番茄斑萎病毒（tomato spotted wilt virus, TSWV）是危害最严重的植物负义RNA病毒之一，能够侵染超过80个科的1000多种植物，并经由蓟马以持久增殖型方式传播。该病毒侵染可导致多种蔬菜和花卉作物严重发病并造成显著产量损失，对全球粮食安全构成持续威胁，因此亟需建立高效的抗病毒药剂筛选平台，对保障作物健康和粮食安全具有重要意义。携带报告基因的病毒反向遗传学体系可为抗病毒药剂筛选提供高效、简便、高通量的技术体系。目前，已有的TSWV反向遗传学体系需要将病毒编码的核衣壳蛋白（N）、RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp或L）、病毒全长基因组RNA以及病毒沉默抑制子等多组分在同一植物细胞中共递送和共表达，操作繁琐且病毒侵染效率较低。本研究通过系列方法优化，在无病毒RNA沉默抑制子的条件下共表达TSWV的SR_(+)eGFP复制子与L_(+)opt基因组，成功构建了一种简化的TSWV微型复制子反向遗传学体系。基于该体系，本研究首先明确了运动蛋白NSm与M_(-)opt基因组均能显著增强TSWV微型复制子的复制效率及其细胞间运动能力，进一步构建了串联表达载体SR_(+)eGFP-M_(-)opt，最终创建了一套双载体驱动的TSWV反向遗传学新体系。值得注意的是，该系统在不依赖任何RNA沉默抑制子的情况下，实现了病毒100%的系统性侵染效率，这在植物负链RNA病毒的反向遗传学研究中尚属首次。基于TSWV微型复制子报告体系，建立了农杆菌浸润介导的半叶法抗病毒剂筛选技术平台。鉴定出6种具有潜在抗TSWV活性的药剂，包括利巴韦林、宁南霉素、壳寡糖、纤维二糖、印楝素和硫酸铜。选择利巴韦林作为抗病毒候选药剂，并进一步评估了该药剂对TSWV微型复制子浸润和毒源机械摩擦接种植物均具有显著地抗病毒作用。本研究建立的TSWV微型复制子系体系可用于大规模筛选抗病毒药剂，可在2天内通过SR_(+)eGFP-M_(-)opt报告载体的eGFP荧光来判断候选药剂的抗病毒效果。本研究不仅为植物负链RNA病毒的基因功能研究提供了一套新的反向遗传学操作工具，也为高通量筛选抗病毒药剂提供了高效、实用的技术平台。

茎基腐病（FCR）是由镰刀菌引起的一种土传病害，对全球小麦生产构成了威胁。本研究利用299份小麦品种/品系构成的自然群体进行全基因组关联分析（GWAS），并结合重组自交系（RIL）群体构建的混池进行外显子捕获测序（BSE-Seq），鉴定了小麦抗FCR的数量性状位点（QTL）。表型评价发现5个小麦品种具有与抗性对照品种Sunco相当的抗性水平。通过GWAS分析，在染色体1B、2B、2D、4A、5D、6D、7A、7B和7D上定位到14个QTL，其表型贡献率为3.73-6.64%。其中，位于7A染色体上一个主效QTL（Qfcr.caas.7A-2）在所有重复鉴定中均可稳定检测到。BSE-Seq分析进一步证实了7A染色体存在抗FCR位点，其相关SNP区域涵盖了Qfcr.caas.7A-2区间。在该区间内，通过表达谱和系统发育树分析，鉴定到一个候选基因TraesCS7A02G535100.1（编码一个RGA5-like蛋白）。针对Qfcr.caas.7A-2位点成功开发并验证了两个竞争性等位基因特异性PCR（KASP）标记KASP-7079和KASP-3538。这些发现为阐明小麦抗FCR遗传机制提供了有价值的参考，并为抗FCR育种提供了宝贵抗性资源和分子标记。

内生菌普遍存在于植物中，对植物的生长发育起着重要作用。本研究将禾草内生真菌Epichloë bromicola菌株WBE1人工接种到野生大麦（天然宿主Hordeum brevisubulatum）和栽培大麦（非天然宿主Hordeum vulgare）体内，构建了内生真菌-野大麦共生体和内生真菌-大麦共生体，测定了天然宿主和非天然宿主的胼胝质、木质素、细胞死亡率、早期信号分子、第二信使内源信号分子等生理性状对内生真菌WBE1定殖后的响应，以及不同定殖时期差异基因的表达模式。研究结果表明，E. bromicola菌株WBE1在野生大麦和栽培大麦体内的定殖成功率分别为 54.21%和9.91%。人工接种内生真菌刺激了两种宿主植物的胼胝质含量、木质素含量的累积和细胞死亡率，但栽培大麦的反应较野生大麦更强烈。内生真菌的侵染诱导了早期信号分子的表达，诱导了两种宿主的O₂^- 产生速率以及 H₂O₂和NO的累积。在侵染早期，栽培大麦的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）活性在侵染后第2天和第4天分别比野生大麦提高12.24%和54.60%。转录组学分析显示，与野生大麦相比，栽培大麦触发了更早、更有针对性的防御反应，涉及抗性相关次生代谢物生物合成和关键信号分子的基因在不同阶段特异性上调，而与氧脂素生物合成、脂质氧化、细胞对环境刺激的反应、氧化还原酶活性和血红素结合相关的基因下调表达。本研究结果表明，禾草内生真菌E. bromicola侵染能有效地诱导栽培大麦增强早期防御反应，与天然宿主野生大麦相比，内生真菌对非天然宿主栽培大麦防御反应的诱导作用更强烈且更迅速。

猕猴桃细菌性溃疡病（Kiwifruit bacterial canker，KBC）是由丁香假单胞菌猕猴桃致病变种（Pseudomonas syringae pv. actinidiae，Psa）引起的毁灭性病害，严重威胁猕猴桃产业的发展。Ⅲ型分泌系统（Type III secretion system，T3SS）是Psa关键的毒力因子，然而，其表达调控的分子机制仍不完全清楚。多粘菌素B1能够显著抑制Psa中T3SS相关基因的表达，但其作用机制尚未阐明。环二鸟苷酸（cyclic diguanosine monophosphate，c-di-GMP）是细菌中重要的第二信使，主要由含GGDEF结构域的二鸟苷酸环化酶（diguanylate cyclase，DGC）合成。本研究以Psa M228菌株为研究对象，旨在鉴定T3SS的调控因子，解析多粘菌素B抑制T3SS表达的分子机制。本研究筛选并鉴定了Psa中的GGDEF结构域蛋白PSA_1379（命名为WspR）。结构域分析显示，WspR由N端的REC结构域和C端的GGDEF结构域组成。体外酶活检测表明，WspR具有DGC活性，能够催化c-di-GMP的合成。基于对wspR基因的缺失、回补及表型分析，发现WspR负调控Psa的T3SS基因表达和致病能力。进一步研究发现，多粘菌素B能够显著诱导wspR的表达，提高胞内c-di-GMP水平，并通过WspR抑制T3SS相关基因的转录。通过细菌双杂交、GST pull-down 和细胞内共定位分析，发现WspR可与TetR家族转录调控因子PsrA互作。启动子活性、凝胶阻滞（EMSA）和微量热泳动（MST）实验发现，PsrA能够直接与T3SS主调控因子hrpL的启动子区结合，从而正向调控hrpL转录。致病性检测也证明PsrA正向调控Psa的致病力。进一步的启动子结合分析表明，WspR和c-di-GMP可有效抑制PsrA与hrpL启动子的结合，在分子水平上揭示了“WspR–PsrA–hrpL”的转录调控通路。综上所述，本研究鉴定并解析了Psa中二鸟苷酸环化酶WspR的酶学特性及其在毒力调控中的功能，揭示了多粘菌素B通过WspR抑制T3SS表达的分子机制，首次提出了WspR–PsrA–hrpL构成的T3SS转录调控新通路。本研究加深了对Psa环境信号感知与毒力调控机制的理解，为猕猴桃细菌性溃疡病的新型防治策略的开发提供了理论基础。

