土壤渍水导致根系缺氧，严重制约全球小麦生产。尽管研究表明渍水锻炼可减轻胁迫造成的产量损失、提升植株耐渍性，但锻炼后耐渍性获得过程中不定根的发育规律及其生理机制尚不明晰。本研究证实，轻度渍水锻炼（MP）可显著增强小麦对后续渍水胁迫的耐受能力，且锻炼后的恢复阶段是植株进行根系形态与生理重编程的关键窗口。在此期间，经历轻度锻炼的小麦其不定根发育发生显著转变：从胁迫诱导产生的短小、暂时性不定根，转向形成以持久性长不定根为主导的根系构型。与新生不定根相比，这些经重编程的成熟不定根通过协同优化根系水力导度（Lpr）与径向氧损耗（ROL），表现出更优越的生理功能。机制上，Lpr的持续提升与水通道蛋白基因（TaTIP2-1、TaTIP2-2及TaPIP2-6）的稳定上调表达相一致，而ROL的增强则促进了根际氧环境的改善。结构方程模型进一步明确，恢复阶段长不定根的形成是驱动Lpr与ROL协同优化的核心性状。相比之下，重度锻炼导致根系不可逆损伤，未能诱发上述适应性响应。本研究提出“预适应型根系构建”模型，即轻度胁迫利用恢复窗口期，主动调控不定根发育，形成结构持久、功能高效的根系系统，从而将植物逆境应对策略从“被动应急反应”提升为“主动调控的韧性建立”。该研究为基于胁迫锻炼的作物抗逆性改良提供了重要的生理学框架与理论依据。

本研究旨在明确不同灌溉条件下传统与现代谷子品种间的品质差异。以传统品种晋谷6号和现代品种长生13号为材料，对比分析了雨养与灌溉处理对其外观品质、蒸煮品质、营养品质及挥发性代谢物的影响。结果表明，灌溉对谷子品质的影响存在显著的年际差异。在多雨年，灌溉改善了谷子的外观和蒸煮品质，但降低了营养品质，且现代品种的响应程度大于传统品种。在干旱年，灌溉显著抑制了谷子的外观品质和营养品质。此外，灌溉在干旱年份优化了传统品种的蒸煮特性，而降低了现代品种的蒸煮品质。挥发性代谢物分析进一步揭示，灌溉通过调节萜类化合物的生物合成，降低了品种间的风味差异，从而减少了传统品种的不良风味，并增加了现代品种的芳香物质含量。本研究系统阐明了灌溉、品种与气候互作影响谷子品质的内在机制，为优质品种选育和精准水分管理提供了理论依据和实践指导。

在保障农业生产力的同时提升土壤质量，是实现农业可持续发展的核心科学问题之一。多样化种植体系，尤其是以豆科作物为核心的轮作制度，被认为具有显著潜力，但其对土壤团聚体稳定性及土壤碳固持的影响尚缺乏系统认识。本研究旨在评估花生轮作体系对土壤团聚体稳定性和土壤有机碳库特征的影响，并阐明其促进土壤碳固持的作用机制。研究依托黄淮海平原连续6年的田间定位试验，以传统冬小麦–夏玉米轮作（WM）为对照，设置4种花生轮作模式：冬闲–春花生（CP）、冬小麦–夏花生（WP）、冬小麦–夏玉米→冬闲–春花生（WMP）和冬小麦–夏玉米→冬小麦–夏花生（WMWP）。采集0–20 cm和20–40 cm土层土壤样品，测定团聚体粒级分布、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、土壤有机碳（SOC）组分、SOC储量、碳库管理指数以及碳效应指数（CEI）。结果表明，与CP和WM相比，花生轮作模式（WP、WMP和WMWP）显著提高了土壤结构稳定性和碳储量，在表层土壤（0–20 cm）中，WP处理的MWD和GMD分别显著提高24.89%–31.03%和18.16%–26.85%；WMP处理分别显著提高40.10%–47.29%和26.20%–35.48%；WMWP处理分别显著提高35.80%–42.77%和23.18%–32.24%。土壤碳固持的提升主要归因于小宏团聚体和微团聚体中有机碳的富集，与WM相比，WP、WMP和WMWP处理的SOC固持速率和固持效率分别提高0.35倍和1.98倍、1.56倍和3.39倍、2.04倍和2.77倍。此外，与WM相比，WP、WMP和WMWP处理在0–20 cm土层的CEI分别提高37.47%、194.25%和211.66%，在20–40 cm土层分别提高84.38%、115.17%和187.26%，其中WMWP处理的提升幅度最大。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析表明，SOC固持能力的增强主要受活性有机碳组分增加的驱动，尤其是颗粒有机碳和可溶性有机碳；作物多样性提升和团聚体稳定性增强是促进CEI提高的关键因素。综上，花生轮作通过改善土壤结构稳定性显著提高了土壤碳固持。本研究为优化黄淮海平原及相似农区轮作制度、提升土壤健康水平和促进农业长期可持续发展提供了科学依据。

