穗部发育是决定小麦产量的关键因素，穗部的耐冷性对保持育性和生产力至关重要。本研究对穗部顶端畸形突变体lwasa-B1进行了全面的鉴定和分析，结果表明，lwasa-B1是一个低温敏感突变体，在15°C以下穗部发育受到明显的改变，导致其耐冷性降低。与野生型相比，低温胁迫下的lwasa-B1表现出生长延迟、分蘖增多以及小穗退化。lwasa-B1的过氧化氢酶、过氧化物酶和生长素活性显著降低，而丙二醛和赤霉素含量显著升高。利用代谢组学和转录组综合分析，推测lwasa-B1可能参与植物激素信号转导和苯丙烷类代谢调控途径。将目标基因定位于4B染色体短臂上标记k_sau_4B_17478331和k_sau_4B_19541181之间，遗传距离为2.1cM。结合BSE-Seq、转录组学和代谢组学联合分析，推测TraesCS4B02G023800是与lwasa-B1相关的潜在关键基因。本研究揭示了lwasa-B1对低温胁迫的表型和生理反应，并挖掘了一个可能调控小麦穗退化的候选基因。本研究初步解析了低温胁迫下小麦穗退化的调控机制，为小麦耐低温品种的选育提供了理解基础。

小麦（Triticum aestivum L.）在保障全球粮食安全中发挥着重要的作用，但田间种植受限于土地资源和环境条件，通常每年只能成熟一次，且产量波动较大，限制了其改良速度，难以满足未来的粮食需求。为探究受控环境中小麦生长发育和产量建成的潜力，本试验利用植物工厂，以“永良4号”春小麦为材料，设置了5种光处理，分别为12 h光照+白光质（P12W），17 h光照+白光质（P17W），22 h光照+白光质（P22W），22 h光照+红：绿：蓝光质=6:3:2（P22RGB）和22 h光照+红：蓝光质=6:1（P22RB）。结果表明，在受控环境中，小麦可完成其生命周期，其中，延长光照时间（从12 h到17 h再到22 h）能够加速小麦的发育，特别是缩短花前生长阶段所需的时间。但不容忽视的，延长光照时间，尤其P22W处理，会导致光胁迫加剧，不仅影响小麦株高、茎数等外观形态和干物质积累，而且缩短的花前生长阶段阻碍了花粉的持续发育，造成穗粒数和产量的显著降低。有趣地，在长光照条件下增加红光（如P22RB处理）能够改善干物质积累、增加碳水化合物向生殖组织的转运以及加快孢粉素的生物合成，有助于小麦植株形态和籽粒产量的恢复。总体而言，在受控环境中采用P17W和P22RB处理为代表的优化光制度，每年可生产5~6代小麦，产量达到3.16~5.87 kg m⁻⊃2; yr⁻⊃1;，是大田种植的3.59~6.68倍。因此，在受控环境中采用适宜的LED光制度是实现小麦“早熟和高产”双重目标协同的有效途径。

落花落果使作物产量降低，因此减少花果脱落是一个重要的农业问题。HAESA（HAE）和HAESA-like2（HSL2）受体激酶及其配体IDA小肽是调控拟南芥花器官脱落的核心。我们早期研究表明，SlIDL6是番茄中IDA的同源物，其功能与AtIDA相似，可以调控番茄花器官脱落。在本研究中，我们发现三个与番茄花柄脱落相关的HAESA-like同源物SlHSL1/2/3。SlHSL1/2/3在离区（AZ）高表达。Slhsl1、Slhsl2和Slhsl3的敲除株系花柄外植体脱落显著慢于野生型（WT）。双突变体Slhsl1Slhsl2、Slhsl1Sslhsl3和Slhsl2Slhsl比单基因敲除株系进一步抑制了花柄脱落，且三突变体Slhsl1sl1Slhsl2Slhsl3的脱落率更低，表明在番茄花柄脱落过程中SlHSL1/2/3的功能是部分冗余的。用SlIDL6小肽处理番茄花柄外植体显著加速了WT的花柄脱落，但对SlHSL1/2/3敲除系的脱落率影响不大，表明在番茄花柄脱落中SlHSL1/2/3作为SlIDL6的受体发挥作用。乙烯抑制剂1-甲基环丙烯（1-MCP）可显著抑制SlHSL1/2/3的表达。在乙烯处理的情况下，乙烯显著加速WT花柄脱落，而SlHSL1/2/3敲除系的脱落率显著低于WT。综上所述，我们的研究结果表明，SlHSL1/2/3可以作为SlIDL6的受体，正调控番茄花柄脱落，且SlHSL1/2/3调控的脱落部分依赖于乙烯。

