胱天蛋白酶（Caspase）是调控细胞凋亡的关键基因，其能够通过可变剪切形成不同的可变剪切体，进而调控细胞凋亡过程。鳞翅目昆虫Caspase也有可变剪切现象，然而它们形成的剪切体的功能尚不清楚。我们通过克隆甜菜夜蛾胱天蛋白酶-5（SeCaspase-5）基因，获得了四种具有不同基因序列和蛋白功能结构域的剪切体，分别命名为SeCaspase-5a、SeCaspase-5b、SeCaspase-5c和SeCaspase-5d。这些剪切体分别在甜菜夜蛾Se-3细胞中过表达表明，SeCaspase-5a具有促凋亡功能，而SeCaspase-5b、SeCaspase-5c和SeCaspase-5d则没有。半定量PCR分析显示，SeCaspase-5的不同剪切体在苜蓿丫纹夜蛾核多角体病毒（Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus, AcMNPV）感染期间的表达存在显著差异。进一步将SeCaspase-5的不同剪切体构建到AcMNPV 的基因组bacmid中并转染Se-3细胞，发现SeCaspase-5a促进了细胞凋亡并导致病毒的产量下降，而SeCaspase-5b、SeCaspase-5c和SeCaspase-5d没有促进细胞凋亡，反而增加了病毒的产量。此外，SeCaspase-5的不同剪切体之间的互作分析表明，SeCaspase-5a能够与其自身及SeCaspase-5b、SeCaspase-5c和SeCaspase-5d发生直接的蛋白互作。而且，将这些剪切体在Se-3细胞中共表达，表明SeCaspase-5b、SeCaspase-5c和SeCaspase-5d在一定程度上抑制了SeCaspase-5a的促凋亡功能，相比SeCaspase-5a单独表达导致凋亡细胞的百分比降低了约20%。这些结果表明，SeCaspase-5具有可变剪切现象，并且参与调控杆状病毒侵染诱导的细胞凋亡。这些发现加深了对鳞翅目昆虫胱天蛋白酶功能的理解，并为研究杆状病毒诱导宿主细胞凋亡的机制提供了新的见解。

绿肥对于改善土壤质量和养分吸收至关重要。随着磷资源的逐渐枯竭，人们越来越关注绿肥在种植系统如玉米-绿肥间作中的作用，以寻找提高土壤磷利用率的可能途径。本研究基于一项始于 2009 年的玉米-绿肥间作的田间定位试验，旨在探究间作绿肥提高玉米产量和磷吸收的效果及机制。试验采用了玉米与三种绿肥（毛叶苕子，针叶豌豆，甜豌豆）间作（HVT, NPT, SPT）和单独种植玉米（CK），共计4个处理。2020-2023 年间，间作处理在 2020 年和 2021 年提高了玉米产量，尤其是 HVT 处理，与 CK 相比，分别增产 13.7%（1.96 吨 / 公顷）和 13.0%（2.13 吨 / 公顷）。2020 年、2021 年和 2023 年，间作处理下玉米籽粒的磷积累量显著高于 CK，四年间平均增幅为 10.6%（NPT 为 5.2%，SPT 为 10.8%，HVT 为 15.9%）。间作促进了玉米根长密度的增加和有机酸释放速率的提高。与其他处理相比，HVT 对土壤性质的改变更为明显，表层土壤（0 - 15 cm）中的酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性分别提高了 29.8% 和 38.5%，同时土壤 pH 值比 CK处理（pH = 8.44）降低了 0.37 个单位。间作处理促进了非活性磷库向中度活性磷库的转化，并刺激了表层土壤中细菌的生长。与 CK处理相比，以积累多聚磷酸盐而闻名的芽单胞菌门（Gemmatimonadota）和作为生物活性化合物重要来源的放线菌门（Actinobacteriota）的相对丰度在间作处理中显著增加，尤其是在 HVT 和 SPT 处理中。偏最小二乘路径模型（PLS - PM）分析表明，间作通过调节玉米根系形态和生理，促进了土壤磷的活化及有益细菌的富集。我们的研究结果表明，玉米-绿肥间作优化了根系性状、土壤性质和细菌组成，有助于提高玉米的产量和磷吸收，为作物可持续生产提供了一种有效策略。

提高水稻产量和氮利用效率是协调粮食生产和环境健康的关键挑战，然而水稻高产与氮高效协同的生理机制尚不明确。本研究以两个近等基因系水稻（DEP1和dep1）为材料，在三个氮水平（0、120和270 kg ha^-1）下进行了为期两年的田间试验，探究其碳氮转运的农艺和生理特征。结果表明，dep1相较于DEP1具有更高的产量、结实率、氮吸收和氮利用效率。灌浆期dep1茎中非结构性碳水化合物（NSCs）和氮向籽粒的转运显著高于DEP1，并且茎中NSCs转运与产量显著正相关，氮转运与氮利用效率也显著正相关。进一步分析发现，dep1的关键碳代谢酶活性（包括茎中α-淀粉酶、β-淀粉酶和蔗糖磷酸合成酶，以及籽粒中蔗糖合成酶、ADP-葡萄糖焦磷酸化酶和淀粉合成酶）显著高于DEP1，且其茎中蔗糖转运相关基因（OsSUT1和OsSWEET13）表达显著上调，这些特征促进了茎中NSCs的高效转运。同时，dep1茎中OsNPF2.4的高表达显著增强了氮的转运。对根系分析表明，dep1具有更优的根系形态特征（根干重、根表面积、根长和体积）和结构特征（中柱直径、皮层厚度和导管截面积），这解释了其较高的氮吸收能力，而且籽粒中OsNADH-GOGAT1和OsGS1.3的高表达促进了铵的同化，进一步增强了dep1的氮吸收效率。增加施氮量减少了碳的转运，但通过调节氮代谢酶活性和基因表达提高了氮的转运。总之，本研究结果强调了氮吸收以及茎中碳氮转运是dep1近等基因系水稻实现产量和氮利用效率协同提高的关键生理特征。

土壤有机碳 (SOC) 的准确空间分布对于指导农业管理和改善土壤碳封存至关重要，尤其是在破碎的农业景观中。虽然遥感提供了关于异质农业景观的空间连续环境信息，但其与 SOC 的关系仍不清楚。在本研究中，我们假设多类别遥感衍生变量可以增强我们对复杂景观条件下 SOC 变化的理解。以中国云南杞麓湖流域为案例区，基于从灌区采集的 216 个表层土壤样本，我们应用极端梯度提升 (XGBoost) 模型来研究植被指数 (VI)、亮度指数 (BI)、水分指数 (MI) 和光谱变换（ST，主成分分析和缨帽变换）对 SOC 制图的贡献。结果表明，ST对SOC预测精度的贡献最大，其次是MI、VI和BI，R²分别提高了29.27、26.83、19.51和14.43%，这归因于ST包含更丰富的遥感光谱信息。最优SOC预测模型综合了土壤性质、地形因素、区位因素、景观格局指数以及遥感变量，RMSE和MAE分别为15.05和11.42 g kg^-1，R²和CCC分别为0.57和0.72。Shapley加性解释分别解释了土壤水分、植被状态、土壤亮度和SOC之间存在的非线性和阈值效应。与传统线性回归模型相比，可解释机器学习在预测精度和揭示反映景观特征的变量对SOC的影响方面具有优势。总体而言，我们的研究不仅揭示了遥感衍生变量如何有助于了解破碎农业景观中的 SOC 分布，而且还阐明了它们的功效。通过可解释的机器学习，我们进一步阐明了 SOC 变化的原因，这对于可持续土壤管理和农业实践具有重要意义。