滨麦（Leymus mollis (Trin.) Pilger，NsNsXmXm，2n=28）是小麦族中的一个四倍体多年生物种，因其具有多种优良性状而成为小麦改良的重要三级基因库。本研究对三个小麦外源染色体材料的7Ns染色体进行了系统的细胞遗传学与分子比较，包括小麦滨麦7Ns（7D）二体代换系M10、小麦滨麦7Ns二体附加系M8以及小麦华山新麦草（Psathyrostachys huashanica）7Ns二体附加系H1。结果显示，滨麦与华山新麦草的7Ns染色体在FISH信号分布和臂比上存在明显差异。利用小麦华山新麦草45K液相芯片（GenoBaits®WheatplusPh）进行分析，发现H1中7Ns染色体长臂存在一大段末端缺失，而M10和M8中的7Ns染色体结构完整。三个7Ns材料均表现出对赤霉病的抗性，但对条锈病的反应有所不同：M10和M8在苗期和成株期均对6个主流小种具有广谱抗性，而H1仅对CYR23、CYR31和CYR32免疫。农艺性状评价表明，各材料在株高、穗型、穗长、籽粒大小和粒色等方面存在显著差异，而每穗小穗数、千粒重和芒性等性状无显著变化。所有材料的千粒重均较亲本7182有所提高。基于转录组数据，从7Ns染色体中鉴定出668条染色体特异性unigene，并开发验证了36个染色体特异性分子标记。其中，7Ns染色体共有标记为24个，滨麦7Ns染色体特异标记9个，华山新麦草7Ns染色体特异标记3个。本研究为理解7Ns染色体的分化提供了新见解，并为加速小麦遗传改良提供了实用的分子工具。

气候变暖及降水时空分布不确定性的加剧，导致夏玉米播期延迟现象日益频发，严重威胁玉米稳产与机械化收获质量。本研究旨在通过优化种植密度与品种熟期配置，探索不同晚播情景下减轻产量损失、提升机械收获质量的调控途径及其作用机制。2022–2024年，在黄淮海平原设置田间试验，共设置3个播期（6月中旬、6月下旬、7月上旬）、3个种植密度（67500、82500和97500株/公顷）以及2个品种（早熟型和晚熟型）。结果表明，玉米生产对种植密度的响应主要受吐丝后有效积温调控。当吐丝后有效积温高于728℃·d时，增加密度至82500株/公顷可显著增加叶面积指数（17.0%）、冠层光能截获率（4.2%）和最大灌浆速率（15.5%），从而促进吐丝后干物质积累量提高8.6%，并将晚播导致的产量损失降低7.1%。选用早熟品种更有利于在维持产量的同时降低收获时籽粒含水量（7.2%）。2030s，6月下旬播种，上述优化措施可适用于黄淮海平原94.6%以上的区域。然而，当吐丝后有效积温低于685℃·d时，积温不足显著抑制个体与群体水平上的玉米生长，导致产量损失达41.5%，籽粒含水量增加53.8%。7月上旬播种，约87%的区域无法通过增加密度弥补产量损失。在此条件下，采用较低密度配合早熟品种更有利于减轻产量损失、降低收获时籽粒含水量，尤其在33.7°N以北区域。本研究结果为气候变暖与降水不确定性增加背景下缓解晚播造成的产量损失提供了理论依据与调控策略。

提高小麦粒重是促进淮北平原小麦增产的关键途径。然而，不同灌溉模式对该区域小麦籽粒建成的影响及调控机制尚不明确。本研究通过为期两年的田间试验，设置三种灌溉处理：雨养处理（RI，不灌溉，播前基施氮肥202.5 kg·hm⁻⊃2;）、传统漫灌处理（CI，拔节期灌溉 60 mm，播前基施氮肥112.5 kg·hm⁻⊃2;，灌溉时追施氮肥90 kg·hm⁻⊃2;）、微喷灌处理（MI，依据0~40 cm土层墒情亏缺状况，分别于拔节期、孕穗期和开花期灌溉；播前基施氮肥112.5 kg·hm⁻⊃2;，每次灌溉时追施氮肥30 kg·hm⁻⊃2;），探究不同灌溉模式对小麦源库关系及籽粒建成的调控效应。结果表明：与RI和CI相比，MI显著提高小麦花后4天（DAA 4）旗叶叶绿素含量和蔗糖磷酸合成酶活性，且CI的上述指标均高于RI。在DAA 4时，MI籽粒蔗糖和可溶性糖含量显著最高。此外，与RI相比，CI和MI均显著提高了该时期籽粒吲哚丙酸+玉米素核苷（IPA+ZR）和赤霉素（GA）含量，同时降低生长素（IAA）和脱落酸（ABA）含量，其中MI籽粒胚乳细胞数量最多。灌浆期时，MI处理小麦旗叶叶绿素降解速率最慢，核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）与蔗糖磷酸合成酶活性最高，促进叶片与籽粒的糖分积累；同时，MI籽粒中IAA含量最高、ABA含量最低，且淀粉合成酶活性维持在较高水平，有利于淀粉积累。两年试验结果显示，与CI和RI相比，MI处理的小麦千粒重分别显著提高4.99%~5.55%和7.33%~11.51%，籽粒产量分别显著提高4.99%~11.60%和15.60%~39.14%。综上，微喷灌能够优化小麦的水氮供应，有效增强籽粒发育早期源能力与在后期库能力，从而提高粒重，实现淮北平原小麦高产的目标。