含有抗生素残留的畜禽粪便施肥导致该类新污染物随土壤淋溶进入周边水体而带来较高环境风险。尽管抗生素污染问题备受关注，但粪源溶解性有机物（MDOM）调控其迁移行为的微观机制尚不明晰。本研究结合荧光淬灭实验与密度泛函理论（DFT）计算，揭示了五类共8种典型抗生素与4种DOM（腐殖酸、L-色氨酸、鸡粪与猪粪的MDOM）在分子尺度的相互作用特征，并通过土柱实验与水力学模拟，构建了这种微观机制与宏观迁移行为的跨尺度关联。结果表明，抗生素与DOM的相互作用受控于它们的分子HOMO-LUMO能隙（ΔE），强度排序依次为：喹诺酮类（QLs）>四环素类（TCs）>大环内酯类（MLs）>磺胺类（SAs）>氯霉素类（CAPs）。不同种类DOM中，类蛋白组分与抗生素的结合力显著强于腐殖酸（HA），其中鸡粪MDOM的反应活性高于猪粪MDOM。MDOM与抗生素的分子结合强度主导了对抗生素在土-水界面的分配与淋溶的调控效应。对于弱结合抗生素，MDOM作为可移动载体通过竞争吸附促进其迁移；而对于强结合抗生素，MDOM则通过共吸附作用增强其在土壤中的滞留。本研究揭示了分子相互作用对宏观淋溶行为的驱动机制，为完善农业系统的风险评估和实现粪污可持续管理提供了科学依据。

水稻是我国重要的粮食作物，病害是威胁其稳产高产的主要因素之一。近年来，泛菌属的Pantoea ananatis（Pa）在我国多地被发现可引起水稻细菌性病害，其寄主范围广，潜在威胁大。本研究于2023年6月在江苏省徐州市的水稻育苗田中发现一种导致水稻叶片叶脉枯死的新症状，其特征为茎基部及中下部叶脉褐变，叶片上部枯萎，呈自下而上的侵染模式。通过组织分离，获得了纯化的细菌分离物。经显微形态观察、16S rRNA和gyrB基因序列分析，鉴定该病原菌为Pantoea ananatis。通过针刺接种法进行柯赫氏法则验证，证实该菌可导致接种水稻重现叶脉枯死症状，并从发病组织中重新分离到相同病原菌。该病原菌可在苗期侵染水稻，造成显著危害。据我们所知，这是Pantoea ananatis在中国江苏省引起水稻细菌性叶脉枯死症状的首次报道，其扩散对当地水稻生产构成潜在风险，需引起重视。

【目的】低蛋白饲粮可降低养猪蛋白摄入，但在实际生产中常受“能量与氨基酸吸收不同步”限制，导致营养利用提升有限；同时，饲料结构改变是否会通过粪便底物性质影响后续堆肥排放仍缺乏系统证据。本研究提出假设：通过优化碳水化合物与蛋白质的消化释放节律，提高碳氮消化同步性，可提升猪体内营养沉积，并在粪污堆肥阶段降低污染气体生成。

【方法】设置低蛋白平衡饲粮（LPBD）与高蛋白传统饲粮（HPTD），开展生长猪饲喂试验与代谢平衡试验，测定生长性能、氮与能量摄入及粪尿排泄；并用体外胃—小肠消化模型获取葡萄糖与氨基酸的动态释放曲线以表征消化同步性。随后将两处理来源粪便与锯末混合进行好氧堆肥，连续监测堆体理化指标与NH₃、CO₂、CH₄、N₂O等污染气体排放，并通过宏基因组分析解析微生物群落与碳氮循环功能基因变化，结合路径分析评估“饲粮—粪便底物—堆肥环境—功能基因/酶系—气体排放”的关联。

【结果】LPBD在降低氮摄入的同时维持了猪生长表现，并减少了粪尿中含氮与含能物质的排泄，提示营养沉积效率提高；体外消化结果显示LPBD具有更协调的葡萄糖与氨基酸释放节律。与HPTD来源粪便相比，LPBD来源粪便在堆肥过程中显著降低了NH₃及温室气体的累计排放。宏基因组结果表明，LPBD通过改变粪便碳氮组成与底物可利用性，重塑堆肥微生物群落结构与功能基因谱，碳水化合物降解相关酶系（CAZymes）及氮转化相关基因（如nirK、nosZ、nifH等）发生响应变化；路径分析进一步表明，底物驱动的堆体环境因子变化可通过功能基因/酶系间接调控气体排放。

【结论】优化低蛋白饲粮消化同步性不仅提高猪体内营养利用，也会通过粪便底物“前端调控效应”降低堆肥阶段污染气体生成。该结果为将饲料配方与粪污处理联动优化提供了可检验的机制解释与技术方向。

[目的]豌豆（Pisum sativum）和蚕豆（Vicia faba）是全球重要的豆类作物，其生产常受病毒病害威胁。云南省常年温和的气候和连作制度为病毒病的发生与传播提供了有利条件。[方法]2020—2022年，对云南省昆明市、玉溪市、保山市、楚雄州、大理市、红河州6个地区的豌豆、蚕豆主要种植区进行病毒病调查，并将采集到的261份豌豆和164份蚕豆典型症状样品进行高通量测序及RT-PCR检测。[结果]结果共鉴定出17种（包括一种新病毒）病毒共同侵染两种作物，且在豌豆中还单独发现芜菁黄化病毒（Turnip yellows virus，TuYV）的侵染。新病毒（暂时命名为PEnV-3）受基因组序列和系统发育分析结果的支持，我们建议命名为Enamovirus pisi。病毒分布分析显示，豌豆耳突花叶病毒1号（pea enation mosaic virus 1，PEMV-1）和菜豆黄花叶病毒（Bean yellow mosaic virus，BYMV）分别为豌豆和蚕豆中的优势病毒，检出率分别为54.02%和81.10%。病毒复合侵染现象普遍，豌豆与蚕豆上分别发现148和97种复合侵染类型。病毒分布在六个采样区域间差异显著。PEMV-1、豌豆种传花叶病毒（pea seed-borne mosaic virusl，PSbMV）、BYMV、芸薹黄化病毒（Brassica yellows virus，BrYV）和鹰嘴豆褪绿丛矮病毒（chickpea chlorotic stunt virus，CpCSV）分布最广，在所有区域均有出现。相比之下，野豌豆隐潜病毒（Vicia cryptic virus，VCV）仅在大理的豌豆样本中检出，而PEnV-3和三叶草黄脉病毒（clover yellow vein virus，ClYVV）则为昆明豌豆样本所特有。蚕豆中BYMV和PSbMV在五个区域被检测到，而PEnV-3同样仅限于昆明。病毒多样性以昆明豌豆（15种）和大理蚕豆（15种）最高，红河地区最低（豌豆9种，蚕豆仅BrYV）。本研究首次报道BrYV、番茄黄斑伴随病毒（tomato yellow mottle-associated virus，TYMaV）、鬼针草斑驳病毒（Bidens mottle virus，BiMoV）和VCV侵染豌豆，在国内首次报道TuYV侵染豌豆，并在云南首次鉴定出ClYVV侵染豌豆。同时，首次报道BrYV和TYMaV侵染蚕豆，在国内首次报道BiMoV侵染蚕豆，并于云南首次检出VCV和ClYVV侵染蚕豆。[结论与创新性]综上，云南省豌豆与蚕豆田间病毒多样性丰富，复合侵染普遍，分布具有明显的地理差异。研究首次报道PEnV-3新病毒并更新多种病毒发生记录，为云南省豆类病毒病害的监测与防控提供重要依据，同时也揭示了该地区作为病毒多样性热点的独特性，为病毒生态与进化研究提供新视角。

抽穗期是评价小麦适应性最重要的指标之一。本研究利用三个关联群体构建了小麦全基因组重组景观，包含97个重组热点区域。进一步在六个双亲群体中鉴定到1043个重组热点区域，其中88个重组热点与关联群体热点重叠。通过表型全基因组关联分析（pGWAS），我们检测到2223个显著SNP位点，形成55个与抽穗开花期关联的聚集区间；53个稳定SNP 关联13个候选基因在至少两个环境中检测到。在双亲群体中定位到21个抽穗开花关联的数量性状位点（QTL），其中5个QTL与重组热点重叠。通过整合共线性分析、重组热点及单倍型分析，检测到5对同源区间，其中单倍型7D_Hap1可使抽穗期提前8.7天。进一步分析发现抽穗期调控网络基因参与转录调控与翻译后修饰（PTM）。同时，基于抽穗期调控核心模块基因的表达全基因组关联分析（eGWAS）鉴定出307个参与抽穗期调控网络的潜在新基因。以上发现为小麦适应机制提供了新见解，并为培育抗逆小麦品种提供了重要资源。