非洲猪瘟（African swine fever，ASF）是由非洲猪瘟病毒（African swine fever virus，ASFV）引起的一种急性、出血性疾病，死亡率高达100%。ASF严重危害全球养猪业的健康发展，除越南外仍无可用的商品化疫苗和抗病毒药物。传代致弱是ASF疫苗研究的重要技术路径。本研究将ASFV Pig/HLJ/18株在野猪肾细胞（Boar kidney cells，BK2258）中连续传代成功获得了细胞适应株，命名为HLJ18/BK33株。该适应株在BK2258细胞中形成明显的细胞病变效应（CPE），并能稳定且高效地复制，同时在猪肺泡巨噬细胞（PAM）中保留高效复制能力。全基因组序列分析显示，与Pig/HLJ/18相比，HLJ18/BK33株在181,027-187,188位存在6162 bp的大片段缺失，同时存在4个单核苷酸缺失，导致移码突变，使3个开放阅读框（ORF）（ASFV_G_ACD_00120、ASFV_G_ACD_00350和A179L）截短表达，2个ORF（MGF_110-14L与MGF_110-11L）融合表达。此外，还有4个基因发生错义突变，导致单个氨基酸的改变。将HLJ18/BK33株以10⁶ TCID₅₀/头的剂量肌肉注射接种5头6-8周龄的SPF猪，28天后所有猪均健康存活，体温正常，未见异常临床症状，表明其毒力完全丧失。用亲本毒株Pig/HLJ/18进行攻毒，结果4头猪出现持续性发热和ASF相关的临床症状，并在攻毒后13天内死亡；1头猪出现一过性体温升高，在攻毒后28天观察期仍健康存活。以上结果证明，HLJ18/BK33株高度减毒，但不能提供针对亲本强毒株的免疫保护。本研究获得的细胞适应株HLJ18/BK33不具备开发疫苗的潜力，但其在BK2258细胞中稳定复制并形成典型的CPE且高度减毒，大大降低了生物安全风险，是病毒与宿主相互作用、抗病毒药物筛选、诊断方法的研制和病毒生物学特性研究的理想毒株。

猪圆环病毒3型（Porcine circovirus type 3, PCV3）是一种新发病原体，可感染猪、犬、牛、小鼠等多种动物。此前，已有多种间接酶联免疫吸附试验（iELISA）用于检测猪体内PCV3抗体。本研究首次以杆状病毒表达系统（BEVS）制备的PCV3衣壳蛋白（Cap）作为包被抗原，建立了一种双抗原夹心ELISA（DAgS-ELISA），用于检测不同动物血清中的PCV3抗体。利用该方法，对2022年至2024年中国17个省份的猪血清样本进行了大规模血清学调查，结果显示猪群PCV3血清阳性率为55.7%，其中母猪阳性率显著高于其他群体，达86.3%。此外，该方法成功检测到牛和犬血清中的PCV3抗体，阳性率分别为7.7%和4.4%。进一步研究还将其应用于马、昆明小鼠及20种野生动物血清样本的检测，首次在马体内检出PCV3抗体，表明PCV3的宿主范围进一步扩大。本研究结果证实了PCV3具有广泛的宿主谱，同时表明DAgS-ELISA是一种高效、可靠的血清学检测工具，对PCV3的流行病学监测及防控具有重要意义。