优化根系构型是提高干旱区盐碱地作物抗逆性和资源利用效率的重要途径。为探索耕层土壤特性、棉花根系构型及水氮利用指标对耕作栽培措施的响应机理。在新疆荒漠绿洲区开展了两个生长季的棉花大田试验，采用裂区试验设计：主区为耕作深度（D1：20 cm、D2：40 cm、D3：60 cm），以常规耕作20 cm为对照（D0）；副区为种植密度（R1：17.6、R2：21.1、R3：26.4 万株·hm^-2）。结果表明：随粉垄深松深度增加，根系生长发育指标显著提升，D3R2处理表现最佳，与对照处理相比，根表面积、根体积和根直径较分别提高45.15%、34.85%和48.05%。粉垄深松促进根系下扎，D3处理40~60 cm土层根长密度占比达38.54%，显著高于D0的19.24%。过度增加密度（R3）抑制了丰产根系构型构建，D3R3根体积较D3R2显著降低11.49%。D3R2处理冠层和根系的干质量分别为124.10和9.30 g·株⁻⊃1;，根系活力较D0R2提高69.92%，籽棉产量提高50.33%，水分生产力和氮肥偏生产力提高59.62%和50.33%。深松有效降低了表层土壤pH，脱盐率达55.15%。偏最小二乘法结构方程模型表明，粉垄深松主要通过促进根系下扎增加了棉花根长密度和根表面积，提升棉花根系水肥吸收利用效率，栽培密度通过提高根系生物量与根系活力提升作物抗盐碱的能力，在两者的双重作用下实现盐碱棉田产能提升的目标。综上，推荐采用粉垄深松60 cm配合21.1万株·hm^-2栽培密度组合策略，实现盐渍棉田绿色增产与资源高效利用。

乙烯利被广泛用于玉米生产以降低重心并增强抗倒伏性，但其功效受到特定地点灌溉施肥制度的强烈影响。本研究旨在探讨在两个生态区（吴桥[WQ]和拜城[BC]）的两种不同管理制度—传统水肥（TWF）和滴灌水肥一体化（DIWF）下，优化乙烯利施用浓度对玉米抗倒伏性和产量的影响。使用两个玉米杂交种（沃玉3 [WY3]和京农科728 [JNK728]）和三种乙烯利浓度（0 mg L⁻¹ [CK]、270 mg L⁻¹ [E270]和540 mg L⁻¹ [E540]），于2023和2024年在WQ以及2024年在BC进行了田间试验。与TWF_E270相比，DIWF_E270（滴灌水肥一体化下喷施270 mg L⁻¹乙烯利）均使两个生态点的乙烯利效应期缩短了1.9天，导致穗位高增加，茎秆质量下降，倒伏率显著提高。然而，DIWF_E540表现出补偿效应—与DIWF_E270相比，其在WQ和BC的乙烯利效应期分别延长了3.6天和4.9天。延长乙烯利效应期通过增加乙烯释放并抑制赤霉素和生长素浓度来优化基部节间形态（降低长度、增加横截面积和质量密度）和质量（增加穿刺强度、断裂强度和木质素沉积），从而改善了植株的构型性状（降低了株高、穗位高、重心高和穗比）并显著降低倒伏率。然而，乙烯利对产量的影响因地点和管理制度而异。优化乙烯利施用策略实现了最高的生产力。在仅进行播前灌溉的TWF模式下，最优乙烯利浓度为270 mg L⁻¹，但会造成产量降低。对于有补充滴灌的TWF模式以及无覆膜的DIWF模式，最优浓度仍为270 mg L⁻¹，产量分别增加3.9%和4.3%。相比之下，在覆膜的DIWF模式下，最优乙烯利浓度为540 mg L⁻¹，可实现6.5%的产量增加。这些结果表明，根据灌溉施肥制度调整乙烯利施用浓度可以优化增产与抗倒伏性之间的平衡，这突显了将化学调控策略与当地农艺措施相结合以实现玉米可持续生产的潜力。

