早斑病（Early Leaf Spot, ELS）是花生生产中危害最严重、分布最广泛的叶部真菌病害之一，在我国南方地区常造成严重的花生产量损失与茎叶饲用品质下降。挖掘调控花生早斑病抗性的基因组区间及关键候选基因，不仅能加快抗病育种进程，还能为解析其遗传调控基础提供重要理论支撑。本研究以早斑病高感品种ZH10与高抗品系ICG12625杂交构建的重组自交系（RIL）群体为材料，利用混池转录组测序（BSR-seq），定位到一个主效QTL qELSB02.1。该QTL利用SSR遗传图谱通过连锁分析被重复检测到，可解释 20.13%~35.27%的表型变异。进一步利用QTL区间遗传图谱和次级作图群体，结合连锁分析与代换作图，将qELSB02.1精细定位至465 Kb的基因组区间。综合基因功能注释、序列变异、表达模式及蛋白质结构预测，本研究确定NB-ARC-LRR基因Arahy.V6I7WA为该位点的关键候选基因，并将其命名为花生早斑病抗性基因 1（AhELSR1）。利用244份全球花生种质资源对AhELSR1进行等位变异分析鉴定出4种单倍型，为解析该基因介导的早斑病抗性演化机制提供了重要线索。利用该基因第一外显子区域导致4个氨基酸改变的5个SNP位点，开发了一个功能诊断分子标记，并利用不同花生种质及AhELSR1基因导入系对该标记进行了有效性验证。研究结果为花生早斑病抗性调控的遗传基础提供了新的见解，为培育抗早斑病花生新品种提供了重要的基因资源。

叶夹角是决定玉米冠层结构和产量的关键因素之一。NAC转录因子参与调控植物多个生长发育过程，但其在玉米叶夹角形成中的作用尚鲜有报道。本研究表明，改变ZmNF-YC13的表达水平可显著影响ZmNAC118的转录丰度，提示这两个基因可能参与相同的调控通路。表达模式分析显示，ZmNAC118在玉米叶片组织中优先表达，其编码蛋白定位于细胞核并具有转录激活活性。田间表型分析表明，过表达ZmNAC118显著减小叶耳尺寸和叶夹角。转录组测序进一步揭示，ZmNAC118可能通过调控参与油菜素内酯（BR）和生长素（IAA）代谢途径的CYP450基因表达来发挥作用。系统进化分析显示，这些CYP450基因聚类于激素相关系统发育分支，其中部分成员同时也受ZmNF-YC13调控，表明二者可能在共同的调控网络中协同作用。综上，本研究明确了ZmNAC118是调控叶夹角发育的重要因子，为玉米株型改良提供了重要候选基因。

由于全球人口的持续增长、气候变化的加剧和农业用地面积的持续减少，提高作物产量已成为一项紧迫任务。谷子作为一种起源于中国的古老作物，与主要粮食作物相比，其产量仍有较大的提升空间。但目前关于调控谷子花序发育相关基因的研究仍较为有限。本研究结果表明，过表达SiYABBY1显著抑制了谷子的发育；而敲除该基因则可影响浆片大小，使72.8%的小穗表现为闭花授粉，同时引起穗部形态变化，最终使粒长增加11.27%–14.02%，小穗粒数增加31.16%–33.67%。本研究不仅为SiYABBY1在谷子花序发育中的作用提供了新的见解，也为优化谷子产量性状的遗传改良策略提供了重要的理论依据。