甜瓜是一种全球种植的重要园艺作物，在中国商品化生产中所用的种子近100%为杂交种。幼苗形态，特别是下胚轴颜色，可作为快速评价F1杂交种子纯度的重要标记。绿色的下胚轴很常见，但白色的下胚轴在甜瓜种质中很少见。在本研究中，从重离子束突变体文库中鉴定了一个下胚轴为白色但叶片为绿色的突变体。遗传分析表明，白色下胚轴受单个隐性基因CmGhc1控制。CmGhc1第5外显子上单碱基缺失导致翻译蛋白提前终止，进而使得HTH-MYB DNA结合域丧失，可能影响了基因功能。CmGhc1定位于细胞核中，酵母双杂交分析和双荧光素酶试验表明该基因具有转录抑制活性。基于单碱基缺失位点，成功开发了KASP标记hc1，可作为甜瓜白色下胚轴种质选育的功能标记。RNA-seq数据显示，CmGhc1显著影响了叶绿素代谢和光合作用相关基因的表达水平。本研究为进一步加深对叶绿素合成代谢的分子调控机制的认知奠定了重要基础，同时为甜瓜白色下胚轴的转育和应用提供了重要标记和理论支持。

水稻氮利用效率普遍低于旱地作物。土壤氮动态和作物氮形态偏好的差异可能是导致这一现象的重要因素。然而，目前对稻田和旱地土壤氮初级转化速率的差异及其对作物氮吸收的影响仍然知之甚少。我们分析了全球136项研究中的2044个农田土壤氮初级转化速率的观测结果，以期阐明全球尺度上稻田和旱地土壤氮动态特点及其对水稻和旱地作物氮吸收的影响。研究结果表明，水稻土氮初级矿化和自养硝化速率明显低于旱地土壤，而硝酸盐异化还原为铵速率高于旱地。长期淹水环境和水稻土全氮含量较低是导致上述差异的主要因素。土壤氮初级矿化和自养硝化速率调控土壤可利用氮供应量以及铵态氮与硝态氮的比例。水稻铵态氮吸收速率明显高于旱地作物，而旱地作物硝态氮吸收速率则超过水稻的两倍。水稻土铵态氮供应能力较低以及自养硝化作用对铵态氮的竞争及硝化-反硝化氮损失是水稻氮利用率低的重要原因。异养硝化作用有利于提升旱地作物氮吸收。这些结果表明，农田土壤氮动态与作物氮吸收偏好的契合程度对于提高作物生产力并减少活性氮污染具有重要意义。

河流和湖泊富营养化普遍存在，农业面源污染是其重要的诱因。本研究共设置4种水肥处理：常规施肥+常规灌溉（CK）、减量缓控释肥+常规灌溉（F2W1）、等量控释肥替代+减量灌溉（F1W2）、减量缓控释肥+减量灌溉（F2W2），采用水热碳氮耦合模型，研究优化水肥处理对南四湖小麦季农田水氮运移的影响。结果表明，缓控释肥替代常规肥、减量灌溉都可以减少氮素流失。与对照相比，F2W1处理氮累积淋溶量和氨挥发量分别降低了8.90%和41.67%；F1W2处理氮累积淋溶量和氨挥发量分别降低12.50%和15.99%。与其他处理相比，F2W2处理在稳产的基础上显著降低了氮素流失，氮淋溶和氨挥发量较对照处理分别降低了29.17%和27.13%，水分和氮素利用效率分别提高了11.38%和17.80%。综合来看，四种水肥运筹中F2W2处理效果最优。研究结果进一步证实了优化水肥管理对提高小麦水氮利用效率的作用，有利于缓解南四湖区农田氮素流失。