油菜地上部形态建成和产量形成与根系生长状况密切相关。长柄叶是油菜中出现最早的真叶，在高密度种植条件下，其对根系生长影响机制尚未见报道。因此本试验在高密度直播条件下，设置2个密度(D3: 4.5´10⁵株 hm^-2、D5: 7.5×10⁵株 hm^-2 )、2个处理(CK: 不剪叶、LP: 剪去一半长柄叶)的大田试验，同时设置盆栽¹³CO₂饲喂试验，对油菜单株一半长柄叶进行¹³CO₂饲喂，以追踪光合同化物分配。结果表明：与CK相比，LP处理降低了单株叶面积和干重，而增加了根冠比。LP处理增加了苗期至薹期叶面积相对生长率(RER_LA)，D3和D5分别增加了56.01%和19.87%；而降低了苗期至花期的根表面积相对生长率(RERRSA)和根体积相对生长率(RGRRV)，D3密度下分别两年平均降低32.71%和56.98%，D5密度下则两年平均下降32.60%和16.61%。LP处理增加了根中蔗糖合酶(SUSY)活性，提高蔗糖、淀粉和IAA含量，而降低了蔗糖转运蛋白活性。在D3密度下，LP处理降低花期细胞分裂素(CTK)、脱落酸(ABA)与SUT含量，进而抑制侧根生长；此外，LP处理增加了苗期和花期的蔗糖转化酶(INV)活性与蔗糖含量，降低淀粉、SUT与IAA含量，进一步阻碍了侧根的生长。在D5密度下，LP处理显著增加了ABA含量，促进主根的伸长。在两个密度下，角果的¹³C积累量与分配率最高。随着密度增加，营养器官中¹³C积累量下降，种子与茎秆中分配率增加。而根中¹³C分配率从14.5%(D3)下降至11.5%(D5)，这表明随着密度增加，长柄叶片对根部碳分配的贡献逐渐减少，长柄叶对根系生长的调节作用减弱。D3密度下，减去长柄叶数量能够促进蔗糖向根系转运；而在D5密度下，LP处理促进根系中淀粉再分配，以维持根系基础生长。本研究阐明了长柄叶在不同种植密度条件下调节根部形态发育的关键机制，并为协调高密度直接播种油菜种植系统中的根-冠平衡建立了理论依据。

通过平衡施肥维持土壤肥力，对保障集约化水旱轮作系统作物高产至关重要。本研究基于141篇已发表文献开展Meta分析，评估了不同养分管理措施对水旱轮作系统土壤化学性质及作物产量的影响。结果表明，与平衡施肥（BF）处理相比，不施肥（CK）和不平衡施肥（UF）处理均显著降低土壤有机质（降幅分别为16.6%和7.2%）、全氮（11.3%和4.9%）、全磷（14.6%和7.1%）、有效磷（41.0%和22.9%）和速效钾（13.0%和11.0%）。相反，化肥配施有机肥（F+M）或秸秆还田（F+S）处理则显著提升土壤有机质（增幅分别为16.5%和9.6%）、全氮（14.9%和8.7%）、全磷（29.2%和16.6%）、有效磷（37.6%和14.7%）和速效钾（9.1%和12.9%）。值得注意的是，土壤肥力对养分管理措施的响应因轮作制度而异。在CK处理下，小麦-水稻（WR）轮作中土壤有机质和全氮的下降幅度大于油菜-水稻（OR）轮作。在提升土壤有效磷方面，F+S处理在OR轮作中效果更好，而F+M处理则在WR轮作中表现更优。土壤肥力变化直接影响作物产量，与BF处理相比，CK处理导致的水稻减产在WR轮作（45.0%）中比在OR轮作（29.2%）中更为严重，F+S处理在OR轮作中水稻增产显著，而F+M处理则在WR轮作中增产效果更佳。随机森林分析与线性回归结果表明，土壤有机质、有效磷和全氮是影响水稻产量的主要因素。这些结果表明，化肥与有机物料配合施用对于维持水旱轮作系统的土壤肥力和生产力至关重要，在实际生产中应根据不同轮作制度的特点采取有针对性的培肥措施。

