米大斑病菌在应对基因损伤胁迫时，通过激活ATR介导的S期检验点，关闭附着胞介导的侵染寄主的能力，同时促进黑色素合成进行自我保护。但是，在响应DNA损伤应激反应中是否还存在其他的调控途径尚未明确。为解析该调控过程，本研究利用DNA损伤药物羟基脲（HU）处理玉米大斑病菌分生孢子并进行转录组测序。通过对转录组数据中显著差异基因进行注释聚类分析，qPCR表达模式分析，经典分子生物学验证以及生物信息学分析，最终鉴定到一些列基因参与DNA损伤应激反应。结果显示，玉米大斑病菌在应对DNA损伤胁迫时，大量次级代谢和黑色素生物合成相关基因在附着胞形成过程中被阻断。次级代谢生物合成基因包括醇脱氢酶类、多铜氧化酶、ABC蛋白转运家族、细胞色素P450和含FAD结构域的单加氧酶等植物病原体感染有关的基因。此外，研究发现一系列细胞自噬基因在HU处理后显著上调。其中包括StATG3、StATG4、StATG5、StATG7和StATG16等细胞自噬基因。并且研究结果表明该细胞自噬调控途径受到ATR介导的S期检查点调控。因此，本研究首次提出玉米大斑病菌在应对基因损伤胁迫时，关闭附着胞侵染寄主的能力，同时激活ATR介导的S期检验点促进细胞自噬的发生，这可能是除黑色素外的另一种自我保护机制，并且该调控过程在进化过程中是保守的。
土壤微生物在氮转化过程中具有很重要的作用。本实验的目的是研究根际增氧方式处理后水稻根际土壤氮转化功能基因（硝化、反硝化以及固氮基因）丰度和关键酶（脲酶、蛋白酶、氨氧化酶、硝酸还原酶以及亚硝酸还原酶）活性变化。试验设计三种增氧方式（长淹处理：又称厌氧灌溉，水稻整个生育期保持3-5 cm水层；长淹增氧处理：种植方式同长淹。水稻种植之前，在土培盆中埋入打过孔的PVC管并接到增气泵上。首次通气2小时，此后每天间隔2小时通气10分钟（由计时器控制）；干湿交替处理：又称好氧灌溉，自浅水层自然落干到土壤水势达-15 kPa 时，灌水 1~2 cm，再自然落干至土壤水势为-15 kPa，再上浅层水，如此循环），研究水稻主要生育期（分蘖期、齐穗期和成熟期）根际土壤氮转化功能基因丰度和关键酶活性变化，并分析各微生物活性指标间的相关性。结果表明，各处理水稻根际土壤氮转化功能基因丰度和关键酶活性均以齐穗期最高。增氧（长淹增氧和干湿交替处理）后水稻根际土壤硝化功能基因、固氮基因丰度增加、反硝化功能基因丰度降低；脲酶、蛋白酶和氨氧化酶活性提高，硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性降低，干湿交替处理尤其明显。干湿交替处理后水稻整个生育期根际土壤氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）amoA基因以及固氮基因丰度的平均值分别是长淹处理的2.87、5.75和2.97倍，反硝化功能基因nirS, nirK丰度分别比长淹处理减少73.61%和84.41%；脲酶、蛋白酶和氨氧化酶活性分别比长淹处理增加1.13、0.51和0.72倍，硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性分别比长淹处理减少10.30%和36.48%。相关分析结果显示：硝化功能基因和固氮基因丰度与脲酶、蛋白酶和氨氧化酶活性呈极显著正相关；反硝化功能基因丰度与硝酸还原酶活性呈极显著正相关。上述指标和土壤微生物碳、微生物氮含量均呈正相关。综上，水稻根际土壤氮转化相关的微生物活性在齐穗期最高。增氧可以提高大多数氮素转化微生物活性和土壤微生物氮含量，从而促进水稻根际土壤氮素的转化。