面对农业劳动力短缺与可持续发展的双重挑战，优化水稻生产模式以实现降本增效已成为现代农业研究的重要课题。本研究以粳稻品种南粳5718为实验材料，于中国泗洪县开展了为期两年的田间定位试验，重点探讨播种密度（150–350 g/盘）与移栽龄（10–25 d）对水稻不同叶位分蘖发生、穗形成特征及产量构成的调控效应。试验创新性地集成应用秸秆基质块育苗技术，不仅提高了种植效率，通过降低对营养土的依赖，还减少了耕作层破坏，系统解析了高密度育苗条件下栽培措施的协同优化机制。结果表明，提高播种密度显著改变了水稻分蘖与穗形成模式，具体表现为下位分蘖数量及穗形成率下降；尽管中位及高位分蘖的数量有所增加，但每穴总穗数减少，尤其在高密度条件下对产量产生不利影响。相比之下，缩短移栽秧龄能够有效促进下位分蘖的发生与穗形成，在一定程度上缓解了高密度带来的负面效应。与传统方法（150 g/盘、20 d秧龄）相比，高播种密度（300 g/盘）与较短移栽龄（15 d秧龄）的组合使总穗数提高3.79–4.73%，产量提升3.38–5.05%。综上，将高播种密度与缩短移栽龄相结合，可显著增强资源利用效率并提高分蘖效率，相较于常规栽培方法具有明显优势。本研究结果为优化水稻栽培管理技术提供了可操作的实践建议，并为推动农业可持续发展贡献了新的思路与方法。

地膜覆盖（PFM）通过减少水分损失和提高土壤温度，在半干旱地区提高了作物产量，而这些地区的作物生产也是氨气（NH₃）排放的重要来源。高温下强的氮矿化作用与地膜对NH₃扩散的阻隔效应之间存在着复杂的交互作用，这使得PFM对NH₃排放的影响机制尚不明确。因此，本文的研究目标是：（1）评估PFM对田间条件下NH₃排放的影响；（2）利用反硝化-分解模型（DNDC）识别气候变化和大气氮沉降下玉米产量和NH₃排放的变化。实验包括四种处理：（1）无地膜覆盖且不施氮肥（control）；（2）地膜覆盖且不施氮肥（PFM）；（3）施氮肥且不使用地膜覆盖（N）；（4）地膜覆盖且施氮肥（PFM+N）。结果表明，PFM在与氮肥结合使用时，提高了玉米产量（211%）和产量的稳定性。PFM通过三种机制减少了35%的NH₃排放：（1）PFM的高水分含量饱和了土壤孔隙，阻碍了NH₃向大气的扩散；（2）PFM的高温湿润条件加速了硝化作用，从而提高了尿素水解过程中的pH缓冲能力；（3）PFM形成的物理屏障减少了土壤和空气之间的NH₃交换。NH₃的日排放随着土壤温度、NH₄⁺含量和pH值的增加而增加；而在N处理下，随着土壤湿度的增加，NH₃日排放下降。在PFM+N处理下，日NH₃排放随着NH₄⁺含量的增加而增加。通过参数化的DNDC模型可以很好地模拟产量和日NH₃排放。PFM+N在共享社会经济路径（SSP）情景和氮沉降条件下，提高了产量并减少NH₃排放。随着氮沉降的增加，PFM+N下的产量也有所增加；在高辐射强迫情景（SSP5-8.5）下，NH₃排放则随着氮沉降的增加而增加。总之，PFM不仅能够提高产量并减缓NH₃排放，还可能在未来气候条件下实现类似的效益。

瞬时受体电位（transient receptor potential，TRP）通道是一类与昆虫热感应密切相关的离子通道蛋白。它们参与识别环境温度，在昆虫的生存繁衍过程中发挥着重要作用。本研究鉴定并克隆了桃蚜Myzus persicae中TRPA亚家族TRPA1基因两个剪切型MperTRPA1(A)和MperTRPA1(B)，并通过实时荧光定量PCR技术分析了它们在桃蚜不同组织中的表达模式。随后，在爪蟾卵母细胞系统中表达了MperTRPA1基因的两个剪切型，并利用双电极电压钳技术对它们的体外功能进行了深入研究。此外，通过RNA干扰技术结合行为选择试验，评估桃蚜对温度梯度反应的变化，进一步明确MperTRPA1基因在桃蚜温度适应机制中的作用。研究结果显示，MperTRPA1基因在桃蚜成虫多种组织中均有广泛表达。具体而言，MperTRPA1(A)在口器中表达量较高，而MperTRPA1(B)则主要在触角中表达。功能研究进一步揭示，MperTRPA1两个剪切型均能被20℃至45℃的温度范围所激活，且表现出非脱敏特性。深入研究发现，与MperTRPA1(A)相比，MperTRPA1(B)具有更高的电流值和热敏感性（以Q10系数值衡量）。在行为实验中，与野生型和dsGFP处理的桃蚜相比，MperTRPA1基因表达水平敲低的桃蚜对最适温度区域的偏好明显减弱，倾向于分布在更高的温度区域。综上所述，本研究结果阐明了热传导受体MperTRPA1在介导桃蚜适应性温度感知过程中的分子机制。

天然彩色棉（NCC）是一种环保且可持续的纺织材料。色彩单一以及产量和品质较差阻碍了天然彩色棉的广泛应用。本研究希望通过在纤维中合成和积累花色素，培育出新的彩色棉花。将两个花色素调控基因Lc 和GhPAP1D的融合基因在纤维次生细胞壁（SCW）合成阶段特异表达，得到的转基因纤维在开花后20 -30天呈现出明显的紫红色，成熟时呈红棕色。同时，Lc和GhPAP1D的表达导致纤维伸长速率降低，次生细胞壁沉积被抑制，最终使成熟纤维比强度和长度下降，衣分降低。代谢组学和转录组学分析表明，发育和成熟纤维中整个类黄酮途径显著上调，合成了包括花色素、原花色素和黄酮醇在内的多种类黄酮物质。研究还发现，在次生细胞壁合成阶段的转基因纤维中，木质素的生物合成和积累显著增加。我们的研究结果为促进棉花纤维中花色素的合成与积累提供了一种可行策略，同时也揭示了花色素对纤维着色和发育的可能影响，为未来天然彩色棉的纤维颜色创新奠定了基础。

Softening of fleshy fruits during ripening and post-harvest is a programmed event that greatly affects quality and storage span. However, the molecular mechanism underlying peach softening remain largely unknown. Lateral organ boundary (LOB) domain (LBD) proteins are pivotal regulators of plant growth and development. To date, certain LOB/LBD transcription factors are seemingly implicated in fruit softening. In this study, we identified 42 LOB/LBD genes in the peach genome. Expression analysis showed a significant upregulation of PpLOB1 transcripts toward peach fruit ripening. PpLOB1 was classified into Class II subgroup, and showed high sequence similarity to several softening-related LOB/LBD transcription factors. Transient transformation assays showed that PpLOB1 positively modulates peach softening. Further experiments demonstrated that PpLOB1 directly targeted and activated the promoters of pectate lyase 1 (PpPL1) and PpPL15, thereby contributing to the regulation of fruit softening. Additionally, PpNAP4 up-regulated PpLOB1 expression by binding to its promoter. Meanwhile, our findings revealed that PpNAP4 and PpNAP6 cooperatively modulate the expression of PpLOB1. Altogether, all results revealed a new regulatory module that involves PpNAP4 and PpLOB1, and contributes to peach fruit softening.