在现代农业中，通过“智慧株型”提高玉米产量的机制是研究的重点。然而，关于密植玉米产量稳定性的问题，尤其是抗倒伏能力方面的研究相对不足。为此，我们开展了为期三年的大田试验，选取了三个玉米品种（XD20、DH618和DH605）并设置三个种植密度处理（6.0×10⁴、7.5×10⁴和9.0×10⁴株 hm^-2），旨在探究不同种植密度对不同植株形态的夏玉米品种抗倒伏能力和产量的影响。研究结果表明，随着种植密度的增加，DH605的产量显著提升，而XD20和DH618的产量则呈现出先上升后趋于稳定的变化趋势。与低密度处理相比，高密度处理下夏玉米的株高和重心高度显著增加，同时底部和穗位层的透光率显著降低，基部节间的机械强度下降，倒伏风险增加，尤其是XD20。DH605通过改善穗位层和底层的光照分布以及优化基部节间特性，提高了机械强度。最终，DH605-H的籽粒产量比XD20-H处理显著增加了10.68%-34.11%，同时倒伏率降低了72.66%-92.29%。基部节间纤维素含量和外层维管束总面积是抗倒伏的关键因素，解释了机械强度变异的61.70%。因此，增加种植密度虽能显著提高玉米产量，但也会增加倒伏的风险；优化植株形态能够改善群体光照分布、基部节间的干物质组成和解剖结构，从而提高密植玉米的抗倒伏能力和籽粒产量。

干旱是影响中国干旱区小麦生长发育过程的重要胁迫因子之一，严重制约着产量。探讨干旱区生育期间亏缺灌溉对滴灌春小麦旗叶保护系统及籽粒产量的影响，明确滴灌条件下高效生产的水分供给模式，为滴灌小麦节水高产栽培提供技术支撑。采用裂区设计，以水分敏感品种新春 22 号(XC22) 和耐旱品种新春 6 号 (XC6)为主区；以充分灌溉对照(CK，75%～80%FC，FC为田间持水量)，分蘖期轻度亏缺 (T1，60%～65% FC)、中度亏缺 (T2，45%～50% FC)，拔节期轻度亏缺 (J1，60%～65% FC)、中度亏缺 (J2，45%～50% FC) 为副区。深入研究分蘖期和拔节期亏缺灌溉对春小麦旗叶保护性物质、膜脂代谢、内源激素及产量形成的调控效应。与T2和J2处理相比，T1和J1处理有利于提高超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和脯氨酸（Pro）、吲哚乙酸（IAA）、玉米素核苷（ZR）含量、IAA/ABA, ZR/ABA, IAA/ZR和 (IAA+ZR)/ABA，而降低了过氧化氢（H₂O₂）、超氧阴离子自由基（O₂^-）、丙二醛（MDA）、磷脂酸（PA）、游离脂肪酸（FFA）、脱落酸（ABA）含量和磷脂酶D（PLD）、脂氧合酶（LOX）活性，缓解了旗叶衰老，提高了产量；T1处理下XC6旗叶SOD、POD、CAT、Pro较CK平均高11.14%、8.08%、12.98%、3.66%，J1处理下依次较CK平均高6.43%、4.49%、7.36%、2.50%；T1处理下XC6旗叶IAA、ZR、穗数、穗粒数、千粒重和产量较CK平均高10.50%、5.79%、3.10%、8.84%、3.78%、10.52%，J1处理下依次较CK平均高5.36%、3.94%、2.40%、3.72%、1.37%、4.46%；与XC22相比，XC6更有利于促进旗叶保护性物质、IAA、ZR、各器官干物质重、产量构成因子和产量的提高。相关分析表明，IAA、ZR与SOD、POD、CAT、Pro、产量呈显著的正相关关系，IAA、ZR通过促使保护性酶活性增强，进而清除活性氧物质，以应对干旱引起的氧化应激，达到延缓衰老的效果。主成分分析得出，产量构成因子、各器官干物质重，对产量的影响具有直接效应。分蘖期轻度亏缺（T1，60%～65% FC），其他阶段不受水分胁迫，可有效优化产量构成要素，提高各器官干物质重，不仅在提高保护性物质的同时获得高产，还能降低活性氧含量，可推荐为新疆滴灌春小麦节水高产的生产模式。