为应对水资源短缺与优质稻米需求增长的双重挑战，本研究探讨了轻干湿交替（Mild AWD）灌溉与小麦秸秆生物炭联合应用对水稻产量及籽粒品质的协同效应。本研究于2023−2024年开展了为期两年的大田试验，供试材料为杂交稻品种“甬优2640”。设置两种灌溉模式：传统水层灌溉（CF）和轻干湿交替灌溉（在土壤15−20 cm深处水势为−10到−15 kPa时复水），每种灌溉模式下设施用生物炭（10 t ha⁻¹）一次性施用与不施用处理。结果表明，与CF相比，Mild AWD与生物炭联合应用使2023年和2024年的产量分别显著提高了18.7%和13.4%。同时，该联合处理还系统改善了稻米品质，体现为加工品质提升（整精米率提高23.1%−24.6%）、外观品质改善（垩白度降低36.4%−38.2%）、蒸煮食味品质优化（峰值黏度更高、糊化温度与糊化焓降低）及营养品质增强（谷蛋白含量增加、醇溶蛋白含量以及淀粉消化率降低）。这些改善主要归因于根系活力与叶片光合速率的协同增强，促进了光合同化物在营养器官的积累以及向籽粒的转运。此外，关键淀粉合成酶活性的提高进一步促进了淀粉的生物合成与积累，为产量和品质的协同改善提供了生理基础。本研究还明确了土壤15−20 cm深度水势在−10至−15 kPa是实施Mild AWD灌溉的最佳阈值。该研究为高产优质水稻协同栽培提供了一项具有规模化应用潜力的种植方案。

骨骼肌细胞异质性及其分子调控机制是理解马科动物运动生理学的基础。然而，这些机制在驴（Equus asinus）和马（Equus caballus）中仍未得到充分解析。本研究整合了单核转录组学与代谢组学技术，系统比较了两种物种背最长肌在不同发育阶段的特征。我们分别鉴定了驴和马的9种和12种不同的骨骼肌细胞类型。肌纤维组成呈现物种特异性的年龄相关变化：成年马中，I型和II型肌纤维比例均有所增加；而成年驴则相反，I型肌纤维比例下降，II型肌纤维比例上升。马体内II型肌纤维的主导地位可能反映了其适应高强度运动需求的物种特异性适应策略。伪时间分析描绘了肌纤维发育轨迹，并揭示了这些路径上动态变化的基因表达谱。免疫细胞亚群分析显示，成年组中促炎信号通路（TNF与NOD样受体通路）被激活，同时树突状细胞的抗炎能力减弱，共同表明存在与年龄相关的促炎状态转变。细胞间通讯分析进一步揭示了关键信号通路（包括BMP（成脂分化）、Notch（免疫调节）和IGF（组织修复）通路）中与年龄相关的失调，这可能共同导致肌肉代谢与再生能力受损。跨物种比较显示，驴和马的骨骼肌转录组具有高度保守性（皮尔逊相关系数为0.87），但也观察到如内皮细胞中SLC29A1等物种特异性标记基因的表达。代谢组学分析识别了整体代谢物类别组成的显著差异，并揭示了两物种间明显不同的基因-代谢物网络。总之，这些发现全面阐明了马科动物骨骼肌发育的细胞动态变化、代谢重塑及进化保守性，为理解哺乳动物肌肉适应机制提供了重要见解，并为提升马科动物运动能力或治疗肌肉疾病提供了潜在靶点。

唾液在植物-昆虫互作中扮演关键角色，然而其蛋白的功能多样性尚未被充分解析。本研究鉴定到一个唾液腺特异高表达的蛋白NlSP6935，该蛋白在取食水稻的三种稻飞虱中高度保守，但在取食竹子的近缘种中缺失。干扰NlSP6935表达可导致褐飞虱（Nilaparvata lugens）出现存活率下降、取食困难与繁殖不育等系列表型，且上述效应不依赖于寄主植物的抗性。功能分析表明，在本氏烟中瞬时表达NlSP6935能够抑制植物体内H₂O₂积累；而在水稻中过表达该蛋白则会抑制萜类化合物合成，并增强寄主对昆虫的吸引性。然而，在转基因水稻中表达NlSP6935仅能部分挽救由RNAi引起的褐飞虱死亡，说明该蛋白除调控植物防御外，对昆虫自身的生理功能也具有不可或缺的作用。本研究揭示了一个在稻飞虱生存与寄主适应中均起关键作用的唾液效应子，为探索新型害虫防控策略提供了理论依据与基因靶点。

DNA甲基化是一种稳定的表观遗传修饰，在植物抗旱响应中具有重要作用。众所周知，甲基转移酶突变体材料对于研究甲基化变异是必要的，利用甲基转移酶突变体来研究棉花响应干旱胁迫的表观分子机制尚不清楚。本研究旨在解析由甲基转移酶基因GhDMT9调控棉花响应抗旱胁迫的表观遗传编码，为棉花抗旱性的分子机制研究提供有价值的参考信息。利用CRISPR/Cas9技术成功创制了首个棉花甲基转移酶突变体ghdmt9，并基于该突变体通过全基因组重亚硫酸盐测序（WGBS）和转录组分析进行了甲基化变异分析。此外，制备了甲基转移酶GhDMT9的特异性抗体，并用于染色质免疫沉淀（ChIP-seq）分析。结果表明，在干旱胁迫下，ghdmt9突变体解释了约2.06%的甲基化位点变异。去甲基化变异主要来源于CHG和CHH序列，且与干旱响应密切相关。无论在正常生长阶段还是干旱胁迫条件下，由去甲基化变异诱导的上调基因数量明显多于下调基因，尤其是调控脂质及类脂分子以及激素相关基因。此外，ghdmt9突变体的纤维品质显著优于野生型（WT）。有趣的是，通过ChIP-seq分析发现转录因子lsh （组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶）可与甲基转移酶基因GhDMT9互作，激活其对靶基因区域的甲基化调控功能。总体而言，本研究结果拓展了对甲基转移酶GhDMT9调控棉花干旱响应机制的理解，并为进一步研究棉花响应其它非生物胁迫的表观分子机制提供参考。

盐胁迫是制约全球小麦生产的关键因素，尤其是在种子萌发阶段影响显著。传统萌发期耐盐性评价方法通量低，且难以捕捉动态表型变化。本研究整合侧视RGB成像与图像分析算法，构建了一套低成本、高通量的种子萌发表型鉴定平台，并利用深度学习算法实现了器官级别的小麦萌发图像分割与萌发相关性状的精准提取，进而对多个小麦品种在不同盐浓度下的萌发动态进行系统表型解析。研究表明，器官级分割模型表现优异：平均精确率达89.08%，平均召回率91.65%，像素准确率91.65%，平均交并比（mIoU）83.20%；所提取的13项图像衍生性状与人工测量结果高度一致。该研究揭示了盐胁迫显著抑制根系与幼苗的生长，且抑制效应随盐浓度升高而增强，发现了胚根生长速率显著快于胚芽鞘，但种子大小与其萌发能力无显著相关性。基于动态图像提取指标开展的聚类分析将210份小麦材料划分为盐耐受性差异显著的两类。全基因组关联分析（GWAS）共鉴定出429个与萌发期盐胁迫响应显著相关的遗传位点，其中包含一个已被报道参与植物耐盐调控机制的潜在候选基因 TraesCS7A03G007080。综上，本研究不仅为小麦萌发期耐盐品种筛选提供了重要遗传和表型资源，同时建立了一套低成本、高通量、高可靠性的技术体系，为深入解析小麦萌发期耐盐性的遗传基础提供了有力支撑。