水稻生育后期叶片的转色动态直接关系到籽粒灌浆期间叶片光合生产力和茎鞘NSC转运，最终影响产量。为了研究叶片转色与茎鞘NSC转运的关系，以及产量形成过程中碳源利用策略差异。本研究以转色存在明显差异的两个水稻品种春优927（CY927）和甬优1540（YY1540）为材料，设置3种氮肥用量处理（LN, MN, HN），比较了不同N水平下水稻齐穗后剑叶的转色特征参数，光合生产力和茎鞘中NSC转运，以及对最终产量和收获指数的影响。结果发现，CY927因自身的滞绿特性在高温环境下更能发挥稳产潜质，产量较转色正常品种YY1540明显升高10.45%−21.81%。与YY1540相比，CY927转色启始时间T₀推迟2.1−4.1 d，成熟期叶色指数CI_f升高16.79%−52.25%，维持生育后期较高的同化物生产能力，使地上部生物量升高10.56%−42.77%。但会限制茎鞘NSC转运，使NSC转运量和转运率显著降低23.78%−33.19%和14.65%−22.19%，最终使收获指数明显降低2.66%−8.43%。外源N供应有助于推迟水稻叶片的转色启始时间T₀，减缓转色速率R_m，缩短转色持续期T₁₀₀，提高成熟期叶色指数CI_f，通过促进叶片蔗糖含量和蔗糖合酶的活性增加光合生产力，最终达到增产效果。然而，施N明显降低两个品种茎鞘中α-淀粉酶活性14.83%−62.07%，使茎鞘NSC转移效率降低5.44%−16.30%。相关性分析发现，叶片转色启始时间与地上部生物量积累呈极显著正相关（P<0.001），而叶片转色持续期与茎鞘NSC转运量呈极显著正相关（P<0.001）。综上，品种和N处理通过影响叶片转色动态，间接协调叶片光合碳代谢与茎鞘NSC转运的动态平衡，最终影响产量和资源利用效率。研究结果提出的“叶片转色-碳源分配-产量形成”的理论框架为水稻品种选育与氮肥精准管理提供依据。

盐碱藜麦/花生间套作是一种具有发展潜力的新型种植模式，但不同藜麦品种间差异较大，目前关于适合与花生间作的藜麦品种的研究十分匮乏。本研究于2021—2022 年开展大田试验，设置了矮秆早熟型（PSE）、中秆中熟型（PMM）和高秆晚熟型（PTL）三个不同藜麦品种分别与花生间作的处理，研究比较不同藜麦品种对花生根系分布、土壤含水量（SMC）、电导率（EC）、氮磷钾吸收及荚果产量的影响。结果表明，PSE 处理的花生荚果产量、荚果干重、生物量及百果重均为最高，PMM 处理次之，PTL 处理最低；PSE 处理的花生荚果产量比PMM 和 PTL 处理高 6.03%~21.16%。藜麦与花生共生期，PSE和PMM 处理下花生植株的主茎高、分枝数、叶面积、干物质量及养分吸收量均显著高于PTL；而 PSE 与 PMM 处理之间则无显著差异。花生单独生长期，PMM 处理的花生植株性状（主茎高除外）及养分吸收量均低于 PSE 处理，PTL 处理表现最差，这与花生根长密度（RLD）的变化趋势一致。同时，与 PMM 和 PTL 处理相比，PSE 处理10 cm 土层以下的土壤含水量、根际土壤养分含量（K⁺、NO₃⁻、NH₄⁺、PO₄³⁻及 TOC）及土壤电导率均最高。花生根长密度、土壤含水量、土壤电导率及根际土壤养分含量均与藜麦根长密度呈负相关。综上所述，在盐碱地藜麦/花生间作模式下，选用矮秆早熟型藜麦品种与花生间作更有利于提高花生产量。

全球极端恶劣气候的频发导致作物倒伏现象显著增加，造成减产并威胁粮食安全。糜子主要种植在农业技术相对落后的边际土地，不合理的播种方式和密度加剧了其倒伏问题，制约了产量提升。本研究旨在探究不同播种方式和密度对糜子抗倒伏性及产量的影响，旨在优化栽培技术以提升抗倒伏能力和产量。本试验以陕糜2号为材料，设置条播、穴播和宽幅播种三种播种方式，以及D1-D3三种播种密度（分别为6×10⁵、9×10⁵和1.2×10⁶ plants ha^-1），系统评估其对倒伏相关性状及产量变化的影响。结果表明：随着播种密度增加，糜子总干物质呈下降趋势，但宽幅播种在高密度下仍能保持较大叶面积和较好的生长状态。宽幅播种在各密度条件下均表现出更优的茎秆抗折力，同时优化了株高和重心高度，从而综合提升了抗倒伏能力。此外，相同密度下宽幅播种的机械组织结构优于条播和穴播，促进了木质素和纤维素的积累，进一步增强了糜子的抗倒伏性。综合来看，建议当地糜子生产采用宽幅播种结合D2密度，该组合可获得较低倒伏率和较高产量。本研究为优化糜子种植策略提供了理论依据，表明适宜的播种方式与密度配合能有效提高抗倒伏能力和产量。