代谢物—微生物互作是作物在逆境条件下维系生产力的关键枢纽，而硅肥被认为可显著增强植物抗逆性。然而，干旱胁迫下硅介导根际代谢重塑与微生物调控并协同提升作物耐受性的机制仍不清晰。本研究以旱作稻“旱优73”为材料，于2023–2024年开展大田试验，设置正常供水（CK）、干旱胁迫（D）及干旱条件下不同硅肥施用量处理（DS1：25、DS2：50、DS3：75、DS4：100 kg·hm⁻⊃2;），系统解析硅对根际代谢—微生物—植株抗逆的耦合调控效应。结果表明，干旱胁迫破坏植株氧化稳态，导致光合能力下降、碳氮代谢受抑，两年产量分别降低27.96%和20.37%。与D处理相比，DS3显著提高根际氮糖代谢物水平与土壤微生物多样性，稳定土壤氮循环并富集有益菌g_Bacillus，使植株氮素利用率提高26.21%，叶片SOD活性提高40.31%，两年产量分别提升22.98%和20.90%。验证实验进一步表明，硅与氮糖代谢物协同施用可显著促进旱作稻生长与土壤养分累积，并激活菌株BT021增殖，强化土壤氮循环，提高土壤氮酶活性并增强植株生长进而提高抗氧化能力。结构方程模型（SEM）揭示，硅可通过“代谢物—微生物群落”耦合驱动的养分循环直接调控干旱条件下产量变化。综上，硅肥通过代谢物—微生物协同重塑根际过程，提升土壤氮循环与逆境土壤环境质量，促进植株养分转运并稳定产量，为旱作农业绿色抗逆增产提供了新的机制依据与应用范式。

作物产量及产量类别的准确无损预测对推动精准农业发展至关重要。本研究提出了一种整合无人机（UAV）高光谱成像与机器学习的综合框架，用于预测蚕豆的早期产量及产量类别。通过田间试验，在分枝期、孕蕾早期和孕蕾中期三个关键生育阶段采集高分辨率高光谱数据，并提取全波段反射率（FBR）与纹理特征（TF）进行融合分析，以增强模型对冠层光谱-结构变异的敏感性。结果表明，FBR在三个生育阶段均优于植被指数（VIs），其决定系数（R⊃2;>0.60）更高，均方根误差（RMSE<0.93 t ha⁻⊃1;）更低，表明其对生理动态变化的捕捉能力更强。将TF与FBR结合后，模型精度进一步提升，尤其是在孕蕾中期基于深度神经网络的融合模型表现最佳（R⊃2;=0.8254，RMSE=0.4732 t ha⁻⊃1;）。与传统方法相比，R⊃2;提高了15-27%，RMSE降低了38-49%，凸显了光谱-空间融合的协同效应。在产量类别预测中，XGBoost算法表现优异（F1-score>0.86）。空间分析验证了实测与预测的产量及产量类别分布高度一致，证明了该方法的稳健性。本研究开发的高光谱与机器学习预测模型为蚕豆产量及产量类别的早期预测提供了可扩展的数据驱动工具，适用于高通量表型分析与可持续作物管理。

高效遗传转化技术对于探索植物基因功能和推进分子育种至关重要。然而，目前广泛应用的根癌农杆菌介导的遗传转化技术耗时较长且具有基因型依赖性，限制了棉花基因的高通量功能研究。发根农杆菌介导的转化系统（ARM）提供了一种快速有效的替代方案，但既往的棉花ARM技术转化效率低且操作复杂。本研究优化了传统ARM方法使其适用于非无菌环境。我们采用的两步ARM技术显著提高了陆地棉的转化效率，整个流程仅需一个月，且适用于多个陆地棉品种，最高转化效率可达100%。结果表明，ARM方法仅产生转基因毛根而非整株转基因植株。获得的转基因毛根可用于内源基因沉默和基因过表达，支持亚细胞定位分析及基因功能的深入探索。综上所述，本研究首次构建了一种快速、通用、高效且无需无菌操作的棉花ARM系统，为棉花基因功能研究及遗传改良育种的推进提供了可靠基础。

稻鱼共养（RFC）在提高土壤肥力和作物产量方面得到了广泛的认可。然而，在华南双季稻区引入鱼类以平衡土壤功能和生态系统服务之间的关系，并在RFC和免耕（NT）之间建立互补的最佳模式仍需要进一步探究。因此，我们进行了为期两年的田间试验，将RFC与几种耕作方式相结合，包括CT（常规耕作）、NT（免耕作）、少耕（如：ECT+LNT，其中ECT是指在早稻期进行CT；LNT是指在早稻期ECT之后的晚稻期进行NT），以评估土壤质量，水稻产量，碳(C)组分和C相关酶活性。研究发现，RFC处理显著提高了土壤速效磷(P)含量（9.52-11.42%）、硝态氮(N)含量（11.90-12.82%）和水稻产量（3.25-10.13%），而NT处理显著提高了土壤效磷含量（26.96-35.64%）、铵态氮含量（9.40-12.33%）和有机碳含量（10.26-15.08%）。我们还发现，RFC结合NT对水稻产量和C过程有显著影响，其中C过程对水稻产量有积极的影响。速效氮和速效磷对水稻产量有促进作用，且速效磷、颗粒态有机碳、pH、可溶性有机碳和容重对碳过程有促进作用。此外，与NT和CT处理相比，LNT处理显著提高了水稻产量，这可能与适当翻耕通过将养分从表层土向亚表层土转移有关。这些结果表明，RFC是一种很有前途的生态耕作模式，可以在少耕/免耕条件下提高养分有效性和碳固存，并保持水稻产量。