根结线虫病是农业生产上的毁灭性病害，每年造成巨大的经济损失。南方根结线虫是一种寄生范围广、危害严重、防治困难的根结线虫，其防治主要依赖化学农药，不仅污染环境、危害人类健康，而且大大增加线虫的抗药性。解析根结线虫的致害分子机制，对于制定环保、经济、高效的防治策略具有重要研究价值。研究发现，根结线虫在寄生过程由食道腺表达、通过口针分泌出许多效应子，在线虫侵染和寄生阶段发挥重要作用。不同种类效应子与寄主植物之间产生错综复杂的相互作用，功能机制有待深入解析。在本研究中，我们鉴定了一种新的南方根结线虫效应子Minc03329，对氨基酸序列分析发现，其包含用于分泌的信号肽序列和一个C型凝集素结构域。酵母信号序列捕获实验表明Minc03329的信号肽是有功能的，具有分泌功能；原位杂交实验结果表明Minc03329在南方根结线虫亚腹食道腺中特异表达；实时荧光定量PCR结果证实 Minc03329 在线虫寄生初期表达量显著升高；病毒介导的基因沉默干扰线虫 Minc03329 表达，显著降低了南方根结线虫的致病性；相反，Minc03329转基因拟南芥接种南方根结线虫后根结数和卵块数显著增加，表明效应子Minc03329在植物细胞中表达，可以显著增加植物对南方根结线虫的敏感性；Minc03329 在本氏烟草叶片细胞中瞬时表达能抑制由小鼠促凋亡蛋白BAX引发的细胞程序性死亡；通过对Minc03329转基因拟南芥和野生型拟南芥进行转录组数据比较分析，发现Minc03329转基因拟南芥中许多防御相关基因表达显着下调；此外，一些差异表达基因可能参与了南方根结线虫摄食位点的形成，但是其分子机制有待深入解析。本研究是在揭示凝集素效应子MiCTL1功能机制后，解析的第二个南方根结线虫凝集素类效应子的功能。验证了凝集素类效应子在线虫与植物互作过程通过抑制植物免疫反应，帮助线虫寄生的分子机制。研究结果为揭示根结线虫致病分子机理，以及根结线虫防治分子靶标利用提供了重要理论依据。
植物叶绿素生物合成和叶绿体发育是两个受外源和内源因子调控的极其复杂过程。在本研究中，我们鉴定了一个正调控水稻叶绿素生物合成和叶绿体发育的还原异构酶基因OsDXR。OsDXR基因敲除突变体表现为白化致死表型，不能完成整个生命周期。OsDXR在水稻叶片中高表达，亚细胞定位表明OsDXR是一种叶绿体蛋白。与野生型相比，在OsDXR敲除突变体中许多参与叶绿素生物合成和叶绿体发育的基因表达存在差异。我们发现在OsDXR敲除突变体中叶绿体基因ndhA-1019和rpl2-1的RNA编辑效率显著降低。此外，酵母双杂交和双分子荧光互补实验证实，OsDXR与RNA编辑因子OsMORF1有相互作用。我们证实质体2-C-甲基-去甲三醇-4-磷酸途径的破坏导致叶绿体发育和叶绿体基因的RNA编辑存在缺陷。
非洲猪瘟在我国爆发，给我国养殖业带来巨大的经济损失，目前无可用的商业化疫苗和药物，其相关研究限定于在高等级生物安全实验室中完成，生物安全防护中消毒剂的合理使用尤为重要。MICRO-CHEM PLUS（MCP）作为一种复合型季铵盐类消毒剂在高等级生物安全实验室广泛使用，而针对非洲猪瘟病毒（African swine fever Virus，ASFV）的灭活效果未见相关报道。本文我们探究不同病毒载量、不同消毒剂浓度、不同作用时间及不同作用温度对于灭活非洲猪瘟病毒效果的影响。研究结果表明高病毒载量需要更高浓度的MCP才能将ASFV完全灭活，较低浓度的MCP需要延长作用时间才能达到完全灭活ASFV的效果，不同的作用温度对于MCP灭活ASFV的效果无影响。应用干雾消毒机将5%MCP进行房间喷雾消毒，当浓度达到0.06L/m3，用ASFV、大肠杆菌和金色葡萄球菌作为生物指示剂，可以达到终末消毒效果，但对于枯草芽孢杆菌作为生物指示剂还有部分活菌残留；当浓度为0.03L/m3时，对于大肠杆菌或金黄色葡萄球菌作为生物指示剂，也可以达到了终末消毒效果。该研究为在特定环境中合理使用 MCP 提供了科学依据，可以用于操作ASFV的高等级生物安全实验室的消毒以及猪场非洲猪瘟感染的预防。
FgGyp8通过调节FgSnc1介导的分泌囊泡与质膜融合影响禾谷镰刀菌的生长发育和致病性