胚挽救技术在培育无核葡萄新品种的过程中扮演着至关重要的角色。为了提高无核葡萄胚挽救育种效率，本研究配置了22个杂交组合，研究不同亲本基因型、植物激素在胚发育和萌发培养基中对胚挽救效率的影响，并对畸形苗的挽救进行研究。结果表明：‘红宝石无核’、‘底莱特’、‘火州黑玉’、 ‘紫甜无核’和‘郑艳无核’ 适合作母本材料；‘紫甜无核’、‘沈农香丰’、‘红旗特早’和‘瑰宝’ 适合作父本材料；其中杂交组合‘红宝石无核×沈农香丰’ 和 ‘红宝石无核×紫甜无核’的胚挽救效率最高，胚发育率分别为  55.05% and 59.76%，并分别获得了 1348 株和 2235 株杂种后代；在MM3 + 0.2 mg・L⁻⊃1; IAA（吲哚 - 3 - 乙酸）胚发育培养基中添加 1.0 mg・L⁻⊃1; ZT（玉米素）时，‘红宝石无核×紫甜无核’胚的发育率最高达 64.73%；在胚萌发WPM培养基中，添加 0.2 mg・L⁻⊃1; ZT + 0.2 mg・L⁻⊃1; IAA 使杂交组合‘火州黑玉×阳光玫瑰’的萌发率达到最高，为 85.71%；同时，通过直接转化法和胚轴诱导不定芽再生途径，将3365株胚挽救畸形苗成功转化为正常苗1234株。最后成功移栽了4287株杂种植株。本研究为提高无核葡萄胚挽救育种效率提供了理论依据，为未来的无核葡萄育种计划提供了宝贵的材料。

水分驱动的作物模拟模型通常用于评估作物产量和灌溉管理策略，以提高农业用水效率。经过充分测试的模型可以作为指导农业实践的有力工具。本研究的目的是评估 AquaCrop 模型模拟滴灌条件下棉花蒸腾和水分利用的能力，并与田间茎流测量结果进行比较。在中国新疆进行了一项为期两年的棉花田间试验（2020-2021），包括两种行距和两种打顶方法。该模型充分估计了冠层覆盖率，归一化均方根误差 (nRMSE) 小于 5%，模型效率 (EF) 接近 1。模型对蒸腾的估算与所有年份和处理的茎流测量值（nRMSE=22.4%）都有良好的一致性。模型模拟的棉花水分利用效率（4.42 g m^-2 mm^-1）低于实际测量值（4.79 g m^-2 mm^-1）。在滴灌和地膜覆盖条件下，棉花在短而密的冠层结构中生长时，模型对作物系数的估计值有11.5%的高估，导致估算的蒸腾量略高于用茎流计测量的值。空气温度、水汽压差和辐射对棉花蒸腾有正面影响，而湿度则有负面影响。该模型可以捕捉到蒸腾量随气候因素变化的趋势，但气候效应强于茎流的影响。总之，AquaCrop模型是优化棉花灌溉策略的有效工具。

土壤紧实是制约华北平原玉米进一步增产的重要因素。然而，不同品种玉米产量形成对土壤紧实胁迫的响应存在明显差异。为探究不同类型玉米品种对不同土壤紧实胁迫条件下的生理响应，我们对17个玉米品种进行了为期两年的田间试验。试验设置了三种土壤紧实胁迫处理：无紧实胁迫（NC，土壤容重SBD=1.0-1.3 g cm^-⊃3;）、中度紧实胁迫（MC，SBD=1.4-1.5 g cm^-⊃3;）和重度紧实胁迫（HC，SBD>1.6 g cm^-⊃3;）。在试验过程中，我们测定了玉米根和茎的形态、干物质积累以及产量。与NC相比，MC和HC分别造成玉米减产0.9-26.7%和5.9-41.1%。在HC条件下，高耐紧实胁迫品种（H）比中耐紧实胁迫品种（M）和低耐紧实胁迫品种（L）产量更高，主要是因为其根系和地上部生长更有优势。H类品种表现出较高的根长、根表面积和根重以及根系活性、吸收能力和抗氧化能力，从而增加了叶面积指数和干物质积累。此外，HC条件下H类品种根系生长指标的增幅大于地上部指标，因此其根冠比增加。由此可知，土壤紧实对玉米根系和地上部生长的影响因基因型而异，H类品种的根系生长优势比地上部更明显，因此能在重度紧实条件下获得较高的产量。

基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术极大地推动了生命科学领域的研究，并展现出广泛的实际应用潜力。然而，Cas9系统往往受到靶位点附近间隔序列邻近基序（PAM）需求的限制。xCas9是从化脓性链球菌Cas9（SpCas9）衍生的一种变体，已知其可以识别更广泛的PAM范围。然而，目前xCas9在非模式昆虫中的应用研究仍较为匮乏。本研究以具有全球性危害的飞蝗（Locusta migratoria）为研究对象，选择黑化诱导神经肽（corazonin，Crz）为靶标，探索了xCas9在不同PAM靶位点的基因编辑活性。结果表明，尽管xCas9在经典NGG PAM靶位点的活性低于SpCas9，但其能够有效切割SpCas9无法编辑的AG PAM靶位点。应用xCas9成功构建了Crz^-/-型蝗虫品系。该Crz^-/-品系表现出白化体色，Pale、Vermilion、Cinnabar、White和 β-carotene-binding protein等体色相关基因的表达显著下调。此外，Crz^-/-突变体的几丁质合成酶1（Chitin synthase 1）表达量显著降低，表皮中几丁质含量明显减少，且角质层更为紧密和坚硬。更进一步地，Crz^-/-突变体在低温胁迫下表现出适应能力下降，包括生命周期延长、体重降低以及体型变小。这些研究结果表明，xCas9能够有效实现昆虫基因组编辑，且Crz在昆虫体色、表皮发育及适应低温胁迫中发挥关键作用。本研究拓展了xCas9在非模式昆虫中的应用，并为深入理解昆虫表皮发育及环境适应的调控机制提供了新见解。

施用缓控释肥料是一种轻简化栽培技术，能够提高小麦的产量和氮肥利用效率（NUE），然而关于一次性施用不同释放期的缓控释氮（N）肥组合配施对小麦籽粒品质的影响的研究仍然有限。本研究采用了脲酶抑制剂尿素（AHA）、硫包衣尿素（SCU）、SCU与AHA肥料的组合（BSAF）以及混合控释肥料（BRNF），探讨了缓控释肥料的田间养分释放以及对弱筋小麦籽粒产量、氮素利用效率（NUE）和蛋白质含量的影响。本研究旨在确定一次性施用缓控释肥料对小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响及其潜在机制。结果表明，不同缓控释肥料处理的氮释放速率明显不同。AHA表现为快速释放模式，SCU和BSAF为缓慢释放模式，而BRNF则为控释模式。与CK相比，BRNF提高了籽粒产量，降低了弱筋小麦的蛋白质含量，籽粒产量平均提高了7.47%，蛋白质含量降低了1.85%。BRNF更高的氮素利用效率（NUE）、氮素农学利用效率（NAE）和氮素表观回收效率（NRF）得益于较高的氮素吸收量。然而，AHA、SCU和BSAF则表现出相反的趋势。与CK相比，BRNF提高了花后干物质积累（PDMA）及花后干物质对籽粒的贡献率（CDA），同时降低了花后氮积累（PNA）及花后氮积累对籽粒的贡献率（CNA）。产量提高和蛋白质含量降低的主要原因分别与PDMA和CDA的增加以及PNA和CNA的降低有关。因此，BRNF是一种有效的农艺策略，可以促进弱筋小麦籽粒产量与品质的协同提高。