叶片早衰严重影响番茄产量与品质，解析番茄叶片衰老的分子机制对延长番茄生育期、提高产量和品质具有重要理论与应用价值。本研究鉴定到一个DUF1997家族蛋白SlCSAPlike在叶片衰老调控中发挥关键作用。过表达SlCSAPlike加速叶片衰老，而其敲除则延缓衰老进程。SlCSAPlike过表达植株表现出叶绿素含量降低、活性氧积累增加、抗氧化酶活性升高，同时伴随叶绿体超微结构退化，包括类囊体解体和淀粉颗粒减少。转录组分析表明，SlCSAPlike介导的衰老不依赖于经典衰老程序的转录激活。进一步筛选与验证发现，SlCSAPlike与磷酸葡萄糖变位酶PGM互作，增强其酶活性，促进G1P向G6P转化，改变叶片碳代谢平衡，进而影响叶片淀粉含量并加速衰老进程。本研究揭示了SlCSAPlike通过调控PGM介导的淀粉积累影响叶绿体稳定性与衰老进程的新机制，为理解叶片衰老分子机制提供了新视角，并为通过延缓衰老提高番茄产量提供了潜在的遗传改良靶点。

干旱严重限制植物的生长发育，导致产量和品质下降。木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶(XTH)是一种细胞壁修饰蛋白，参与细胞壁的组装。然而，XTHs是否参与番茄的干旱胁迫及其作用机制与上游调控因子尚不清楚。在本研究发现SlXTH23敲除番茄植株通过提高根系中纤维素和半纤维素的含量以及次生细胞壁的厚度，增强耐旱性；而SlXTH23过表达转基因番茄植株则对干旱敏感。鉴定到2个碱性螺旋-环-螺旋转录因子SlbHLH086和SlbHLH096直接结合并调控SlXTH23的转录。单独沉默SlbHLH086或与SlbHLH096共同沉默植株通过激活SlXTH23的表达和促进番茄根系次生细胞壁的厚度来增强耐旱性，而单独沉默SlbHLH096的番茄植株对干旱敏感。SlbHLH086通过与SlbHLH096互作，阻止SlbHLH096对SlXTH23表达的抑制作用。综上所述，本研究揭示了SlbHLH086/SlbHLH096-SlXTH23模块通过改变细胞壁组分和厚度调控番茄耐旱性的分子机制，为培育耐旱番茄品种提供了新见解。

MET1是一类编码DNA甲基转移酶的基因，是非生物胁迫响应与适应过程中的主要调节因子。为了探究DNA甲基转移酶1在盐胁迫中的作用，我们克隆了一个葡萄（Vitis vinifera L.）MET1家族基因VvMET2b，并将其在拟南芥中过表达。转基因拟南芥表型分析表明，VvMET2b在盐处理下提高了种子萌发率和幼苗存活率。详细的甲基化组分析发现VvMET2b 提高了转基因株系的整体甲基化水平，改变了差异甲基化区域（DMRs）的数量和甲基化类型。转录组分析表明，盐胁迫下，许多转录因子如NACs、MYBs和WRKYs等在VvMET2bOE转基因株系中发生了差异表达。盐胁迫下，过表达VvMET2b能够诱导细胞分裂素负调节因子A型 ARRs、跨膜转运蛋白KAT1的上调表达，抑制MYB6的表达。同时，VvMET2b也减弱了对生长素相关基因 Aux/IAAs和GH3s、扩展蛋白EXPA17、水通道蛋白TIP2 的调控作用。VvMET2b也可以通过改变MYB6、TIP2和EXPA17的甲基化水平调控这些基因的表达。综上所述，VvMET2b可能通过DNA甲基化的变化和某些关键基因的表达提高种子的耐盐性。