禾谷镰刀菌是一种重要的植物病原真菌，可引起小麦、大麦等多种禾谷类农作物致病及减产。模式真菌酿酒酵母中Gyp8蛋白能水解GTP激活态的Ypt1（Rab1）。然而，在植物病原真菌中Gyp8同源蛋白的功能仍然是未知的。本研究从遗传学和病理学的角度对禾谷镰刀菌中Gyp8同源蛋白FgGyp8的功能进行研究。通过基因敲除和表型分析，我们发现FgGyp8是禾谷镰刀菌营养菌丝生长所必需的。突变体ΔFggyp8的分生孢子产量、大小及隔膜数与野生型PH-1相比都显著下降。进一步发现FgGyp8对禾谷镰刀菌小麦胚芽鞘及麦穗的致病性起重要作用。FgGyp8包含有一个保守TBC（Tre2-Bub2-Cdc16）结构域，结构域缺失结果表明，FgGyp8的TBC结构域、C末端和N末端对其生物学功能均有重要调控作用。体外水解酶活性实验结果显示FgGyp8是FgRab1的GTP酶激活蛋白（GAP，GTPase-activating protein）。此外，FgGyp8对FgSnc1蛋白介导的分泌囊泡与质膜的融合过程是必需的。最后，我们发现FgGyp8与禾谷镰刀菌FgRab1的另一个GAP FgGyp1存在功能冗余。综上所述，本研究表明FgGyp8作为FgRab1的GAP，是禾谷镰刀菌营养菌丝生长、分生孢子形态建成、致病性所必需的。
在获得高产的同时改善土壤质量是农业生产的主要挑战。小麦（Triticum aestivum L.）–玉米（Zea mays L.）轮作（W–M）是黄淮海平原的主要种植模式，对保障中国粮食安全具有重要意义。然而，由于长期、集中、连续栽培，W–M轮作系统土壤质量正在退化。我们推测在W–M轮作系统中引入豆科作物可能是改善土壤质量的有效途径，本研究旨在验证这一假设，并探索小麦–花生（Arachis hypogaea L.）轮作（W–P）和小麦轮作玉米/花生间作（W–M/P）的高效种植系统，以实现黄淮海平原农业的高效生产。研究以传统的W–M轮作为对照，基于3年定位试验，系统研究了作物产量、净收益、土壤微生物和土壤碳库特征。结果表明：与W–M相比，W–P和W–M/P处理显著提高了小麦产量（分别提升382.5–579.0和179.8–513.1 kg ha–1）和净收益（分别提高58.2和70.4%）；在0 ~20 cm土层，W–M/P和W–M土壤有机碳储量比W–P分别增加了25.46–31.03%和14.47–27.64%；W–M/P改善了土壤活性碳组分，其中，20–40 cm土层的潜在可矿化碳、10–40 cm土层的微生物量碳和10–20 cm土层的可溶性有机碳的敏感指数分别达31.5%、96.5–157.2%和17.8%；细菌群落组成和功能随土壤深度和种植系统的不同而变化，W–M/P和W–M在0–20和20–40 cm土层分别具有相似的细菌群落组成和功能；与W–P相比，W–M的10–20 cm土层和W–M/P的0–20 cm土层具有较高的移动元件（contains mobile elements）和耐胁迫（stress tolerant）功能基因丰度、较低的潜在致病（potentially pathogenic）基因丰度；土壤有机碳和微生物量碳是影响土壤细菌群落的主要因素，其含量与Sphingomonadales和Gemmatimonadales正相关、与Blastocatellales负相关；作物有机物料输入是影响土壤有机碳和微生物群落变化的主要因素，并反馈作用于作物产量。综上，与传统的W–M系统相比，W–M/P系统可提高作物产量、净收益，改善土壤有机碳库，在设计高产种植系统时应考虑植物-土壤-微生物的相互作用。