在注重节本增效的现代棉花栽培背景下，滴灌施用缩节胺（1,1-dimethyl piperidinium chloride，DPC）具有潜在优势，例如在干旱棉区能够减少传统DPC叶面喷施化控所需的人工与机械成本。然而，滴施DPC的适宜剂量及其对棉花生长和产量的调控效应，尤其是不同DPC敏感型棉花品种的响应规律，目前仍尚不明确。于2023年和2024年开展了为期两年的田间试验，旨在评估不同棉花品种及滴施DPC用量对棉花物候、农艺性状、冠层结构、脱叶吐絮、产量和DPC残留量的影响。试验选用惠远720（H₇₂₀，DPC敏感型）和新陆早74号（L₇₄，DPC钝感型）棉花品种，以不施用DPC（D₀）和叶面喷施DPC（S₁，2023年和2024年剂量分别为330 g ha⁻¹和375 g ha⁻¹）为对照，设置滴施DPC处理D₁（剂量与S₁一致）、D₄（剂量为S₁的4倍）和D₆（剂量为S₁的6倍）。结果表明，与D₀相比，H₇₂₀品种在D₄处理和L₇₄在D₆处理下的全生育期缩短了9天；其中，盛花期至盛铃后期的生育天数缩短6天。株高、果枝始节高和株宽显著降低10.1–19.1%。盛蕾期至吐絮期的冠层开度和冠层中上部透光率分别增加7.9–55.9%和0.4–7.0%。脱叶率和吐絮率增加1.5–3.4%。中部棉铃数增加16.7–36.4%，产量提升4.9–7.6%。与S₁相比，H₇₂₀品种在D₄处理和L₇₄在D₆处理下的产量表现相当，但棉株内的DPC残留量显著降低36.3%–71.0%。此外，D₆处理土壤中的DPC残留量是极少的。这些结果表明，依据棉花品种特性，采用适宜的滴施DPC剂量，可在优化棉花生长发育的基础上，降低棉株及土壤中的DPC残留量。本研究为滴施DPC调控体系替代叶面喷施、推进棉花轻简化栽培提供了宝贵的实践依据。

油菜素内酯（brassinosteroids，BRs）是调控水稻株型建成、发育进程和产量形成的重要植物激素。尽管同属粳稻亚种，中花11（Zhonghua 11，ZH11）与台中65（Taichung 65，TC65）在BR相关性状上仍存在明显差异，这与其遗传背景及育种历程的分化密切相关。由于株型紧凑、抽穗期短、遗传转化效率高，并拥有完整的T2T基因组序列，ZH11已成为当前水稻功能基因组研究的重要模式材料。然而，ZH11中缺乏诸如OsBRI1等关键BR信号通路突变体，在一定程度上制约了BR相关研究的开展。本研究从形态、生理和分子层面系统比较了ZH11与TC65对外源BR处理的响应差异，揭示了两种材料在BR敏感性上的显著分化。基于此，我们通过连续回交并结合分子标记辅助选择，将TC65背景的弱等位d61-1突变导入ZH11背景，成功构建了近等基因系d61-zh11。该材料表现出适度的BR不敏感性和紧凑株型，遗传稳定，同时避免了强突变体常见的严重多效性缺陷。作为一种非转基因突变体，d61-zh11为在现代遗传背景下精细解析BR信号通路提供了理想平台，也可作为正向和反向遗传筛选的重要研究资源。本研究实现了经典激素遗传学与现代功能基因组学的有效衔接，为水稻BR相关基础研究和育种应用提供了重要的遗传材料。

由坏死营养型真菌核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的菌核病（Sclerotinia stem rot），是油菜（Brassica napus）在生产中最具危害性的病害之一。现有的油菜品种及其近缘种中缺乏有效抗源，迄今尚未发现能够赋予完全抗性的基因。为提高油菜对菌核病的抗性，本研究采用多靶标RNA干扰（RNAi）策略，设计并构建了一段可同时靶向核盘菌10个关键基因的嵌合双链RNA（dsRNA），其中包括8个与核盘菌生长发育相关的基因（SsChsI–VII、SsGas1）和2个与核盘菌致病性相关的基因（SsPG1、SsOAH1）。随后，分别通过喷施诱导基因沉默（spray-induced gene silencing, SIGS）和宿主诱导基因沉默（host-induced gene silencing, HIGS）两种技术对其防控效果进行分析。该嵌合dsRNA全长1,250 bp，由10个分别对应不同靶基因的125 bp片段串联组成。体外实验结果显示，该嵌合dsRNA处理可使核盘菌中9个靶基因的表达量下调50%以上，说明核盘菌能够有效摄取并加工长链dsRNA。经SIGS处理后，烟草和油菜植株的病斑面积及真菌生物量均显著降低。HIGS转基因油菜能够稳定产生针对靶基因的特异性小干扰RNA（siRNA），显著抑制核盘菌靶基因的表达，进而降低草酸积累和聚半乳糖醛酸酶活性，并抑制菌丝生长。HIGS转基因油菜对菌核病的抗性显著提高，且抗性在T₂至T₅代稳定遗传。在T₅代中，叶片病斑面积和茎秆病斑长度分别较对照减少38.9%–59.1%和43.2%–65.8%。综上，HIGS在不影响产量和品质的情况下赋予植株稳定且可遗传的抗病性，而SIGS则提供了一种快速、非转基因的防控途径。本研究验证了长链嵌合dsRNA在多基因同时沉默中的有效性，为提升油菜对菌核病的抗性提供了新的防控策略。

玉米紧凑型株型是实现密植高产的关键，也是玉米育种的核心目标之一。本研究鉴定到一个玉米 T-DNA 插入紧凑型株型突变体cpa，相较于野生型，该突变体表现为叶片披垂度减小，株高与穗位高下降，叶片大小、节间长度、雄穗长度及分枝数减少，产量降低。石蜡切片分析显示，cpa突变体叶脉横截面积缩小、表皮细胞宽度减小，而叶脉密度增大。遗传分析表明，T-DNA片段插入编码 TATA-box结合蛋白相关因子基因ZmTAF11的首个外显子中。ZmTAF11基因在玉米各组织中均有表达，其编码蛋白定位于细胞核。利用 CRISPR/Cas9 技术创制的 Zmtaf11 突变体，表现出与cpa突变体一致的紧凑型株型特征。ZmTAF11可直接结合叶片形态建成相关基因ZmAXL与ZmBOB1的启动子，进而促进二者转录。此外，ZmTAF11 基因有4个SNP与穗位系数显著关联，其中AGTG单倍型的玉米表现出较低的穗位系数，主要存在于温带玉米自交系中，且在地理分布上集中于北美地区。本研究明确了ZmTAF11在玉米株型调控中的作用，为玉米密植育种中提供了理论依据。

玉米（Zea mays L.）是全球范围内一种重要的粮食作物，明确其产量限制因素对于在不同农业气候条件下优化玉米产量至关重要。本研究基于2017—2020年中国34个站点的观测数据，系统评估了气候、土壤和管理因素对春玉米和夏玉米产量变异的相对贡献。随机森林（RF）模型对产量变异的解释度均超过80%，并结合SHapley Additive exPlanations（SHAP）和Accumulated Local Effects（ALE）方法，对关键影响因子的作用机制进行了深入解析。结果表明，气候因子是影响玉米产量的主导驱动因素，其特征重要性贡献接近50%。对于春玉米而言，出苗期（establishment stage，ES）的太阳辐射对产量具有显著的正向影响，而灌浆期（grain-filling stage，GFS）的最低气温则对产量产生抑制作用。相比之下，夏玉米产量在ES阶段主要受夜间高温限制，但在GFS阶段受益于积温（growing degree days，GDD）的增加。在所有影响因子中，种植密度（planting density，PD）在两种玉米种植制度中均表现出稳定且重要的作用，提高PD是直接且有效的增产途径。进一步的产量构成分析表明，春玉米穗粒数显著高于夏玉米（平均多68粒），是其产量优势的主要来源。气候情景模拟结果显示，在缺乏适应性管理措施的条件下，未来气候变暖可能导致春玉米和夏玉米产量分别下降6.1–11.8%和5.5–9.1%。上述结果揭示了玉米对气候因子的阶段性敏感特征，为在未来气候变化背景下制定针对性的玉米适应与调控策略提供了科学依据。