高温是影响全球玉米产量和品质的关键环境因子。尽管已有较多研究关注玉米关键生长阶段的高温胁迫效应，但昼夜不同高温胁迫类型对糯玉米淀粉理化特性的影响差异仍未可知。研究以两个糯玉米品种为材料，以常温（NN）为对照，在籽粒建成期（授粉后1-15天）设置了昼高温（DH）、夜高温（NH）和昼夜高温（DNH）处理，系统分析了昼夜高温胁迫类型对糯玉米淀粉理化性质的影响。结果表明，三种高温胁迫类型均显著抑制了淀粉的合成与积累，导致淀粉颗粒表面孔隙数量增多、粒径增大、相对结晶度升高以及支链淀粉链长和分支度缩短，其中以DNH的影响最为显著，其次为DH。DNH和DH下较大的淀粉粒径、较高的相对结晶度和较低的支链淀粉链长共同导致淀粉糊化黏度和热焓值降低，回生值增加；而NH则主要通过缩短支链淀粉链长，提高了淀粉热焓值和回生值，并降低了淀粉糊化黏度。本研究明确了昼、夜高温对糯玉米淀粉理化性质的不同影响，为应对气候变化挑战下的糯玉米生产提供了新的科学依据。

水稻生育后期叶片的转色动态直接关系到植株灌浆期间光合物质的积累和营养物质的再利用，影响水稻籽粒的充实和产量的形成。研究水稻生育后期叶片转色动态的表征模型，提取叶片转色动态特征参数，对于高产高效水稻品种的筛选与栽培具有重要意义。本研究以31个水稻品种为材料，动态监测水稻齐穗至成熟期间剑叶、倒2叶和倒3叶的SPAD值并进行归一化处理，建立了水稻生育后期叶色指数（CI）随时间（t）变化的函数模型CI=at²+bt+c，并提取了7个转色特征参数用于定量化比较和评估叶色动态，包含3个转色时间（启始时间T₀，50%转色时长T₅₀和转色持续期T₁₀₀, d）；1个叶色指数（叶色指数终值CI_f）；3个平均转色速率（T₀−T₅₀转色时段R₁，T₅₀−T₁₀₀转色时段R₂，转色全过程R_m, d^–1）。利用上述叶片转色动态评价体系分析叶位、品种以及氮处理间水稻叶片转色模式差异，发现与剑叶相比，倒2叶和倒3叶的T₀提前2.6−3.0 d，剑叶CI_f分别较倒2叶和倒3叶升高12.12%和21.15%，倒3叶R₁、R₂和R_m较剑叶和倒2叶分别提高10.75%−19.82%、17.99%−20.09%和18.23%−11.61%。水稻产量高于8000 kg ha⁻¹品种的平均T₀、T₅₀和T₁₀₀分别为6.8 d、22.2 d和31.8 d，CI_f为0.56，R_m为0.015 d⁻¹。增施N肥推迟春优927和甬优1540剑叶T₀4.5−6.2 d，降低R_m30.06−32.33%，增加CI_f 35.78−39.69%。本研究的结果表明，建立的叶片转色动态模型和参数体系能定量化表征水稻生育后期叶片的转色动态，评价水稻品种间、叶位间和氮处理间叶片转色动态差异。对高产高效水稻品种的选育及其内在机制解析具有重要价值。