土壤有机质（SOM）是土壤肥力和生态系统功能的核心指标。然而，在黑土（Mollisol）和非黑土共存的地区，由于地形异质性明显以及高维协变量冗余性高，高精度空间制图面临重大挑战。本研究提出了一种“遥感分区-特征选择优化-随机森林（RSZ-FSO-RF）”框架。通过整合2014-2023年Landsat-8多时相影像与地形、气候因素，并利用Google Earth Engine（GEE）平台，实现了对黑土和非黑土区域的高精度遥感分区（总体精度：92.13%，Kappa系数：0.70）。随后，在每个分区内建立了局部随机森林回归模型进行SOM预测，并使用递归特征消除（RFE）方法优化预测变量。结果表明，与基于FAO分区的建模方法相比，RSZ-FSO-RF框架显著提高了预测精度（R⊃2;=0.619，RMSE=6.849 g kg^-1）。进一步的特征优化继续提升了模型表现（R⊃2;=0.627，RMSE=6.781 g kg^-1）。值得注意的是，不同分区的最佳预测变量组合差异显著，非黑土地区的SOM空间变异性普遍高于黑土地区。通过有机结合遥感分区与特征选择，本框架有效减轻了协变量冗余性，同时考虑了局部异质性，显著提高了高分辨率SOM制图的准确性和稳定性。此外，本研究为在复杂地形条件下的土壤资源管理和可持续农业发展提供了科学依据和决策支持。

油菜素甾醇（BRs）是一类新型植物激素，在调节植物生长发育及应答生物与非生物胁迫中具有重要作用。然而，关于BRs是否以及如何调控水稻对磷（P）的吸收与利用？知之甚少。于2019-2024年，本研究以水稻强耐低磷品种（SVs）和弱耐低磷品种（WVs）为材料，通过水培与大田试验，对此问题进行了探究。结果显示，在低磷条件下，各生育期SVs根系与叶片中BRs含量包括24-表油菜素内酯(24-EBL)和28-高油菜素内酯(28-HBL )含量均显著高于WVs。24-EBL和28-HBL含量与反映水稻磷吸收利用的关键指标，如磷含量、酸性磷酸酶和质子泵ATP酶活性、磷转运率呈极显著正相关；较高的24-EBL和28-HBL含量促使SVs获得较高的磷积累量、磷收获指数、磷籽粒生产效率和产量。相比之下，其他内源植物激素，如细胞分裂素(玉米素+玉米素核苷)、吲哚-3-乙酸、赤霉素(GA₁+GA₄)、脱落酸、茉莉酸和乙烯水平在SVs与WVs之间无显著差异，且在低磷条件下与水稻磷吸收利用指标无显著相关。外源施用24-EBL能显著提升水稻植株BRs水平，改善水稻磷吸收利用相关参数，上调磷吸收与转运基因表达，并提高磷转运率、磷籽粒生产效率和产量；施用BRs合成抑制剂芸苔素唑的结果则相反。这些发现揭示了BRs调控水稻磷吸收利用的作用机制，为通过提升水稻内源BRs水平协同提高产量与磷利用效率的育种和栽培提供了新策略。

甜瓜是一种全球重要的葫芦科作物，但其功能基因组学研究因遗传转化效率低而受限。病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术能够实现基因的快速验证和高通量筛选。本研究评估了三种病毒载体基于真空侵染和子叶注射两种方法介导的基因沉默效率，开发了一种基于真空侵染的烟草环斑病毒（TRSV）介导的 VIGS 体系。该体系在甜瓜中表现出显著的沉默效率，并加速了表型呈现。报告基因CmPDS（八氢番茄红素脱氢酶）被有效沉默，导致整个叶片表面完全光漂白。该方法实现了95.2%的沉默效率和80%的转化效率，从种子处理到可观察表型显现，整个过程仅需11天。共培养阶段添加替诺昔康（TNX，一种奥昔康类非甾体抗炎药）可显著提高不同基因型甜瓜的转化效率，最高可达93.3%。实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）分析显示TNX 可能通过减弱植物免疫反应来促进转化。为验证该体系的广泛适用性，我们沉默了镁螯合酶 H 亚基基因（CmChlH），成功诱导出预期的黄化叶表型。本研究建立的VIGS 体系为探究甜瓜早期发育阶段的基因功能提供了有力的工具，同时为葫芦科作物 VIGS 体系的构建奠定了基础，加速了其遗传研究进程。

茶叶毛状体富含次生代谢物，在茶树抗逆性和品质形成中起着关键作用。然而，相关的特异性代谢物及其调控机制尚不明确。本研究采用超高效液相色谱-串联质谱技术对福鼎大毫茶嫩梢的毛状体及其对应脱毛叶片进行了靶向代谢组学分析，共鉴定到2425种代谢物，其中毛状体与叶片间存在1537个差异积累代谢物。值得注意的是，类黄酮化合物（尤其是山奈酚及其衍生物）在毛状体中显著富集。转录组分析发现447个毛状体特异性高表达基因，这些基因在苯丙烷和类黄酮生物合成通路中显著富集。染色质可及性分析进一步鉴定出ERF转录因子CsRAP2.3为关键调控因子。DNA亲和纯化测序与荧光素酶报告基因实验证明，CsRAP2.3能够结合参与山奈酚糖基化的CsUGT78A14基因启动子。在烟草叶片中瞬时过表达CsRAP2.3可增加黄酮醇代谢物积累。本研究结果表明，CsRAP2.3可能通过调控CsUGT78A14的表达来影响茶树毛状体中黄酮醇的积累，为解析白茶毛状体黄酮醇代谢的分子机制提供了新见解，也为改善茶树抗逆性和品质奠定了理论基础。