荚果缢缩，是决定花生荚果制品商品价值及产量的关键形态性状。传统表型评价指标（如目测评分或基于果腰长度的衍生指标）存在测量精度不足或适用性有限等问题，尤其对于特殊类型的荚果测量效果不佳，限制了对该性状基因的发掘。为解决这些问题，本研究引入两种新型图像评价指标：正面与背面缢缩深度指数（Front_DI和Back_DI）。这些新型指标能够实现对不同类型荚果缢缩程度的准确、稳健评估。此外，本研究开发了基于深度学习技术的自动测量脚本，以实现上述指标的高效精准提取。本研究同时利用新型指标和传统指标对一个重组自交系群体（鲁花11号×06B16）进行表型鉴定，在三种环境中定位到4个与Front_DI相关的QTL、4个与Back_DI相关的QTL、3个与目测评分相关的QTL以及2个与果腰长度衍生指标相关QTL。在第2号染色体上检测到一个主效且不同指标共定位的QTL区域。Meta分析进一步将该区域精细定位至一个728 kb区间。在此区间内，Arahy.X14VTN基因编码区在亲本间存在一个InDel变异，导致移码突变及预测的蛋白质结构改变。针对该候选基因开发了诊断标记，并验证了其对荚果缢缩变异的遗传效应。本研究提出的新型图像评价指标与遗传位点，为阐明花生荚果缢缩性状的遗传调控机制提供了新见解，并为后续该性状的遗传改良提供了可靠工具。

准确监测水稻生长状况对于稻田的科学水肥管理至关重要。利用遥感数据结合辐射传输模型和人工智能算法可以实现半机理的参数反演。然而，常用的混合反演模型难以适应水层覆盖的稻田场景。此外，数据模拟方法通常忽略参数间的相关性，导致模拟数据与实际不符。为解决上述问题，本研究开发了考虑下垫面水分状态对冠层反射率影响的PROSAIL-Dw模型，并提出了一种基于C-Vine Copula多变量联合先验知识的数据模拟方法，最终构建了一种基于堆叠模型的新型混合框架，用于从多光谱影像中反演水稻生长参数。结果表明，通过引入反映水层存在和深度的两个参数，PROSAIL-Dw模型能够更准确地模拟水层覆盖下的近红外反射率（低氮处理下R²值提高了0.42）。采用C-Vine Copula方法模拟的生长参数能够保持参数间的相关性，从而有效提高了堆叠模型的精度（对比传统方法rRMSE降低了5.81%~15.00%，R²提高了0.19~0.30）。本研究构建的混合反演框架进一步提高了水稻生长参数反演的精度和可靠性，对早期稻田水肥科学管理具有重要的实践意义。

由于密集冠层条件下的光谱饱和效应以及不同水稻品种间的生理差异，利用光学遥感技术准确估算多品种水稻叶面积指数（LAI）仍面临挑战。为解决这一问题，本研究构建了一种多模态数据融合框架，该框架整合了无人机（UAV）获取的RGB影像与多光谱影像，并进一步结合数字表面模型（DSM）衍生的特征、植被指数（VIs）、纹理特征以及图像深度特征。基于60个水稻品种的田间数据，我们评估了四种机器学习模型在LAI估算中的表现。结果表明，多模态融合方法显著优于传统的植被指数的方法。其中，随机森林回归模型取得了最佳性能（R⊃2; = 0.76，RMSE = 0.57），相较于基准模型，R⊃2;提高了26–58%。基于SHAP特征重要性分析显示，DSM特征、高度分层植被指数以及深度特征是提升模型精度的关键贡献因素。本研究证实，引入冠层结构信息和深度特征能够有效缓解饱和效应，并增强模型在不同品种间的泛化能力。所提出的方法为高通量LAI估算提供了稳健高效的解决方案，可服务于精准农业与水稻育种项目。

提高光能利用效率对增加小麦产量至关重要，然而在弱光条件下，植株株型性状对光能利用效率的影响尚不明确。本研究评估了弱光条件下小麦株型性状对光能利用效率的影响。选取了四个冠层结构迥异的小麦品种：CM88（旗叶直立内卷、多穗型）、SM1963（旗叶半直立、多穗型）、SM1868（旗叶半直立、小穗型）和SM830（旗叶披垂、大穗型）。通过光能截获、光合能力和同化物利用三个过程，综合评价了其对光能利用效率的影响。冠层光分布均匀性依次降低：CM88 > SM1963 和 SM1868 > SM830。相反，中下层光能截获率以SM1963最高，其次为CM88和SM1868，SM830最低。CM88的气孔面积、气孔导度和净光合速率最高，表现出最强的光合能力；SM1963和SM1868的气孔导度与净光合速率居中（光合能力中等）；而SM830的光合能力最弱。在调控同化物利用的关键过程方面，即磷酸蔗糖合成酶和蔗糖合成酶活性峰值及相应的籽粒灌浆速率，SM1963和SM830表现最优，CM88居中，SM1868最低。综合各过程，CM88和SM1963实现了最高的整体光能利用效率。这一优异表现源于两者不同的优势组合：CM88在光能截获和光合能力上突出，同化物利用能力中等；而SM1963在光能截获和同化物利用上表现优异，光合能力中等。重要的是，光能截获对光能利用效率和产量的贡献最大，显著超过光合能力和同化物利用的贡献，具体占比分别为51.4%和74.2%。正是由于各过程之间协调平衡，无明显瓶颈，CM88和SM1963才实现了最高的光能利用效率和产量。综上所述，在弱光条件下，实现高光能利用效率的优化小麦株型应兼具直立或半直立旗叶（以优化光能截获）和高穗密度（以确保强大的库容能力）。

过度施氮是限制农业可持续发展的重要因素。培育氮高效基因型是实现作物“减氮增效”、提高生产力的有效举措。然而，针对花生根系响应低氮胁迫的分子机制尚不明确。本研究从氮代谢和抗氧化能力的角度比较了花生氮高效基因型JH15（JH）和氮低效基因型HY20（HY）根系对低氮胁迫的适应性差异。低氮胁迫下JH表现出更发达的根系构型、更高的抗氧化活性以及氮代谢酶水平。JH中高、低亲和力硝酸盐转运蛋白（NRT2.5、NRT1.6）和氯离子通道蛋白CLC表达量均上调，编码谷氨酰胺合成酶和天冬酰胺合成酶的基因表达量较高，而HY中仅低亲和力硝酸盐转运蛋白（NPF5.2、NPF7.3）表达上调。类黄酮和异黄酮的生物合成是两基因型在低氮胁迫下产生差异的主要代谢途径。利用加权基因共表达分析和相关性网络分析相结合，发现编码咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶、查耳酮合酶、2'-羟异黄酮还原酶和莽草酸羟基肉桂酰辅酶A转移酶关键基因的差异性表达，影响关键代谢物（表儿茶素、山柰酚、毛蕊异黄酮和鹰嘴豆芽素A）的水平。我们还发现WRKY40和MYB30、MYB4、bHLH35可能分别作为正、负调控因子调节黄酮类物质的积累。综上所述，JH中氮吸收和同化的增强、黄酮类物质的积累激活了其氮代谢和抗氧化能力，提高了氮效率。

本研究旨在探明中国南方水稻品种蒸煮食味品质（ECQ）的耐储性差异特征，并建立一套科学的耐储性评价方法。研究以南方稻区籼稻、粳稻及籼粳杂交稻为材料，在典型高温高湿条件（35 ℃，75% RH）下加速陈化90天，并测定了储藏前后食味特征、化学组分、米粉糊化特性、淀粉酶活性、脂氧合酶（LOX）活性及抗氧化酶活性等19项指标。结合单项储藏变异系数（SVCI）和新构建的稻谷耐储性指数（PRSI）进行综合评价，运用主成分分析、灰色关联度分析及逐步回归分析筛选关键指标，构建稻谷食味耐储性评价模型。研究结果显示，储藏后稻谷ECQ显著劣化，其中脂肪酸值（FAV）、米饭外观（CRA）、米饭口感（CRT）、综合食味值（CTV）及抗氧化酶活性的变化尤为显著（平均SVCI > 0.2）。PRSI值分布在0.257至0.609之间，数值越高表明储藏期间ECQ劣变幅度越大。聚类分析将品种划分为耐储型、较耐储型和储藏敏感型三类。与储藏敏感型品种相比，耐储型品种在CRA、CRT和CTV上的降幅较小（平均降幅分别减少45.8%、40.9%和49.3%），FAV的升幅较缓（平均低28.3%）；同时，耐储型品种在新鲜及储藏状态下均保持较高的抗氧化酶活性，其SOD和POD活性分别比储藏敏感型品种高出19.7%和10.0%。研究表明，PRSI是评价稻谷食味品质耐储性的有效指标，且CTV、FAV及POD活性的SVCI是预测PRSI的关键因子。本研究为中国南方稻区耐储水稻品种的选育及优质稻谷保质储藏技术的配套提供了重要的理论依据与方法学支撑。