小麦-玉米轮作是西北绿洲灌区广泛采用的一种种植方式。这种种植方式虽然在一定程度上具有打破连作障碍的优势，但也存在蒸发量大、休耕期土壤退化突出等问题，严重制约了作物产量的提高。麦后复种绿肥还田能有效改善土壤理化性质，调节后茬作物光合特性，促进作物产量。然而，不同绿肥还田方式（GMRM）下作物增产的光合生理机制尚不清楚。因此，本研究通过探讨不同GMRM下土壤水热环境、玉米根系结构、光合特性、荧光特性与产量之间的关系，旨在为阐明GMRM提高玉米产量的光合生理机制提供理论依据。在中国甘肃石羊河流域的一个试验站进行了为期3年的野外试验。本研究设置五个处理：（1）传统翻耕，不复种绿肥（CT）（2）绿肥地表覆盖免耕（NTG）；（3）绿肥地上部移除免耕（NT）；（4）绿肥全量翻压（TG）；（5）绿肥地上部移除根茬翻压（T）。结果表明，与CT相比，NTG和TG显著提高了0~110 cm土层土壤含水量（SWC）、玉米苗期（V3）至拔节期（V6）的土壤温度（ST）、冠层覆盖度（CC）、叶片持绿度（SG）、根长（RL）、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、PSII的实际光化学效率（ՓPSII）、玉米生物量和籽粒产量（GY）。另外，与CT相比，NTG和TG显著降低了玉米大喇叭期（V12）至籽粒建成期（R2）的ST和多余能量耗散（NPQ）。绿肥还田主要通过提高土壤水分来改善玉米根系结构和冠层盖度。玉米根系结构和冠层盖度的优化提高了玉米相对叶绿素含量（SPAD），进而提高了Pn。Pn的增加抑制NPQ的增加，从而促进ՓPSII。ՓPSII的增加促进了玉米生物量的增加，最终实现了玉米GY的增加。

【目的】为了解决猪体外胚胎发育能力的不足，特别是内细胞团（ICM）细胞数量及囊胚总细胞数显著低于同时期体内胚胎的问题，本研究致力于开发高效稳定的猪胚胎体外培养体系，为提高体外胚胎生物技术应用的效率提供高效策略。【方法】通过优化胚胎激活第5天的培养基成分，包括Advanced DMEM/F12和FBS相结合，以及在此培养体系的基础上基于JAK/STAT3、Activin/TGF-β及FGF/ERK通路筛选出的Activin A、IGF1、IL6等生长因子的继续探究，系统性优化传统的PZM-3培养体系。通过免疫荧光染色等技术评估胚胎质量，同时利用转录组测序探讨优化培养体系的潜在分子机制。【结果】在PZM-3培养基中添加50% Advanced DMEM/F12和5% FBS（即Day 5培养体系）能够使猪孤雌激活（PA）囊胚总细胞数提高2.5倍。研究还突出FBS不能被Knockout血清替代物（KSR）替代，发现高浓度的KSR会导致囊胚率下降。在Day 5培养基中进一步加入Activin A（即OIVC培养体系），不仅能够使PA囊胚总细胞数提高4.5倍，还能提高ICM细胞数4.5倍。此外，OIVC培养体系对体细胞核移植（SCNT）和体外受精（IVF）胚胎同样有效，显著提升囊胚发育质量。转录组测序分析显示，相较于不添加Activin A的Day 5培养体系，OIVC处理的胚胎中，大多数差异表达基因下调，且主要富集的信号通路包括Activin A/TGF-β。在这些下调基因中，PAX6可能是一个潜在的关键基因，影响ICM细胞的数量，进而影响胚胎发育能力。【结论】本研究建立了一种新型的猪胚胎体外培养体系，显著提高了体外胚胎发育的质量，为早期胚胎发育机制的研究、以及生物医学研究和农业动物生产提供了高效的优质胚胎方案。