茶是世界上最受欢迎的非酒精饮料之一。游离氨基酸，尤其是茶氨酸，是茶汤鲜味的主要组成。然而，关于茶树氨基酸含量变异的遗传基础仍不清晰。因此，基于靶向代谢组学的方法，本研究连续两年检测了174份茶树种质嫩叶的游离氨基酸含量，并通过转录组分析获得了这些种质的基因型。基于代谢表型和基因型，通过全基因组关联研究研究影响茶树鲜叶游离氨基酸含量变异的位点。本研究鉴定到69个-log10 (P-value) 大于 5的位点。功能注释的结果分析显示，支链氨基酸转移酶、谷氨酰胺合成酶、硝酸盐转运蛋白和谷氨酸脱羧酶均可能在氨基酸代谢的过程中发挥重要作用。因此，本研究从中选择了两个显著的位点：谷氨酰胺合成酶（Glu1，P=3.71×10-4；Arg1，P=4.61×10-5）和支链氨基酸转移酶（Val1，P=4.67×10-5；I_Leu1，P=3.56×10-6）。对CsGS和CsBCAT进行基因型分析，选择CsGS的两个等位基因（CsGS-L、CsGS-H）和CsBCAT的两个等位基因（CsBCAT-L、CsBCAT-H）进行功能验证。CsGS-L和CsGS-H过表达提高了转基因植株中的谷氨酸和精氨酸含量；CsBCAT-L和CsBCAT-H过表达促进了缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸的积累。体外酶活性分析发现SNP1054对CsGS催化谷氨酸生成谷氨酰胺的酶活性具有重要影响。此外，CsGS-L和CsGS-H差异调控谷氨酰胺的积累，CsBCAT-L和CsBCAT-H差异调控支链氨基酸的积累。综上所述，本研究的结果将为茶树氨基酸含量变异的遗传基础解析提供新的认识，并为鉴定优质基因以提高茶树氨基酸含量提供理论依据。
植物的单性花可以有效促进异交，研究单性花的形成和调控机制对于理解植物性别决定过程有重要意义，也为研究者和农业生产者利用杂种优势提供便利。在黄瓜杂交制种过程中，将只开雌花的株系种植于只开雄花的株系周围，可以显著降低制种成本。筛选更多不同基因背景的只开雄花的材料，将增加可用于育种的种质资源。我们基于前期构建的EMS诱变自交系材料“406”的突变体库，发现了一个新的只开雄花的突变体。遗传分析、全基因组重测序和分子标记辅助验证表明，ACS11基因上发生的异义突变第301位丝氨酸（Ser）变为苯丙氨酸（Phe）导致全雄株的产生。体外酶活性测定表明，此突变导致酶活性完全丧失。本研究为黄瓜雄性亲本选育提供了新的种质资源，并为 ACS 酶的催化机理提供了新的认识。
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。
肌纤维是骨骼肌的主要组成部分，由肌管成熟形成。在早期发育过程中，骨骼肌卫星细胞（SSCs）增殖为成肌细胞，随后成肌细胞经历分化和融合形成肌管。然而，从SSCs到肌管转化过渡机制仍不清晰。因此，本研究采用了RNA-seq和DIA技术对山羊肌卫星细胞、成肌细胞（分化2天）和肌管（分化10天）进行了转录组和蛋白组测序。首先，对两个组学分别进行了差异分析，转录组中共鉴定到5785个差异基因，蛋白组中共鉴定到2946个差异蛋白。蛋白质组分析发现SLMAP和STOM可能与肌管的形成有关。沉默SLMAP后，成肌标记基因MyoD的明显上调（P<0.01）和肌管标记基因MyoG和Myosin7明显下调（P<0.01），但Desmin的表达水平没有变化；沉默STOM后，成肌标记基因MyoD的明显上调（P<0.01）和肌管标记基因MyoG、Myosin7和Desmin均明显下调（P<0.01）。在更严格的差异分析条件下（差异蛋白|log2(FC)|>1.2；差异基因|log2(FC)|>2)）整合两个组学数据发现，在肌卫星细胞和成肌细胞比较组中，18个因子呈正相关，37个因子呈负相关；在成肌细胞和肌管比较组中，31个因子呈正相关，10个因子呈负相关。这些因子的GO分析表明，从肌卫星细胞到成肌细胞转变时，分化和迁移相关的因子SVIL、ENSCHIG00000026624（AQP1）、SERPINE1上调，同时伴随着细胞凋亡。在成肌细胞到肌管转变时，与细胞粘附和信号转导有关的候选因子在肌管中高度表达，CCN2、TGFB1、MYL2和MYL4被确定为成肌细胞和肌管比较组的关键候选因子。综上，本研究从转录组和蛋白组中筛选到了可能影响肌卫星细胞到成肌细胞，再到肌管转变的关键因子，对肌肉早期发育或损伤后再生过程中肌管形成提供新的解析。