茉莉酸（JA）信号通路在植物生长发育及逆境响应中发挥核心调控作用，但其如何通过OsCOI1基因介导颖花发育与产量稳定性的机制，尤其是在穗分化期（PDS）遭遇热胁迫（HS）时的调控机理，目前尚不明确。本研究采用野生型水稻“日本晴”（WT）及OsCOI1敲低突变体coi1‑18（JA信号受阻）为试验材料，系统研究了热胁迫对穗形态建成，碳氮代谢、累积与分配，根系氧化活性，抗氧化酶活性，内源茉莉酸及茉莉酸甲酯（MeJA）含量，产量及其构成因素的影响。结果表明，与WT相比，coi1‑18在常温（NT）条件下穗粒数、结实率及千粒重显著提高，从而产量整体提升23.2%。而在HS条件下，coi1‑18突变体内源JA和MeJA含量显著降低，伴随抗氧化能力减弱、碳氮代谢紊乱及根系氧化活动下降，导致颖花分化受抑及热敏感性增强，其产量降低幅度较WT高16.1个百分点。此外，外源MeJA处理可在一定程度上缓解WT在HS下的颖花分化抑制，但对coi1‑18的恢复作用不显著。综合而言，OsCOI1作为JA信号核心调控因子表现出明显的环境依赖性：在NT条件下敲低OsCOI1有利于提高产量，而在PDS期HS条件下则损害热耐受性。本研究揭示了JA信号调控产量与热胁迫耐受之间的权衡关系，为水稻育种中茉莉酸信号调控策略提供重要理论依据。

亲本大行比的机械化制种已成为一种发展趋势，然而，不同亲本行比对不育系小穗授粉效率和结实率的影响尚不清楚。本研究在中国四川进行了单因素随机区组试验，以评估无人机辅助授粉条件下亲本行比设计对不育系小穗授粉效果和结实率的影响。结果表明，R2处理显著降低了2021年和2022年小区中（M）行和远（F）行的花粉粒数量和每个小穗位置的花粉粒数。但R2处理每小穗位置的外露柱头颖花授粉率在近行（N）和中间行却显著高于R1和R3，从而提高了结实率。2022年，R1、R2和R3模式中每个柱头的花粉粒数（1-3）没有显著差异，并且有超过50%的成功授粉小花仅在单个柱头上负载花粉。与R1和R3相比，C1组合中R2的结实率分别提高了43.07%和34.23%，产量分别提高了42.35%和18.53%；C2组合中R2的结实率分别提高了13.75%和34.62%，产量分别提高了14.87%和29.80%。R2模式通过优化授粉风场与亲本条带宽度之间的匹配程度来减少花粉损失，为不育系（N、M）提供稳定的花粉供应。这种供应增强了柱头花粉的捕获，从而显著提高了小花授粉率、结实率和产量。本研究为机械化种子生产中的授粉策略和亲本行比优化提供了理论依据和实践指导。

二化螟（Chilo suppressalis，C. suppressalis）是水稻主产区的重要害虫之一，对水稻产量和品质构成严重威胁。现有虫害预测研究普遍忽视二化螟种群动态阶段性异质特征，且未能充分考虑气象、土壤与水稻生理信息之间的协同作用，难以准确刻画害虫种群数量的全动态变化过程。针对上述问题，本文明确提出了三项方法学创新：（1）引入基于LOESS平滑曲线拟合与斜率变化分析的方法，客观地将二化螟种群动态划分为基数建立期、种群扩张期和暴发高峰期三个阶段；（2）融合性诱监测数据、遥感反演的水稻生理指数以及 ERA5 再分析气象与土壤变量，构建分阶段虫害预测模型；（3）在分阶段框架基础上，设计了针对不同发生阶段的敏感参数筛选方案，并基于随机森林算法构建逐日动态预测模型，综合考虑气象、土壤与作物生理因子。研究结果表明，所提出的分阶段预测模型具有优异的预测性能。在暴发高峰期，三个实验田的决定系数（R⊃2;）均超过0.9，平均绝对误差（MAE）低于23.16，均方根误差（RMSE）小于32.86；其中，九龙试验田在各阶段的预测 R⊃2;均高于0.89。与长短期记忆网络（LSTM）和Prophet模型相比，随机森林模型表现出更高的稳定性与泛化能力，其测试集 R⊃2;均稳定在0.69以上，凸显了其在二化螟分阶段种群动态预测中的稳健性与可靠性。综上所述，本研究为提升虫害综合预测能力及支持精准防控决策提供了具有重要实践价值的技术路径。

条带配置在调节间作系统的作物生产力和资源利用方面发挥至关重要的作用。然而，关于棉花-大豆间作系统中适配机械化操作的条带宽度，仍存在显著的研究空白。具体而言，明确条带宽度如何增强作物生产力和土地利用效率方面的协同作用，是当前研究的关键要务。本研究评估了行比（条带）配置对间作和单作系统中作物生长、生理、生产力和土地利用效率的影响。处理包括2个间作处理（2行棉花与3行大豆交替种植（2C3S）、3行棉花与5行大豆交替种植（3C5S））和2个单作对照（单作棉花（MC）和单作大豆（MS））。与单作棉花相比，3C5S系统在盛铃期的叶绿素含量（SPAD值）两年平均提高6.64%，并在初花期显著提高了叶面积指数（LAI）和冠层光合有效辐射截留率（In）。此外，在吐絮期，该系统进一步提高了棉铃和整株的氮素吸收量。间作通过促进干物质向生殖器官的转运，显著提高铃密度，进而实现皮棉高产。3C5S配置的表现优于2C3S，两年内平均土地当量比提升了9.2%，净收益增加了15.87%。主成分分析结果表明，3C5S的棉花收获指数与其他生理指标的相关性更强。Mantel检验表明，棉花-大豆间作产量与棉花叶面积指数和大豆地上部生物量密切相关。结构方程模型表明，氮素吸收量是3C5S系统作物产量的关键驱动因素。综上，与2C3S和单作系统相比，3C5S提高了作物生产力和土地利用效率，代表了最佳的棉花-大豆间作配置策略。2C3S和3C5S间作系统均采用标准的2:1行距（棉花76厘米，大豆38厘米），与中国主流农业机械相兼容，同时作物条带之间预留55厘米的作业间距，这支持全程机械化播种和收获，进而降低劳动力成本，提高生产收益。

狼毒是中国草原地区常见的有毒植物，其在退化草原上的扩张往往伴随着土壤微生物群落结构的改变和氮积累现象。氮有效性的提升可能进一步增强该物种的竞争优势，从而影响当地植被群落结构。本研究旨在探究狼毒是否在不同土壤背景的区域中引发相似的土壤理化性质及细菌群落结构变化。基于此，我们分别在青藏高原东部高寒草甸（QT，n=17）和内蒙古高原中部典型草原（IM，n=7）采集了原生植被下（对照, NSc）和狼毒植株下（Sc）的表层土壤样品（0-15cm），并开展对比分析。研究结果显示，狼毒对土壤养分的影响模式在两个区域存在显著差异。在青藏高原地区，狼毒显著提高了土壤氮含量（尤其是铵态氮），但未改变磷含量；而在内蒙古高原地区，狼毒并未影响土壤氮含量，但显著提升了土壤磷水平。与此相应，土壤细菌群落的响应也具有区域特异性：青藏高原地区狼毒土壤中多种固氮菌（如慢生根瘤菌属、中慢生根瘤菌属、叶杆菌属）的相对丰度增加，且与土壤氮含量呈正相关，但在内蒙古高原地区未观测到此趋势。冗余分析表明，土壤铵态氮与在属水平参与土壤氮循环的细菌显著关联；路径分析模型进一步揭示，在青藏高原地区狼毒通过促进土壤氮循环细菌来增加土壤氮含量，而在内蒙古高原地区，狼毒的存在未引起基于氮的土壤变化。此外，内蒙古高原地区狼毒土壤磷的增加并非源于磷循环细菌相对丰度的上升，推测可能与真菌互作等其他途径有关。综上所述，狼毒在两个区域不同草原生态系统中对土壤产生了差异化的影响。我们推测，狼毒可能具备对土壤条件的可塑性响应能力，这使其土壤效应表现出环境依赖性。本研究首次阐明，狼毒通过差异化调控不同区域土壤的氮磷养分及其相关菌群，形成适应性策略，从而促进其在不同地区的草原上扩张。