提高氮肥利用效率不仅有助于增加玉米产量，还能减轻因氮肥过量使用而对环境造成的负面影响。大量研究已经明确植物生长调节剂和种植密度对玉米抗倒伏能力和氮素吸收利用的影响，但关于植物生长调节剂与种植密度互作对氮肥利用效率的影响却鲜有报道。本试验于2020-2021年开展，设置4个种植密度：4.5、6.0、7.5和9.0株·m⁻⊃2;，并在玉米7展叶设3个EC（乙烯利和矮壮素复合剂）喷施剂量：0（CK）、450和900 mL·ha⁻⊃1;。与CK相比，EC处理（尤其是900mL ha⁻⊃1;剂量）显著降低了玉米株高和生物量，同时增加了茎粗、植株横纵比（PHVR，我们将其定义为玉米地上部第一节间茎粗与株高的比值）以及维管束的数量和面积。PHVR和维管束形态与单株干物质转运量及其对籽粒的贡献率呈显著正相关。尽管EC处理降低了玉米的生物量，但促进了干物质的再分配进而提高了收获指数（HI）。EC处理下，干物质积累量降低导致玉米氮素吸收效率降低，同时PHVR和维管束数量、面积的增加则有助于加速玉米植株中氮素向籽粒转运，在不同密度下玉米氮素利用效率（NUtE）较CK显著提高了4.3% - 31.1%。增加种植密度则可以同步提高玉米氮肥吸收效率和利用效率。因此，在高密度下施用高剂量的EC不仅可以显著增强玉米抗倒伏能力，还可以通过促进干物质和氮素的转运显著提高玉米NUtE和HI。

氮（N）和钾（K）是作物生长必不可少的营养元素，但目前关于氮钾互作对植物氮钾营养状况及产量的影响仍缺乏深入的研究。本研究旨在以临界养分稀释曲线的理论框架为基础，开发氮钾互作条件下可诊断小麦氮钾营养和预测产量的有效指标。本研究采用3个小麦品种为期4年的氮钾互作试验数据，构建并验证了基于临界氮稀释曲线（CNDC）和临界钾稀释曲线（CKDC）的养分指数（NIs），并通过收集相关文献数据对构建的指数进行补充验证。研究结果表明，所构建的临界钾稀释曲线（CKDC）中的参数A1能够反映施N对K吸收与利用的影响，但在不同施N水平下，利用CKDC计算的KNI值差异并不显著。因此，以地上部生物量（AGB）为基础，进一步构建了通用的CKDC，并定义了N–K交互作用下的Kc = 3.63AGB ^{– 0.37}。结果表明，整合CNDC和CKDC的氮钾交互指数（NKI）能够量化氮钾亏缺对小麦植株的直接影响，且可通过NKI评估小麦生长对氮钾浓度变化的响应。进一步研究发现，拔节期追施N肥可显著提高孕穗期N–K交互作用对氮营养指数（NNI）和氮钾交互指数（NKI）的影响（P<0.05），但对钾营养指数（KNI）的影响不显著。各项指标在抽穗期对相对产量（RY）的预测能力最好。与NNI和KNI相比，NKI对小麦产量预测的准确率分别提高了11.63%和17.44%。综上，NKI在氮钾营养诊断及氮钾互作下的产量预测表现优于NNI和KNI，增强了氮钾互作对小麦生长影响的解释，对提高N和K营养诊断及产量预测的准确性具有重要应用价值。

芪类化合物是一种天然的植物抗毒素，参与了植物对环境中各种生物和非生物胁迫的响应。芪合成酶（STILBENE SYNTHASE，STS）是葡萄合成白藜芦醇的关键酶。然而，调控STS基因表达的机制尚不清楚。在本研究中，我们报道了一个中国野生毛葡萄的NAC转录因子VqNAC17，可以提高转基因拟南芥对盐胁迫、干旱胁迫和丁香假单胞菌（Pst DC3000）的抗性。此外，利用酵母双杂交和BiFC验证了转录因子VqNAC17与VqMYB15之间的相互作用。在转基因拟南芥中，VqNAC17通过与VqMYB15相互作用影响芪类化合物的合成，参与植物免疫。酵母单杂交和LUC瞬时表达实验结果发现，VqNAC17也可以结合VqMYB15的启动子。这些结果表明，VqNAC17是通过与VqMYB15相互作用的方式促进STS表达的关键调控因子。

控释混合肥（CRBF）一次施用能够提高水稻的产量和氮素利用效率。然而，CRBF一次施肥下，土壤氮素分布和根系生长对水稻产量及氮素利用效率的影响尚不清楚。本研究通过为期两年的田间试验，探讨了不同肥料类型（普通尿素（U）和CRBF）和一次施肥方式（撒施与侧深施肥）对土壤氮素分布、植株氮吸收、根系特征、产量及氮素利用效率的影响。研究结果表明，与其他处理相比，CRBF一次施肥可使植株干物质量累积、氮吸收量、籽粒产量、氮素回收效率和氮素农学效率平均提高8.29、21.85、10.57、79.28和74.8%。其中，与撒施相比，CRBF侧深一次施肥进一步使氮素回收效率提高12.78%。此外，CRBF一次施肥提高了叶片SPAD值和谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶活性，分别增加了5.93和25.58%。CRBF一次施肥提高了土壤无机氮浓度，并呈现出“前期快速增加、后期趋于稳定”的特点。此外，CRBF一次施肥改善了水稻根系生长，使分蘖期和抽穗期的根系生物量、总根数、平均直径、总根长、总根表面积和总根体积分别增加28.30、28.56、18.64、13.38、35.26和37.06%。偏最小二乘路径建模分析表明，CRBF一次施肥通过提高土壤无机氮浓度来改善根系形态，从而增强植株氮吸收能力，最终提高水稻产量和氮素利用效率。综上所述，本研究结果表明，CRBF一次施肥是实现水稻高产高效的优化氮肥管理策略，其中侧深施肥是最优的一次施肥方式。

干旱胁迫是制约小麦产量的关键环境因子，其中拔节期干旱对穗分化的抑制作用尤为突出。本研究基于作物逆境胁迫记忆理论，系统解析了三叶期干旱锻炼对拔节期穗发育的生理调控机制。研究通过对三叶期小麦施加干旱锻炼与拔节期干旱胁迫试验，揭示了干旱锻炼通过碳代谢重编程稳定幼穗分化的生理机制。研究表明：干旱锻炼显著提升植株的生理适应能力。在拔节期干旱胁迫下，经过锻炼植株旗叶光合速率较未锻炼植株提高25.7%，叶片水势增加17.4%，并有效缓解氧化损伤（过氧化氢和丙二醛含量分别降低30.6%和11.1%）叶片碳代谢关键酶活性分析发现，己糖激酶和果糖激酶的活性分别增加了170%和236%，驱动了碳代谢流稳态建立，从而增加了小穗和可育小花的形成，最终实现穗粒数13.8%的显著提升。本研究创新性地揭示了干旱锻炼通过“碳代谢稳态和穗器官建成”协同调控增强小麦耐逆性的生理机制，为作物抗逆栽培理论提供了重要补充，也为粮食安全生产提供了创新性解决方案。