外源基因在转基因动物和细胞中稳定、高效的表达，对于基因功能的研究和生物反应器的建立至关重要。动物基因组中的友好基因座能使外源基因高效稳定的表达且无副作用，但目前猪基因组中可供外源基因安全、高效定点整合的基因座相对较少，限制了多转基因猪的研究和发展。本研究提出了一种将猪I型胶原α1链（collagen type I alpha 1 chain，COL1A1）基因座作为友好基因座表达外源基因的新策略。利用CRISPOR软件设计了一对靶向COL1A1基因终止密码子的sgRNA，并连接到CRISPR/Cas9表达载体pX330中；同时合成了一个不含启动子、左右同源臂各长为900 bp的2A-GFP供体载体，然后共转染猪肾上皮细胞（porcine kidney epithelial，PK15)，胎儿成纤维细胞（porcine embryonic fibroblast，PEF）以及回肠上皮细胞（porcine intestinal epithelial，IPI-2I）3种细胞。电转染48 h后观察3种细胞的荧光情况，72 h后通过流式细胞术分选绿色荧光蛋白阳性的细胞，并通过荧光定量、蛋白质印记、转录组测序和CCK8实验在不同水平上评估COL1A1基因作为猪基因组外源基因定点整合位点的安全性。结果表明，共转染sgRNA和供体载体之后，可以分别在猪3种不同细胞中观察到绿色荧光，说明同源重组介导的定点整合系统可以在猪基因组中很好的发挥作用。qPCR结果显示，GFP敲入对3种细胞COL1A1基因mRNA的表达并无显著影响（PK15、PEF和IPI-2I细胞中的P值分别为0.29、0.66和0.20）。同样，蛋白质印记结果显示，GFP阳性细胞与野生型细胞COL1A1蛋白的表达并无显著差异（PK15、PEF和IPI-2I细胞中的P值分别为0.64、0.48和0.80)。转录组测序结果显示，GFP阳性PEF细胞与野生型PEF细胞的转录组显著正相关（P<2.2e-16），表明GFP敲入没有改变内源性基因的整体表达。CCK8实验表明，GFP敲入对PK15细胞增殖并无显著影响（24 h，48 h，72 h，96 h，120 h的P值分别为0.31，0.96，0.24，0.17和0.38）。上述结果表明，COL1A1基因可作为猪基因组中外源基因定点整合的友好基因座，可广泛应用于家畜育种和生物医学模型的建立。本研究首次鉴定出了COL1A1基因可以作为猪基因组中的友好基因座。
本研究建立了叶柄长度检测方法，并对EMS诱变冀黄13获得的高光效新种质M657为材料，于2017-2018年度在北方、黄淮、南方共7个地点进行表型鉴定。与冀黄13相比，M657在北方春、黄淮海夏及南方夏种植时矮化、叶柄短表型稳定，M657株高与叶柄长度显著降低，有效分枝数增加，生育期延长2-7 d，单株粒重、百粒重下降；4个短叶柄新品系的选育为大豆株型改良提供了重要的亲本种质，同时证明了利用矮杆短叶柄新种质M657理想株型为耐密、高产大豆新品种的培育的可行性。
为了研究软腐病的抗性基因，我们筛选出了一份易感软腐病大白菜A03、一份抗软腐病小白菜华冠以及一份抗软腐病突变体sr。本研究以感病大白菜A03与抗软腐病小白菜华冠为亲本进行杂交，获得F2代分离群体来定位大白菜抗软腐病数量性状位点（QTLs）。利用构建的高密度遗传图谱检测到3个QTL位点，共包含166个基因。基于已有的转录组数据，在大白菜受Pc侵染的重要防御调控期，我们对这166个基因在感病大白菜A03和抗病突变体sr内的表达量进行了分析，共筛选出6个候选基因与白菜软腐病防御反应相关。其中，基因TIFY10B (JAZ2，BraA07g038660.3C) 位于A07连锁群的主效QTL位点DRQTL-3上，推测可能是白菜软腐病防御机制中起主效作用的关键基因之一。本研究为进一步研究白菜类作物中软腐病抗性机理奠定了基础。