烟粉虱（Bemisia tabaci）是一种重要的农业害虫，已对多种杀虫剂发展出不同程度的抗性，给农业生产带来了严重威胁。溴氰虫酰胺对烟粉虱表现出良好的防治效果，但在长期的田间使用后，烟粉虱已经对其产生中等到高水平抗性。目前，烟粉虱对溴氰虫酰胺的抗性机制尚未完全阐明。本研究选择了4个对溴氰虫酰胺表现中等抗性的品系（抗性倍数为24.9至28.9倍）进行研究。增效剂及解毒酶活力测定结果表明，细胞色素P450氧化酶参与了烟粉虱对溴氰虫酰胺的抗性。基于转录组测序结合RT-qPCR分析，鉴定到5个P450基因（CYP305H2、CYP6EM1、CYP3133D3、CYP3133D5和CYP3133E2）在抗性品系中显著上调表达。对这些基因进行特异性沉默后，发现溴氰虫酰胺的毒力增加了22.3%至50.3%。在High Five细胞中异源表达上述P450蛋白并开展体外代谢实验，结果显示，这些P450酶对溴氰虫酰胺的代谢速率在两小时内比对照组高出2.5至6.0倍。综上，本研究通过差异表达基因筛选、体内功能干扰以及体外代谢验证，揭示了多个P450基因在烟粉虱对溴氰虫酰胺代谢抗性中的作用。这一发现为全面理解害虫对双酰胺类杀虫剂抗性的分子机制提供了理论依据，并突出了细胞色素P450酶在害虫对双酰胺类杀虫剂代谢适应中的关键作用。

氮（N）、磷（P）和钾（K）是植物生长发育过程中的关键营养元素。然而，土壤中的有效氮、磷、钾的供应常难以满足植物需求，需要通过施用化肥进行补充。长期过量施用化肥会使得土壤、空气和地下水受到污染，严重威胁农业的可持续发展。植物促生细菌（plant growth-promoting bacteria，PGPB）可通过固氮、溶磷、解钾等机制改善土壤肥力，促进植物生长，具有部分甚至完全替代化肥的潜力，从而推动可持续农业的发展。尽管许多 PGPB 菌株在实验条件下表现出良好的应用前景，但在田间环境中，其固氮、溶磷、解钾活性往往会受到限制。近年来，基因编辑技术的发展为精准增强PGPB功能、实现更高效且稳定的生物肥料生产提供了新方法。本文综述了非共生固氮菌（asymbiotic nitrogen fixing bacteria，ANFB）、溶磷菌（phosphorus solubilizing bacteria，PSB）和解钾菌（potassium solubilizing bacteria，KSB）提升土壤中可用性氮、磷、钾含量的机制，并总结了近年来通过基因编辑手段提升其养分转化效率的研究进展。同时，我们提出构建由基因改造菌株组成的合成微生物群落（SynCom），以进一步增强工程菌的促生效果并提高养分利用效率。

外来入侵物种（IAS）是生物多样性丧失的主要驱动因素，对粮食安全、生态系统完整性和公共健康构成重大威胁。其扩散源于物种特定特征（如高繁殖能力和适应性）、环境条件、人类活动（如全球贸易）、生物关系以及政策框架等多因素的协同作用。尽管以往研究多关注单一驱动因素，但新兴证据表明，入侵成功主要源于复杂的、多因素的协同效应。本综述阐明了环境胁迫、生物互作和人类活动（尤其是生境改变与扩散机制）耦合互作如何加速高影响力外来入侵物种的全球扩散，并以全球重要入侵物种苹果蠹蛾（Cydia pomonella）、番茄潜叶蛾（Tuta absoluta）、科罗拉多马铃薯甲虫（Leptinotarsa decemlineata）、梨火疫病菌（Erwinia amylovora）以及番茄褐色皱纹果病毒（ToBRFV）等为例。我们系统评估了这些因素之间的级联互作如何加剧生态失衡与入侵风险。此外，群体基因组学的发展为理解适应性进化及其遗传基础提供了科学依据。因此，将多因素理论框架与基因组学方法相结合，对于预测入侵轨迹和制定有针对性的治理策略至关重要，也凸显了跨学科交叉融合在应对生物入侵日益严峻威胁中的必要性。

土壤结构差和土壤肥力低是限制砂姜黑土作物产量的主要因素。尽管深耕和施用有机肥是潜在的改良策略，但它们的交互作用尚未得到充分研究。商业有机肥中的高盐分可能会对土壤结构和作物生长产生负面影响。本研究旨在（1）评估深耕与施用商业有机肥相结合是否能更有效地改善土壤结构和肥力；（2）量化影响作物产量的主要因素及其贡献。本研究在砂姜黑中进行了一项为期9年的田间试验，试验区实行小麦-玉米轮作，设置耕作与培肥交互处理：旋耕（RT）和深翻（DP）×单施化肥（NPK）、有机肥（OM）和化肥与50%有机肥配施（NPKOM）。测定土壤理化性质、盐离子含量，并通过最小限制水分范围（LLWR）量化了土壤物理质量。研究结果表明，与NPK处理相比，OM和NPKOM处理显著降低了10-30cm土层的土壤容重（r_b），提高了饱和导水率（K_s），增加土壤有机碳（SOC）和土壤养分含量，并扩大了LLWR。与DP相结合时，土壤结构更疏松，养分更丰富，尤其是在较深的土层。然而，长期施用商业有机肥引入了大量盐离子（Na⁺、K⁺、Cl^-、SO₄^2-），导致土壤电导率（EC_1:1）显著增加，团聚体稳定性降低。在生长季内，土壤孔隙溶液中电导率甚至超过了作物的耐受阈值。EC_1:1被认为是限制小麦产量的主要因素。随着施肥年限的延长，小麦产量下降幅度加剧，进一步证实了有机肥施用下盐胁迫的负面影响。玉米季降水量较高，能使盐分渗入更深土层，且玉米对养分的需求更大，因此玉米产量因氮含量增加而得到提升。DP通过将表层盐分混入深层土壤，缓解了土壤盐分胁迫，较RT减少了产量损失。我们的研究结果表明，长期施用商品有机肥导致盐分积累，对砂姜黑土区的作物生长产生了不利影响。尽管深耕缓解了盐分胁迫，但无法完全抵消盐分积累造成的产量下降。未来需要在更多类型的土壤、有机肥源和施肥梯度上开展进一步研究，以阐明商品有机肥施用的广泛影响。