杂种优势是提升辣椒产量和品质的有效策略。虽然细胞核雄性不育（GMS）系避免了细胞质雄性不育系的限制，为种子生产提供了优势，但它们的使用通常需要在种子生产过程中去除50%的可育植株。为了解决这一问题，我们鉴定了一个花青素缺失（aa）突变体，其特征是幼苗期下胚轴呈绿色，花药呈黄色。通过精细定位和病毒诱导的基因沉默实验，确定了二氢黄酮醇4-还原酶（CaDFR）是调控辣椒花青素合成的关键基因。遗传分析显示CaDFR和CaDYT1（一个GMS基因）紧密连锁。在此基础上，我们利用来自aa突变体的绿色下胚轴形态标记与雄性不育系gm1（CaDYT1位点）结合，开发了一种可在苗期筛选不育株高效的杂交制种策略。综上所述，本研究成功克隆了控制辣椒下胚轴和花药颜色的关键基因CaDFR。此外，我们提出了一种高效的种子繁殖策略，以加快杂交种子生产，促进杂种优势的利用。本研究不仅加深了对辣椒色素遗传调控的理解，而且为优化杂交育种方案建立了实用框架，从而简化辣椒育种过程。

Chlorophyll degradation occurs during mango fruit ripening, contributing to the color and commercial value of the fruit. Ethylene response factors (ERFs) are recognized as important regulators of chlorophyll degradation. This study investigated the regulatory effects of MiERF023 on mango coloration through ethylene (ETH) and 1-methylcyclopropene (1-MCP) treatments. ETH treatment increased the activities of chlorophyll degradation-related enzymes (Chlase, MDCase, PPH, and PAO), activated the expression of chlorophyll catabolism genes (MiPPH and MiPAO), accelerated chlorophyll degradation, and promoted coloration of mango. In contrast, the opposite effects were observed after 1-MCP treatment. Meanwhile, the expression of MiERF023 was greatly induced by ethylene and inhibited by 1-MCP, then MiERF023 was isolated and characterized. Yeast one-hybrid (Y1H) and dual luciferase reporter (DLR) assays demonstrated that MiERF023 binds to the promoters of MiPPH and MiPAO, upregulating their transcript levels. Transient overexpression of MiERF023 in tomato and mango fruits increased the transcript levels of MiPPH and MiPAO, accelerating chlorophyll degradation and promoting peel coloration. Collectively, these findings reveal a novel regulatory mechanism by which MiERF023 modulates ethylene-mediated pigment metabolism，offering potential targets for improving sensory quality in postharvest mango fruits. 

马铃薯块茎呈现多种颜色，这主要源于花青素色素的不同积累水平。尽管调控红色和紫色色素积累的基因位点已有报道，但马铃薯中粉色花青素生物合成的调控机制仍不清楚。本研究利用一个BC₁S₁群体（其块茎薯皮颜色在红色、粉色和黄色之间分离），通过集群分离分析测序方法，鉴定出粉色薯皮位点Pink。我们将Pink的位置缩小到第3号染色体上一个265 kb的区间内。代谢组学和转录组学分析显示，花青素合成基因——类黄酮3'-羟化酶(StF3'H)是候选基因。遗传转化试验证明StF3'H是产生粉色薯皮块茎所必需的。此外，我们发现红色薯皮位点(R)对Pink具有上位性。这些发现为通过分子育种开发有色马铃薯提供了新的理论基础，并为探索马铃薯花青素生物合成的复杂调控机制提供了重要参考。

To analyze intra-household nutrition allocation, we examine the differences in expenditure elasticities among demographic groups within rural households, employing an asymmetric model along with data from the China Health and Nutrition Survey (CHNS) from 2004 to 2011. Our analysis reveals significant heterogeneity in household nutrient allocation: during periods of expenditure expansion, households prioritize the nutritional improvement of vulnerable members, specifically children and the elderly, with a notable bias toward girls, often at the expense of prime-age adults, particularly women. Conversely, during expenditure contraction, households shift strategies to protect the nutritional intake of prime-age adults. This asymmetry underscores the complexity of intra-household distribution and provides critical insights for designing nutrition security policies that account for economic volatility.

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）。