本研究探讨了细胞分裂素在适度限制供水（MWL）调控小麦灌浆期氮素从源到库转运过程中的作用。采用低氮（LN）、中氮（MN）和高氮（HN）三种施氮水平进行田间实验，并在每个氮肥施用水平下设置了两种土壤水分处理：常规充充分灌溉（CWW）和花后适度限制供水（MWL）。结果表明，MWL处理优化了氮素、总游离氨基酸、反式玉米烯（Z）和反式玉米烯核苷（ZR）从源器官（茎和叶）向库器官（穗）的再分配。与CWW处理相比，MWL处理下茎和叶中的蛋白水解酶（包括内肽酶、羧肽酶和氨基肽酶）的活性，以及穗中总游离氨基酸转运蛋白基因的表达水平显著提高，并且与穗中Z+ZR水平密切相关。向茎和叶喷施6-呋喃基氨基嘌呤（KT，一种合成细胞分裂素）显著抑制了蛋白水解酶活性，促进了氮素在茎和叶中的滞留，减少了库器官中的氮积累，从而降低了氮收获指数。相比之下，向穗喷施KT显著上调了FAA转运蛋白基因的表达，减少了源器官（茎和叶）中的氮滞留，增加了库器官（穗）中的氮积累，并提高了氮收获指数。在HN条件下，MWL处理对氮源库间转运的促进作用明显强于LN和MN条件。研究结果表明，花后适度限制供水通过重新分配小麦中的细胞分裂素（Z+ZR）来增强氮素从源器官到库器官的再分配，协同增加了小麦的产量和氮素利用效率。

玉米秸秆还田和施用氮肥对土壤质量和作物产量的影响已得到广泛研究。然而，不同玉米秸秆还田量和氮肥施用量对土壤-作物系统的土壤质量、氮循环功能微生物数量、N₂O排放和作物氮营养状况的影响仍未得到充分探讨。本研究的目的是评估不同夏玉米秸秆还田量和施氮量对以下方面的影响：i) 土壤质量和作物产量；ii) 氮循环功能微生物群落和N₂O排放；iii) 作物氮营养状况。结果表明，在施氮量为210 kg hm²时，秸秆全量还田（SN）和秸秆半量还田（1/2SN）处理的产量比不还田处理（CK）显著提高了7.62%-12.69%。秸秆全量还田后减施15%氮肥处理（S-15%N，施用量178.5 kg hm²）与SN处理的产量无显著差异。与其他处理相比，SN、1/2SN和S-15%N处理的表层土壤（0-20 cm）有机质（SOM）水平、氮循环功能微生物群落、作物氮营养状况和氮吸收效率显著增加。与SN相比，S-15%N和1/2SN的累积N₂O排放通量分别显著减少19.11%和5.51%。此外，与SN相比，S-15%N和1/2SN的氮营养指数（NNI）更接近作物临界氮需求量。总之，与SN相比，基于SOM、NNI、累积N₂O排放通量和产量的最佳秸秆还田量和施氮量（1/2SN和S-15%N）决策方案可应用于中国冬小麦-夏玉米周年生产。

小麦茎基腐病主要病原菌——假禾谷镰孢在侵染寄主过程中会向寄主体内分泌大量蛋白，以调节寄主的免疫反应或增强其致病性。本研究发现一个能够在本氏烟草叶片中诱导细胞死亡的假禾谷镰孢分泌蛋白 Fp00392，并发现纯化的 Fp00392 蛋白在本氏烟草中能够激活活性氧爆发、胼胝质沉积以及防御相关基因的上调。另外，在本氏烟草中的VIGS 实验表明，Fp00392 引发的细胞死亡不依赖 BAK1 和 SOBIR1。而且，Fp00392 的转录水平在假禾谷镰孢侵染期间显著上调。敲除 Fp00392 能显著减弱假禾谷镰孢对小麦胚芽鞘的致病性，并且会影响假禾谷镰孢对H₂O₂ 和刚果红的敏感性。总体来说，这些结果表明Fp00392 不仅能作为 PAMP分子以诱导植物免疫反应，还能作为致病因子促进假禾谷镰孢对小麦的侵染。

真菌病害不仅会降低玉米产量，还会产生霉菌毒素威胁人畜健康，其在秸秆还田后愈加严重。本研究通过微生物组技术获得了秸秆还田前后的根系微生物群落变化，并从根际土壤中分离出对拟轮枝镰孢和玉米大斑病菌高度拮抗贝莱斯芽孢杆菌zm026；该菌株可定殖在玉米根表面并激活植物免疫系统，显著增加ZmGST、ZmZHD、ZmPR-1、ZmPR-2和ZmPR-3等防御基因的表达；通过高分辨质谱技术鉴定了高效抗菌物质bacillomycin D；台盼蓝、DAPI（4'，6-二脒基-2-苯基吲哚）和PI（碘化丙啶）等染色结果表明，bacillomycin D通过诱导细胞凋亡导致孢子局部膨胀或破裂，进而破坏真菌细胞膜的完整性、抑制孢子萌发；室内盆栽试验表明，zm026显著促进了玉米的生长，降低了真菌病害的发生率和伏马毒素污染水平，并有效降低了玉米籽粒中镰孢菌丰度。本研究为秸秆还田后玉米病害的生态调控提供了原位修复菌株。

叶锈病是一种对小麦极具破坏性的叶部病害，对全球小麦生产造成了严重威胁。在本研究中，对来自回交-互交-巢式关联作图（AB-NAMIC）群体的590份材料进行了成株期抗叶锈病表型鉴定，结合660K基因型数据进行全基因组关联分析（GWAS），鉴定到位于1B、2A、2B和7D染色体上的显著数量性状位点（QTL），并定位了位于1B染色体上的候选基因TaRLK-1B。基于TaRLK-1B单倍型开发的CAPS标记能够有效区分抗病和感病品种。该基因编码一种膜定位的富含亮氨酸重复序列的类受体蛋白激酶（LRR-RLK），受到叶锈菌侵染诱导表达。在小麦中敲除该基因导致抗叶锈病能力降低，进一步证实了其作为正向调控因子在防御叶锈病中的作用。此外，TaRLK-1B可能与类受体胞质激酶TaRLCK1B相互作用，从而促进免疫信号转导。研究结果还表明，聚合多个抗病QTL可以显著提高小麦的叶锈病抗性。本研究为抗病基因提供了新的见解，并提供了有价值的QTL信息，有助于小麦抗病分子标记辅助育种。

Global warming and climate change have made conventional agriculture inefficient in food production.  The affected livestock and crop cultivation are leading to disruptions in food supply.  The troubles are severe in regions suffering with improper land management and unsustainable practices.  The Bio-Circular-Green (BCG) economic model, designed to reduce and recycle resources and environmentally friendly procedures, has been introduced.  Azolla plant represents an interesting model for BCG and enhancing community networks in Southeast Asia (SEA) because it is multipurpose materials.  Azolla can use for various applications in agriculture such as biofertilizer and animal feeds.  However, understanding and utilization of Azolla are limited.  Moreover, collaboration among farmers is insufficient to maximize benefits of Azolla. In this study, we provide a comprehensive review of the role of Azolla in agriculture.  We review main property of Azolla as biofertilizers especially, for rice production and the interaction with cyanobacteria.  For livestock, we discuss procedures to combine Azolla in animal feed and evaluate the ingredients of the meal.  Besides that, we also discuss product qualities from livestock treated with Azolla diet.  This review also describes Azolla-based farming, which is designed for efficient land use and promotes nutrient cycling.  Hence, we illustrate that Azolla plant is one of the key important factors for farm-based agroecosystem services which driven sustainable bioresources management in SEA.  Moreover, we also propose potential development of Azolla to improve its properties as biofertilizer, functional feed for animal and human, and bio-oil production.