【目的】在现代集约化家禽生产中，动物常面临包括温度波动、高密度饲养及社会冲突等在内的多重应激挑战。多重应激引发动物生理和行为异常，严重威胁畜禽福利与生产性能。白藜芦醇（RES）作为一种天然多酚，具有显著的抗炎、抗氧化及神经保护特性。本试验旨在利用慢性不可预测温和应激（CUMS）模拟家禽生产中的多重应激环境，探究日粮中RES是否通过调节微生物-肠-脑（MGB）轴，缓解多重应激蛋雏鸡的行为异常、下丘脑损伤、肠道屏障完整性受损及微生态失调，并解析其潜在作用机制。【方法】共设计了两个试验。首先，将300只1日龄海兰粉蛋雏鸡随机分为对照组（CON）和多重应激组（CUMS），每组15个重复，每个重复10只鸡，建立多重应激模型。第二部分试验选取480只蛋雏鸡，随机分为5个处理组：对照组（CON）、多重应激组（CUMS），以及在应激基础上日粮添加低、中、高剂量白藜芦醇组（L-RES、M-RES、H-RES，添加量分别为200、400、800 mg/kg）。经1周适应期后，除对照组外，其余各组接受为期5周的CUMS处理程序。【结果】结果表明，多重应激显著降低蛋雏鸡平均日增重（ADG），并表现抑郁样行为（P<0.05）。此外，多重应激损害蛋雏鸡HPA轴功能，提高血清皮质酮水平，并降低下丘脑关键神经递质及BDNF水平（P<0.05）。同时，多重应激损伤蛋雏鸡肠道屏障完整性，表现为紧密连接蛋白表达下调，并通过激活TLR4-p38MAPK/NF-κB信号级联反应，诱导IL-1β和TNF-α等促炎因子水平升高，加剧结肠炎症。宏基因组与代谢组学联合分析显示，多重应激引起了显著的肠道菌群失调和代谢功能紊乱。日粮添加RES缓解了上述负面影响。改善了蛋雏鸡的异常行为，使HPA轴活动恢复正常，减轻了下丘脑神经炎症，并上调了肠道紧密连接蛋白的表达并恢复了肠道菌群稳态。【结论】日粮添加白藜芦醇通过调节菌群-肠-脑轴，有效缓解了多重应激诱导的神经行为和肠道损伤，为提高集约化生产条件下家禽的抗逆性和福利提供了一种有前景的饲料策略。

产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens, Cp）是家禽肠道重要致病菌，其感染可引发肠道结构破坏和炎症反应，严重影响肉鸡健康与生产性能。为探究胚胎期卵内递送益生菌对Cp感染的干预潜力，本研究在肉鸡胚胎第18天通过卵内注射方式递送罗伊氏乳杆菌21（Lactobacillus reuteri 21，LR21），系统评估其对Cp感染肉鸡肠道损伤的缓解作用及潜在机制。试验共选取360只梅岭黄羽肉鸡，随机分为对照组、Cp感染组、LR21组及LR21+Cp组，试验为期21d。结果表明，卵内注射LR21在一定程度上缓解了Cp感染导致的生长抑制，并显著提高空肠绒毛高度、降低上皮细胞凋亡水平。LR21显著下调Cp感染诱导的炎症相关信号分子NOD1、MyD88、NF-κB和JNK的表达，并抑制空肠中M1型巨噬细胞极化。肠道菌群分析显示，Cp感染显著改变菌群β多样性并富集Clostridium perfringens，而LR21提高Roseburia、Lactobacillus及Lactobacillus reuteri等相对丰度。同时，卵内注射LR21显著增加了攻毒或未攻毒肉鸡肠道内罗氏菌素（reuterin）的含量。体外实验进一步证实，reuterin可显著抑制Cp诱导的巨噬细胞促炎因子表达，并有效减轻Cp对肠道类器官生长的抑制。机制研究表明，reuterin通过抑制TLR4/MAPK/NF-κB信号通路并激活Nrf2/HO-1抗氧化通路，协同缓解炎症反应；同时显著上调SLC7A11、GCLC、GCLM、GSR、PRDX6和IDH1等谷胱甘肽代谢相关基因表达，提高抗氧化酶活性，减少ROS积累并降低细胞死亡水平。综上所述，胚胎期卵内递送LR21可通过促进益生菌先锋定殖和reuterin生成，协同调控巨噬细胞免疫反应与肠道干细胞谷胱甘肽依赖性抗氧化防御，从而显著增强肉鸡肠道对Cp感染的抵抗能力，为卵内益生菌干预家禽肠道疾病提供了新的理论依据和应用策略。

目的：随着全球消费者对高品质肉品需求的提升，肉品质（包括色泽、风味、嫩度与多汁性）已成为肉品科学研究的重点。近年来研究表明，细胞自噬作为一种维持细胞内稳态的重要过程，与肉品质（尤其是脂肪沉积与嫩度）密切相关。本文系统综述细胞自噬的调控机制，梳理其与肉品质之间的关联研究，旨在阐明自噬在肉品质形成中的作用，为通过调控自噬提升肉品质提供理论依据。方法：通过文献调研与综合分析，系统归纳自噬的分子机制、分类及其关键信号通路（如AMPK/mTOR、PI3K/AKT等），并聚焦于自噬在宰后肌肉成熟过程中对蛋白质降解、脂肪代谢、氧化应激及细胞凋亡的调控作用。同时，总结天然添加剂（如槲皮素、儿茶素、白藜芦醇）通过调控自噬通路改善肉品质的研究进展。结果：自噬在宰后肌肉中迅速激活，通过AMPK-mTOR-ULK1等信号通路促进肌原纤维蛋白的降解，显著提升肉品嫩度。自噬亦通过脂噬选择性降解脂滴，调控肌内脂肪沉积，影响肉品大理石花纹与风味。此外，自噬与氧化应激、细胞凋亡之间存在密切互作，共同影响宰后肌肉的生化变化与品质形成。研究表明，多种天然活性物质可通过激活或抑制自噬通路，优化蛋白质降解与脂肪代谢，从而改善肉品嫩度、保水性、色泽与抗氧化稳定性。

结论：细胞自噬是影响宰后肉品质的关键生物学过程，其在蛋白质降解与脂质代谢中的双重调控作用为肉品质改良提供了重要靶点。通过营养添加剂或宰后处理手段调控自噬活性，有望实现肉品质的定向提升。未来研究应进一步解析不同物种、肌肉类型中自噬通路的差异，并推动基于自噬调控的肉品质改良技术向产业化应用转化。

创新性：本文系统整合自噬在肉品质形成中的多重作用机制，突出其在蛋白质降解与脂肪代谢中的协同调控价值，并强调天然添加剂通过自噬通路改善肉品质的应用潜力，为肉品科学的跨学科研究与实践提供了新视角。

小麦是全球主食及膳食矿物质的重要来源，提供主要的微量元素。铜（Cu）是小麦生长发育过程中必需的营养元素，在多种代谢和生化反应中起关键作用。同时，Cu分布在人体的组织和器官中，参与人体生理代谢。Cu缺乏可能会导致毛发异常、贫血、骨骼异常甚至脑功能障碍等问题。本研究基于DArT标记构建的遗传图谱，以Avocet/Chilero构建的164个F₆ RILs（AC群体）和以Avocet/Huites构建的175个F₆ RILs（AH群体）两个重组自交系（RIL）群体的籽粒Cu含量进行QTL定位。共定位到4个QTL（QGCu.haust-AH-7D、QGCu.haust-AC-5B.2、QGCu.haust-AH-5B.1、QGCu.haust-AH-1B），分别位于1B、5B和7D染色体上且均超过2个环境。QGCu.haust-AH-7D为主效且稳定的QTL，在3个环境中被定位到，其表型变异（PVE）解释率为8.70%至9.34%，物理区间为99.96至100.66 Mb。QGCu.haust-5B是一个共定位且主效的QTL，其物理区间为446.01至450.57 Mb，分别解释了AC群体在两个环境中QGCu.haust-AC-5B.2（421.44-607.84 Mb）与AH群体在两个环境中QGCu.haust-AH-5B.1（446.01至450.57 Mb）之间11.28%至26.02%的表型变异。QGCu.haust-AH-1B为稳定的QTL，在两种环境中对表型变异的解释率为9.79%至15.96%，其物理区间为340.46 Mb至416.77 Mb。携带QGCu.haust-AH-1B、QGCu.haust-5B和QGCu.haust-AH-7D的有利等位基因的品系与携带不利等位基因的品系相比籽粒Cu含量显著提高了13.63%、14.34%和10.54%（P<0.01）。通过聚合效应和多效性效应分析，结果表明聚合三个QTL的有利等位基因可分别使籽粒Cu含量、籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值显著提高30.82%、18.65%、19.16%和52.43%（P<0.01）并开发了标记KACu-5B-2。遗传效应分析显示，与携带不利单倍型的Hap2相比，有利单倍型Hap1使籽粒铜含量、籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值分别显著提高8.1%、5.12%、5.32%和5.52%（P<0.05）。本研究为克隆小麦籽粒Cu含量相关基因提供了理论基础和技术支持，有助于分子标记辅助选择（MAS）和富铜生物强化育种策略。