CONSTANS /CONSTANS-LIKE（CO/COL）基因家族在植物开花调控和逆境响应中发挥重要作用。本研究在两个不同芒果品种中鉴定到MiCOL14B 基因的两个变异体，分别命名为MiCOL14B-GQ 和 MiCOL14B-JH，二者在序列和结构域上存在显著差异。这两个基因在芒果各组织中均有表达，定位于细胞核，且对干旱和盐胁迫均有响应。在转基因拟南芥中，MiCOL14B-GQ 延迟开花，而 MiCOL14B-JH 促进开花。这种表型差异源于二者的分子调控特异性，酵母单杂交（Y1H）和双荧光素酶报告基因实验表明，两个变异体均能直接结合成花素基因（MiFTs）的启动子，其中 MiCOL14B-GQ 抑制其转录，MiCOL14B-JH 则促进其转录。转基因芒果根系中 MiFTs 基因的表达水平变化进一步验证了该机制。此外，在转基因拟南芥和转基因芒果根系中，MiCOL14B-GQ 和 MiCOL14B-JH 均能提高植株对干旱和盐胁迫的耐受性。它们通过提高脯氨酸（Pro）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性，同时降低丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）的积累，显著增强了逆境耐受性。酵母双杂交（Y2H）和双分子荧光互补（BiFC）实验表明，MiCOL14B-GQ 和 MiCOL14B-JH 能与多个逆境相关蛋白相互作用。本研究首次揭示了 MiCOL14B 基因序列变异在调控芒果开花和逆境响应中的潜在功能，为芒果分子育种提供了宝贵的遗传资源。

生物入侵对全球农业、粮食安全及自然生态系统构成严峻威胁，而国际贸易日益频繁，其网络也持续拓展，正持续加剧这一风险。以经由国际农产品贸易入侵的恶性杂草长芒苋（Amaranthus palmeri）为例，其在中国形成的广域不连续分布格局，其成因指向入侵生物学的一个核心问题：此类分布究竟源于初始入侵点的桥头堡式二次扩散，还是由人类活动介导的多次独立传入所致？为阐明其异质性分布格局的形成机制，本研究整合遗传学与稳定同位素地理溯源技术，系统检验了上述两种假说。创新性地将国际贸易中截获的繁殖体（混杂于进口大豆中的种子）作为源种群的动态遗传代表样本，并结合碳、氮稳定同位素指纹进行来源验证，克服了在广阔来源地直接采样的难题。通过对中国24个地理隔离种群（784株）及从美国、阿根廷和巴西进口大豆中收集的410粒种子进行叶绿体DNA测序分析，发现中国实地采集种群的核苷酸多样性（π = (0.78 ± 0.18) × 10^-3）和单倍型多样性（Hd = 0.47 ± 0.04）均显著高于首次发现的北京南苑种群及来自美国来源区域的繁殖体集合，且拥有更为丰富的单倍型（31个）。种群遗传结构分析显示，南苑种群与中国多数实地种群存在显著遗传分化（F_ST > 0.20），其遗传影响仅限于本地，未能构成全国性入侵的桥头堡来源。中性检验与多峰型错配分布表明，这些中国种群未经历近期扩张或选择，其遗传特征更接近来源地稳定的大种群。尤为重要的是，港口地区的单倍型丰富度与当地历史大豆进口量呈显著正相关（r = 0.59，P < 0.05），而种群间遗传距离与环境因子无显著关联。综上，长芒苋在中国的间断分布并非由初始入侵点的二次扩散导致，而是主要由与国际大豆贸易相关的、反复发生的、跨洲际的多次独立人类介导引入所驱动。本研究构建了一套基于贸易介导入侵植物繁殖体的入侵路径重建新框架，不仅阐明了特定入侵案例的机制，也为全球化贸易时代实施源头管控、制定精准生物安全策略提供了关键科学依据与研究方法。