及时准确地预测作物产量对粮食管理和贸易至关重要。然而，很少有研究探讨不同物候期的作物表型参数（CPPs）与无人机（UAV）数据的结合对玉米产量预测的影响。与单时相数据相比，多时相数据能够在多大程度上提高产量预测的准确性和可靠性，这一点也尚未得到系统的研究。为了实现作物产量估算精度与监测成本之间的平衡，本研究提出了一种结构化框架，旨在识别利用无人机多光谱数据进行夏玉米产量预测的最佳物候期。本研究首先采用了三种经典方法，即自定义平均精度减少法（C-MDA）、基于最优参数的地理探测器（OPGD）和灰色关联分析（GRA），对六个生长阶段中的CPPs和基于无人机信息计算的植被指数（VI）进行排序和筛选。进而分别建立了基于单时相数据和多时相数据组合的岭回归模型，并对其在产量预测中的表现进行比较，以确定最佳物候期和相应的关键因素。研究结果表明，与OPGD和GRA相比，C-MDA在因子筛选排名方面表现出明显的优势。绿色归一化差异植被指数（GNDVI）、归一化差异植被系数（NDVI）和归一化差异红边指数（NDRE）表现最佳，而叶面积指数（LAI）和地上生物量（AGB）被证明是最有效的CPPs。当仅使用单时相数据进行产量预测时，腊熟期的预测精度最高（R2=0.871，RMSE=0.407 t ha^-1），而抽雄期则能够最早实现精度尚可的产量估算（R2=0.810，RMSE=0.493 t ha^-1）。相比之下，整合来自不同作物生长阶段的无人机数据显著提高了产量估算的准确性。研究建议采用抽雄期、吐丝期和腊熟期的数据组合（R2=0.942，RMSE=0.291 t ha-1）。以上发现表明，在小农户田块中进行精确的玉米产量估算是可行的，研究为精准农业的发展提供了重要的理论依据和实践指导。

Lignans are important bioactive compounds in sesame (Sesamum indicum L.), valued for their health benefits and industrial potential.  However, the genetic mechanisms underlying the lignan biosynthesis pathway remain poorly understood.  This study aimed to identify key quantitative trait loci (QTLs) associated with lignan content using 140 F₉ recombinant inbred lines (RILs) derived from a cross between sesame cultivars Areum and Gomazou and to develop molecular markers for use in breeding programs to enhance lignan content.  Genotyping-by-sequencing (GBS) technology was employed, combining single (ApeKI) and double-enzyme (PstI/MspI) digestions.  This approach provided comprehensive genome coverage and substantially improved the quality of the linkage map.  A total of 19 QTLs associated with lignan components, including oil-soluble lignans and water-soluble lignans, were identified.  Among these, loci on chromosomes 6 and 11 exhibited high LOD scores of 17.8 (PVE 13.9%) and 51.5 (PVE 68.7%), respectively, for total lignan contents in seeds.  Two major QTLs, qLIGNAN6 and qLIGNAN11, were identified as key contributors to lignan content.  Significant single nucleotide polymorphisms (SNPs) linked to these QTLs were used to develop CAPS markers for potential application in marker-assisted selection (MAS).  These markers were validated in RILs and germplasm to evaluate beneficial allele stacking and gene pyramiding.  This study provides valuable genetic resources and molecular markers that will facilitate the effective implementation of sesame breeding strategies aimed at improving nutritional value.  The findings contribute to the development of sesame varieties with higher lignan content, supporting both health and industrial applications. 

为人类提供充足且有营养的食物是农业可持续发展的一项重大挑战。优化氮素供给是提高作物籽粒产量和品质的关键措施之一，绿肥常被用于优化作物生产中的氮素供应，但绿肥能否在减少化学氮肥投入的同时维持春小麦籽粒产量和品质尚不明确。本研究依托始于2018年在西北干旱灌区开展不同绿肥与混作绿肥的裂区田间试验，旨在探明箭筈豌豆混播毛叶苕子在维持春小麦高营养产量和籽粒品质的同时减少化学氮输入并揭示氮素代谢机制的可行性，探讨2020-2022年绿肥和减氮对春小麦籽粒营养产量、氨基酸含量、维生素B含量、矿物元素含量和加工品质及氮素积累、转运和同化的影响。结果表明，减氮会降低小麦营养产量，但混作绿肥可提高籽粒蛋白质和淀粉产量。减氮20%条件下混播箭筈豌豆和毛叶苕子(HCVN2)较传统施氮麦后休闲(FN3)春小麦籽粒蛋白质和淀粉产量分别提高35.9%和16.2%。同时，减氮降低了春小麦籽粒品质，但绿肥可改善春小麦籽粒品质。HCVN2较FN3春小麦籽粒必需氨基酸和非必需氨基酸含量分别提高13.2%和10.0%，维生素B和锌元素含量分别增加20.0%和22.2%，降落数值和湿面筋含量分别提升14.0%和8.6%。HCVN2能同步提升春小麦营养产量和籽粒品质，主要归因于其显著增加了籽粒氮素积累量，提高了叶片、茎鞘和穗轴-颖壳氮素对籽粒氮素的贡献率，并增强了硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性。因此，减氮20%结合混作绿肥可通过改善植株氮素积累、转运和同化，协同提升春小麦籽粒营养产量和品质。

种子的落粒性和品质是维持稳定产量及确保优良食用品质的关键因素。本研究成功鉴定了一个AP2/ERF转录因子—SHAT2，该基因能正向调控种子落粒性和品质。shat2突变体由于离层发育异常，导致成熟期种子难落粒。同时，与野生型相比，shat2突变体的淀粉颗粒排列松散，总淀粉以及直链淀粉含量和蛋白质含量显著降低，而可溶性糖含量显著增加。qRT-PCR 的检测结果显示，大部分与种子落粒性以及品质相关基因在shat2突变体中表达显著下调，表明了SHAT2在水稻种子落粒性和品质中起重要作用。此外，EMSA结果显示SHAT2可以结合GCC-box，暗示SHAT2可能通过调控下游基因的表达来影响种子发育。本研究不仅丰富了遗传资源，还突显了