准确估算气候变化背景下小麦的产量潜力对于评估粮食生产能力至关重要。然而，基于不完全优化的田间试验校验的作物机理模型往往低估了小麦的产量潜力。本研究基于CERES-Wheat模型和管理良好的十年长期定位试验数据，定量评估了华北平原小麦的产量潜力，并明确了影响产量潜力及缩小产量差的关键限制因素。结果表明，近十年华北平原小麦的平均产量潜力为10.8 t/ha^-1，冬前积温（592）和生育季太阳辐射（3036 MJ/m⊃2;）不足是限制产量潜力的关键气候因素。在不考虑CO₂浓度升高的情况下，预计2040-2059年间，华北平原小麦的产量潜力在RCP4.5和RCP8.5情景下将分别下降1.8%和5.1%。然而，CO₂的施肥效应足以抵消气候变暖和太阳辐射下降的负面影响，最终使2040-2059年间小麦的产量潜力在RCP4.5和RCP8.5情景下分别提高7.5%和9.8%。此外，10月5日播种以及每平米400株的播种密度能最佳匹配华北平原的光热资源，最大化小麦的产量潜力；优化灌溉制度（3次，270mm）和根层土壤氮素管理措施可以有效缩小产量差。本研究强调了基于气候-作物-土壤协同的综合管理策略对提高华北平原小麦产量潜力和缩小产量差的重要性。

UBL-UBA蛋白作为26 S泛素蛋白降解途径中的转运蛋白，在植物生长和发育以及应对各种生物和非生物胁迫中发挥关键作用。尽管RAD23（一种UBL-UBA蛋白）在多种植物中得到了广泛研究，但目前在猕猴桃中还未见报道。本研究中，我们在猕猴桃中鉴定了六个AcRAD23基因，分析了它们的系统发育关系、基因结构、保守基序组成和启动子中的顺式作用元件。亚细胞定位实验表明，所有AcRAD23都定位在细胞核和细胞膜中。实时定量PCR（qRT-PCR）分析证明了AcRAD23基因在不同组织和各种逆境（干旱、涝渍、盐等）下的差异表达模式，AcRAD23D1对非生物胁迫表现出强烈的响应。此外，我们在干旱胁迫条件下使用VIGS介导的基因沉默方法研究了AcRAD23D1的生物学功能。与对照系相比，AcRAD23D1表达的抑制导致D1-VIGS株系的相对含水量（RWC）降低，但导致丙二醛（MDA）含量和相对电解质渗漏（REL）水平增加。此外，D1-VIGS株系表现出更高的活性氧（RoS）积累，同时超氧化物歧化酶（SOD）和酶（POD）活性降低。这些发现表明AcRAD23 D1可能在调节猕猴桃对干旱胁迫的反应方面发挥积极作用。我们的结果为AcRAD23在非生物胁迫条件下的潜在参与提供了新的见解，同时为理解猕猴桃适应胁迫的分子机制提供了理论基础。

Managing fertilization in integrated crop-livestock systems (ICLS) during periods of low nutrient export, known as system fertilization, can optimize nutrient use by enhancing the soil’s biochemical and physical-hydric properties. However, interdisciplinary studies on processes that improve input utilization in ICLS remain scarce. This study aimed to assess the relationships between the efficiencies of different nutrient management strategies in ICLS and pure crop systems (PCS) and the biochemical and physical-hydric quality of soil. Two fertilization strategies (system fertilization and crop fertilization) and two cropping systems (ICLS and PCS) were evaluated in a randomized block design with three replicates. In the PCS, soybean was grown followed by ryegrass as a cover crop. In the ICLS, sheep grazed on the ryegrass. In the crop fertilization, phosphorus and potassium were applied to the soybean planting, and nitrogen was applied in the ryegrass establishment. Nitrogen, phosphorus, and potassium were applied during ryegrass establishment in the system fertilization. Soil quality indexes were calculated using fourteen physical-hydric and biochemical soil indicators, and primary production and nutrient utilization efficiency were evaluated. System fertilization in ICLS enhanced the soil functions of water storage and availability for plants, structural stability, and resistance to degradation. System fertilization in ICLS improved the soil quality by 14% over PCS and 13% over crop fertilization in ICLS. Notably, this optimized system yielded the highest primary production. These findings underscore the pivotal role of system fertilization in ICLS to boost food production and enhance soil ecosystem services without increasing the consumption of external fertilizers. They advocate for a strategic shift towards system-level fertilization in integrated systems, and demonstrate for the first time in ICLS, the delicate balance between nutrient management, soil health, and sustainable productivity.

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。