本研究以扬麦18为背景构建的四种不同Glu-A1、Glu-D1位点缺失近等基因系为材料，观察了蛋白体发育的形态学特征、测定了蛋白组分和面团特性指标。结果表明，HMW-GS亚基缺失造成了蛋白体发育进程延迟。花后10天开始，HMW-GS缺失系表现为蛋白体发育延迟、体积增长减缓，随着花后时间增加差异减小；至花后25天(胚乳发育中后期)，四种近等基因系蛋白体发育状况已无明显差异。与野生型和Glu-A1位点缺失类型相比，Glu-D1位点缺失和Glu-A1、Glu-D1双缺失类型的高/低分子量谷蛋白比值、谷蛋白大聚合体含量、揉混仪参数以及拉伸仪参数降低，醇溶蛋白/谷蛋白比例升高；Glu-D1位点缺失后面团强度和延展性显著降低。本研究全面分析了HMW-GS缺失影响蛋白体发育、蛋白性状和面团特性的效应，为Glu-D1位点缺失种质在弱筋小麦品质改良中的应用提供了理论支撑，并提供了改良饼干、蛋糕、南方馒头和酿酒等原料弱筋小麦品质的新途径。
通过2年定位试验研究不同玉米-豆科间套作模式下（玉米-大豆带状套作、玉米-花生带状间作、玉米净作、大豆净作和花生净作）作物氮素吸收与根系分布、豆科结瘤和土壤氮素有效性之间的关系。结果表明：与净作相比，间套作显著降低了单季作物的单位面积吸氮量，但玉米-大豆套作和玉米-花生间作的系统总吸氮量分别增加31.7-45.4%和7.4-12.2%。间套作显著增加了玉米和大豆的单株氮素吸收量，与净作相比分别增加61.6%和31.8%，间作花生的单株吸氮量较净作降低46.6%。间套作系统中玉米和大豆的根系呈现不对称性分布，其根长密度和根表面密度显著高于相应单作。间作花生受竞争抑制，其根表面密度显著低于相应单作。与净作相比，套作大豆的根瘤数量和根瘤鲜重显著增加，间作花生根瘤数和根瘤鲜重则显著降低。间套作显著提高了玉米和大豆的土壤酶活性（蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶）和土壤有效氮含量，但降低了花生的土壤酶和土壤有效氮含量。玉米-大豆带状套作系统比玉米-花生带状间作系统更有利于氮素吸收，玉米与豆科间套作可以促进玉米对氮素的吸收，从而降低氮肥用量，提高农业可持续性。
之前研究表明活性氧（reactive oxygen species，ROS）在棉铃虫滞育蛹脑中通过调节独特的胰岛素信号通路转导机制来促进滞育。然而，滞育蛹脑中ROS的来源及调控滞育的机制尚不清楚。本研究的结果显示，滞育蛹脑中积累了高水平的线粒体ROS和总ROS，说明线粒体是滞育蛹脑中ROS的主要来源。另外，注射葡萄糖代谢抑制剂2-脱氧-D-葡萄糖可通过提高非滞育蛹脑中线粒体ROS的水平进而延迟蛹的发育。注射代谢物混合物到滞育蛹中可以降低线粒体ROS的水平进而逆转滞育的进程。进一步的研究显示，线粒体ROS可以激活HSP60的表达和活性，进而促进HSP60/Lon复合物的稳定性，从而降解线粒体转录因子A和降低线粒体活性或生成。因此，本研究阐明了ROS通过降低线粒体活性而促进滞育或寿命延长的有益作用。
OVATE家族蛋白（OFPs）是一类植物中特有的调控生长发育的蛋白，在一些物种中已经被研究报道，但在黄瓜中的生物学功能还不清楚。我们在黄瓜中鉴定出19个CsOFPs。这些基因在黄瓜的7条染色体上均有分布。大多数在生殖器官中有表达，但表达模式具有差异性。在拟南芥中异源过表达CsOFP12-16c导致果实变短，末端钝圆。以上研究表明CsOFP12-16c在拟南芥中调节角果的发育，在黄瓜中可能参与了果实形状的调控。