提高淮北平原冬小麦的产量（GY）和水分利用效率（WUE）至关重要。然而，微喷灌和播后镇压对小麦产量和水分利用效率的影响尚不清楚。因此，本研究于2021-2023年冬小麦生长季开展了为期两年的大田试验，共设置六个处理：雨养（RF）、常规灌溉（CI）和微喷灌（MI），以及三种灌溉方式下播种后镇压处理（RFC、CIC和MIC）。试验结果表明，与CI和RF相比，微喷灌显著提高了小麦GY，平均增产幅度分别为17.9%和42.1%。MI产量提高是由于其显著增加了穗数、穗粒数和粒重。MI处理下冬小麦花后旗叶叶绿素含量显著高于CI和RF处理，RF下叶绿素含量最低。这是因为MI显著提高了旗叶花后过氧化氢酶和过氧化物酶活性，降低丙二醛含量。与RF和CI相比，MI显著促进了花后干物质转运和积累及其对籽粒产量的贡献率。此外，MI显著促进了小麦根系生长，且灌浆期根系活力显著高于CI和RF处理。在2021-2022年，MI和RF的WUE之间无显著差异，但在2022-2023年，RF的WUE显著低于MI。然而，与CI相比，MI的WUE显著提高，两年平均提高了15.1%和17.6%。在雨养条件下，播后镇压显著提高了小麦GY和WUE，这主要是由于播后镇压显著增加穗数和干物质积累量。综上所述，在淮北平原地区，雨养条件下采用播后镇压可以作为一种提高小麦产量和水分利用效率的有效措施；而采用微喷灌可同时实现该地区小麦高产和水分高效利用的生产目标。

萝卜硫素（SFN）是一种在十字花科蔬菜中天然存在的异硫氰酸酯，因其在体内的抗炎和抗氧化效应而受到广泛关注。尽管SFN的健康益处已被广泛认可，但其在动物饲料中添加对猪肝脏健康的影响及其作用机制尚未完全明了。为了探究这一问题，本研究在猪的饲粮中添加了1g kg^-1的SFN，并在50天的饲养周期后对猪的肝脏和血清样本进行了深入分析。研究发现萝卜硫素的添加显著提升了猪的生长性能和肝细胞的增殖能力。此外，SFN还显示出对肝脏健康具有积极影响，它降低了肝脏和血清中的丙二醛（MDA）水平，这是氧化应激的一个重要生物标志物。同时，SFN还增加了肝脏中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性，这是一种关键的抗氧化酶。转录组和蛋白质组学研究表明，SFN下调了包括氧化磷酸化、炎症反应、IL-6-JAK-STAT3信号传导和通过NFκB的TNFα信号传导在内的多个途径。这些途径的下调有助于减轻炎症和氧化应激。同时，它上调了NRF2/GPX4/HO-1的表达，并减少了IL-6和TNFα的表达。这些都是与炎症和氧化应激相关的关键分子。机制研究进一步揭示了SFN可能通过影响NR1D1和NRF2这两个转录因子来调节肝脏中GPX4和HO-1基因的表达。这些基因与抗氧化防御机制密切相关。此外，代谢组分析显示，SFN给药后血清中β-羟丁酸水平下降，这可能与SFN增强了肝脏中赖氨酸β-羟丁酰化（Kbhb）这种表观遗传修饰有关。Kbhb是一种新型的蛋白质修饰方式，其在调控代谢和炎症反应中的作用逐渐受到重视。综上所述，SFN在抵御肝脏炎症和氧化损伤中发挥着保护作用，而且可能通过NRF2和NR1D1的协同作用以及促进肝脏Kbhb的形成来实现这些效果。这些发现为SFN在动物营养和健康领域的应用提供了新的科学依据，但SFN如何促进肝脏Kbhb的形成及其具体机制仍需进一步的研究和探索。

线粒体在植物生长发育、配子育性和生态适应性方面扮演着重要角色。甘蔗（Saccharum spp. hybrids）是世界上最为重要的糖料和能源作物，割手密（S. Spontaneum）和斑茅（S. arundinaceum）是改良甘蔗品种特性和拓宽遗传基础的优异种质资源，但其线粒体基因组及相关研究却鲜有报道。我们的研究对斑茅1-6，割手密2-2和甘蔗杂交种GT42、GT44、LC05-136、LC1541与YZ08-1609的线粒体基因组进行了组装和深入解析。结果表明，这些基因组全长445,578-533,662 bp，编码33个蛋白编码基因（protein coding genes, PCGs），GC含量为43.43%-43.82%。斑茅、割手密和甘蔗杂交种的线粒体基因组主结构分别为三环、单环+线性和双环类型，且由重复序列介导重组产生多种潜在构象。基于线粒体基因的内含子序列开发了可区分斑茅、割手密和甘蔗杂交种的分子标记SAnad4i3。在这些物种的PCGs中鉴定到了540-581个C到U的RNA编辑位点，其中在斑茅中有6个编辑与创造起始或终止密码子有关，而在割手密和甘蔗杂交种中只鉴定到5个相关位点。进一步，在线粒体基因组中鉴定到了30-37个叶绿体基因组同源片段，其中以割手密数量最多、斑茅最少。进化分析显示，甘蔗在长期进化中可能经历了多次基因组重组和基因转移事件，并丢失了8个PCGs。以上研究揭示了“甘蔗复合体”线粒体基因组的遗传多样性和复杂性，为物种分类和高倍体作物遗传进化研究提供了科学基础。

FW2.2-like (FWL)基因家族已经在多种物种中进行了广泛研究，揭示了某些成员在器官发育中，特别是调控果实大小方面的保守功能。因此，对于研究基础比较薄弱的物种，包括中国枣在内，分析这一基因家族是筛选果实大小候选基因的有效途径。在本研究中，我们鉴定了20个ZjFWL基因，全面分析了它们的染色体分布、系统发育关系、基因结构、进化动态、表达模式及其启动子中的顺式作用元件。ZjFWL10序列的自然变异分析表明，其保守结构域中的7个碱基缺失与枣果实大小存在显著相关性。为了验证7个碱基缺失基因型的功能，我们在番茄中进行了异源过表达试验，获得了三个过表达株系。与野生型相比，过表达株系的果实大小显著减小，而株高显著增加。这表明该基因可能在枣的营养分配中发挥关键作用，最终影响果实大小。这些发现为揭示果实大小调控机制提供了重要的见解，并为针对枣果实大小的遗传改良提供了有价值的参考。

目的：了解中国家驴表型变异背后的遗传变异有助于家驴的遗传改良及繁育工作。然而，中国家驴群体遗传结构以及与形态（毛色和体型）和适应性（高海拔适应）性状相关的关键候选基因目前研究不多，需要进一步挖掘和深入分析。

方法：本研究基于391份中国家驴全基因组重测序数据和代表性品种的PacBio HiFi测序数据，全面挖掘其单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNP）和结构变异（Structural variation，SV）等不同类型遗传变异，研究其频率分布规律，并通过选择信号检测等方法挖掘与形态（毛色和体型）和适应性（高海拔适应）等性状有关的候选突变，最终通过PCR和细胞实验验证变异序列的功能作用。

结果：群体基因组分析显示，中国家驴分化为三个不同的类群，西南高原、北方平原和关中平原。本研究鉴定到127个与毛色相关、117个与体型相关以及169个与高海拔适应相关的选择信号基因，其中ARID3B基因可能影响中国家驴的毛色；EPAS1是一个高海拔适应基因，但是，研究发现FAM184B 基因在中国家驴应对高海拔环境时呈现出更强的信号。选择性信号分析和全基因组关联分析（GWAS）表明，LCORL和TMEM154基因可能与中国驴的体型相关。利用关中驴和川驴三代PacBio HiFi测序数据，鉴定了关中驴（大型驴）和川驴（小型驴）之间的结构变异。基于此结构变异数据，对来自24个品种的153个二代中国家驴数据进行SV分型，鉴定到了一个关中驴（大型驴）和川驴（小型驴）之间TMEM154基因上880bp的缺失，这一结果通过PCR得到了验证，推测其是与体型相关的候选SV。转录组测序数据显示，与川驴（小型驴）相比，TMEM154基因在关中驴（大型驴）的肌肉中表达量高；多物种序列比对分析表明，TMEM154基因区域中880bp序列在马、斑马、藏野驴以及两个大型驴品种（德州驴和关中驴）中存在，在小型驴川驴上缺失。此外，将880bp缺失序列转染到3T3-L1和HEK293T细胞后，结果显示该突变的相对荧光素酶活性相较于野生型显著降低；综合上述结果表明，TMEM154基因中880bp的缺失序列可能在驴的体型性状方面发挥着重要作用。

结论：研究结果确定了中国家驴的群体遗传结构，挖掘了中国家驴毛色、高海拔适应和体型性状相关的重要候选基因，并推测TMEM154基因上的SV可能在中国家驴体型形成中具有重要作用。这些结果将为开展中国家驴体型性状的标记辅助选择提供参考依据，为中国家驴遗传改良提供参考。

炭疽病是一种由刺盘孢属（Colletotrichum）引起的重要病害，对茶树（Camellia sinensis）的产量和经济价值有着显著影响。然而，关于茶树炭疽病抗性的遗传机理目前鲜有报道。前期田间调查发现茶树‘龙井43’ב白鸡冠’杂交F₁代对炭疽病存在明显抗性差异。因此，本研究以‘龙井43’ב白鸡冠’杂交群体为试材，对茶树炭疽病抗性遗传位点进行了探究。基于连锁分析发现一个主效QTL（qAR-12.4）在两年分别可以解释10.8%和12.7%的表型变异；进一步通过混池测序定位了两个基因组区段与炭疽病抗性具有很强的相关性：位于1号染色体的qARChr1和13号染色体的qARChr13。对亲本‘龙井43’和‘白鸡冠’在接种山茶炭疽菌0、24和48小时后的叶片分别进行转录组测序，结果显示位于qARChr1区段内的核定位ERF转录因子（CsERF105）表达水平在‘白鸡冠’叶片接种后逐渐提高，而在‘龙井43’中则没有该趋势。通过对‘白鸡冠’进行CsERF105反义寡核苷酸处理，发现其炭疽病抗性显著降低，表明CsERF105可能是一个影响炭疽病抗性的正调控因子。综上，本研究初步明确了茶树抗炭疽病的遗传位点，并为后续的分子育种目标提供了理论依据。

核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）是一种具有广泛寄主范围的植物病原真菌，能够侵染包括十字花科、茄科和豆科在内的多种双子叶植物，引起的菌核病（Sclerotinia Stem Rot, SSR）在全球范围内对农业生产造成巨大经济损失。ABC转运蛋白（ATP-binding cassette, ABC）是一类膜结合蛋白超家族，广泛参与药物外排或物质运输，在核盘菌的生长发育和致病性中可能发挥关键作用。然而，核盘菌中ABC转运蛋白基因的表达模式和功能尚未得到充分研究。利用保守结构域序列信息，我们从核盘菌中鉴定到了33个编码ABC转运蛋白的基因，随后通过转录组数据，本研究鉴定到一个核盘菌在侵染寄主植物过程中高表达的ABC转运蛋白基因SsBMR1。通过基因沉默技术，发现沉默SsBMR1基因显著降低了核盘菌的菌丝生长、侵染垫形成、菌核形成以及致病性。此外，SsBMR1的寄主诱导基因沉默（Host-Induced Gene Silencing, HIGS）显著增强了植物的菌核病抗性。转录组和代谢组学分析表明，SsBMR1可能参与抗氧化剂和毒素的运输，从而调节核盘菌的防御机制和细胞应激反应。实验结果显示，与野生型菌株相比，SsBMR1基因沉默转化子对外源氧化应激的响应能力减弱，抗氧化剂谷胱甘肽的外排能力降低。此外，耐受性实验进一步证实了SsBMR1在赋予核盘菌对植物植保素（camalexin 和 brassinin）以及部分杀菌剂耐受性中的关键作用。在叶片上体外喷施植保素时，SsBMR1基因沉默转化子表现出更强的致病性抑制。综上所述，SsBMR1可能通过促进抗氧化剂的外排和对抗真菌剂的抗性，显著增强核盘菌的致病性。本研究为开发新的菌核病防控技术提供了重要的理论依据，特别是在生物防治和绿色防控策略方面具有重要意义。

非洲猪瘟（ASF）的爆发对我国生猪产业造成了巨大的经济损失。根据基因型的不同，国内流行的非洲猪瘟病毒（ASFV）可分为I型和II型两种。近期研究表明，基于基因II型ASFV为母本研发的减毒疫苗虽然能对同基因型的毒株攻毒产生良好的保护效果，但对基因I型毒株的保护效果不佳。因此，ASFV的快速基因分型方法不但是ASF诊断和流行病学调查的得力工具，更是未来弱毒疫苗使用的重要支撑技术。本文利用基因I型和II型ASFV在B646L基因第1569位处的单核苷酸多态性（SNP），建立了基于正交CRISPR-Cas12i3/Cas13d系统的一管法鉴别检测方案，命名为OBServe.v2，其中具有国内自主知识产权的基因编辑工具Cas12i3应用于核酸检测领域尚属首次报道。以市售qPCR试剂盒（青岛立见）作为参考方法，发现OBServe.v2的分析灵敏度为8拷贝每微升，对临床样本的诊断灵敏度和特异性均为100%，且与常见猪源病毒无交叉反应。进一步将OBServe.v2和PCR-测序方法的的基因分型的结果进行比对，发现两者的符合度为100%。综上所述，本研究建立了一个高灵敏、高特异，但成本较低、可现场操作的ASFV基因分型方法，具有良好的应用和推广前景。

禽致病性大肠杆菌（Avian pathogenic Escherichia coli, APEC）可引起禽大肠杆菌病，给养禽业造成重大经济损失。细胞膜是细菌赖以生存的重要结构，其对细菌的环境适应性和毒力至关重要。Tol-pal系统是革兰阴性菌中由五种蛋白组成的动态复合体，其中内膜蛋白TolA有助于维持细胞膜的完整性。然而，内膜蛋白TolA在APEC环境适应性和致病性中的作用尚不完全清楚。因此，本研究构建APEC菌株tolA基因缺失株和互补株，分析TolA对APEC生物学特性及毒力的影响。结果发现，缺失tolA基因导致APEC形态显著变化、鞭毛减少、运动性降低、外膜囊泡产量增加。tolA基因缺失株的细胞膜完整性受损，从而降低其对抗生素耐受性和环境压力适应性。通过荧光定量PCR分析发现tolA基因缺失引起生物被膜相关基因及VI型分泌系统基因转录水平下调，导致生物被膜形成能力和细菌间竞争能力均下降。与野生株和互补株相比，tolA基因缺失株的抗血清杀菌能力、细胞黏附入侵能力、胞内存活能力、体内定植能力均显著降低，且导致宿主产生较少的炎症及致死率。结果表明，内膜蛋白TolA在APEC的抗生素耐受性、环境适应能力、生物被膜形成及致病性等方面发挥重要作用，为阐明APEC的环境适应性及致病机制提供参考。