反硝化作用是缓解生态系统人为硝酸盐（NO₃^-）累积的关键过程，而NO₃^- 同位素组成（δ⊃1;⁵N 与δ⊃1;⁸O）是识别氮来源与转化过程的有效示踪手段。反硝化过程常叠加亚硝酸盐（NO₂^-）氧化产生的同位素效应，导致δ¹⁵N-NO₃⁻与δ¹⁸O-NO₃⁻同步富集，形成低于或高于1的Δδ⊃1;⁸O:Δδ⊃1;⁵N轨迹。本研究以非饱和带为研究对象，比较了Δδ⊃1;⁸O:Δδ⊃1;⁵N轨迹低于或高于1两组条件下，反硝化过程中的Δδ⊃1;⁸O:Δδ⊃1;⁵N轨迹变化、功能基因（narG、napA、nxrA）及代谢碳源特征。结果表明，NO₃^- 还原是导致Δδ⊃1;⁸O:Δδ⊃1;⁵N轨迹变异的主要因素，两组轨迹间NO₃^- 还原同位素效应（¹⁵ε_{NO3 reduction}与¹⁵ε_{NO3 reduction}）差异显著，而NO₂^- 氧化过程的同位素效应（¹⁵ε_nxr 和 ¹⁸ε_nxr）无显著差异。在Δδ⊃1;⁸O:Δδ⊃1;⁵N轨迹低于1的组别中，碳源因其低分子量与简单结构，有助于更高效的电子产率，从而促进NO₃^- 还原；相反，在轨迹高于1的组别中，碳源的高分子量与复杂结构导致电子产率降低，进而下调三个功能基因（narG、napA、nxrA）的表达。轨迹低于1的组别在¹⁵ε_{NO3 reduction}、¹⁵ε_{NO3 reduction}、亚硝酸盐氧化比例以及narG、napA与nxrA基因拷贝数方面均显著高于另一组，表明该组在细胞水平的NO₃^- 还原活性更强。本研究系统阐明了同位素效应、NO₃^- 还原酶与NO₂^- 氧化还原酶活性以及代谢碳源对反硝化过程的综合影响。该发现对理解陆地生态系统氮循环中Δδ⊃1;⁸O:Δδ⊃1;⁵N轨迹的形成机制具有重要意义，并为通过优化碳源添加策略以强化反硝化、实现地下水保护提供了理论依据，同时证明Δδ⊃1;⁸O:Δδ⊃1;⁵N轨迹可作为评估陆地环境反硝化效能的有效示踪指标。

目的：非洲猪瘟（ASF）严重威胁全球养猪业，开发亚单位疫苗首先需要鉴定关键保护性抗原。本研究旨在系统地评价非洲猪瘟病毒（ASFV）非结构蛋白 pA151R 的抗原性、pA151R特异性T细胞的功能及其识别的T细胞表位。

方法：原核表达并纯化重组 pA151R 蛋白（rpA151R），制备抗rpA151R多克隆抗体（pAb），通过Western blot和间接免疫荧光试验验证其与真核转染和病毒感染表达的天然pA151R的反应性。利用ASFV减毒候选疫苗免疫猪，采用流式细胞术、细胞内因子染色分析pA151R特异性T细胞的动态变化与功能。采用IFN-γ ELISPOT试验和重叠多肽鉴定pA151R蛋白中的猪T细胞表位及表位特异性T细胞功能。通过乳酸脱氢酶（LDH）释放试验评估pA151R特异性T细胞对自体靶细胞的杀伤活性。

结果：抗rpA151R pAb能特异性识别真核表达和ASFV感染PAM细胞表达的天然pA151R蛋白。pA151R特异的T细胞应答和抗体水平分别在免疫猪后14和21天达到高峰。pA151R特异性T细胞可同时分泌 IFN-γ、TNF-α、IL-2和穿孔素，具有多功能T细胞的特征。T表位鉴定获得7个肽段：P2、P4、P5 仅被CD4⁺ T细胞识别，含有SLA-II类限制性表位；P6、P10、P12、P13特异性被CD8⁺ T细胞识别，含有SLA-I类限制性表位；P1、P7、P9可同时被CD4⁺ 和CD8⁺ T 细胞识别，含有SLA-I和II类限制性表位。这些多肽特异性CD4⁺或 CD8⁺ T细胞能够以剂量依赖的方式杀伤多肽冲击的自体靶细胞, 具有细胞毒活性。

结论与创新性：本研究系统评估了重组pA151R蛋白被ASFV减毒候选疫苗免疫猪外周血中特异性T细胞和抗体识别的抗原性，鉴定了pA151R特异性T细胞的功能和T细胞表位，证实pA151R是一个潜在的保护性抗原，可作为ASFV多组分亚单位疫苗的候选抗原。本研究的创新性在于：以ASFV免疫保护猪为模型，利用适用于猪的细胞免疫学研究方法，深入分析了pA151R特异性T细胞的多功能性和杀伤活性，绘制了pA151R蛋白的猪T细胞表位图谱，为筛选和评估其它ASFV编码蛋白的保护潜力提供了方法学依据。

猪链球菌（S. suis）是一种重要的全球性人畜共患病病原体，可引发人和猪的脑膜炎、关节炎等，严重时甚至导致死亡。海南作为中国唯一的热带岛屿，猪群中猪链球菌全年流行，人类感染风险较高。本研究旨在探究海南猪群猪链球菌的分子流行病学特征及相关表型。在2022年至2024年间，我们从全岛采集了639份样本（含健康猪样本629份、病猪样本10份），共分离获得298株猪链球菌，平均分离率达46.63%。其中，血清型16型（占比22.15%）和2型（占比11.74%）为优势血清型，其次是7型（占比6.04%）和31型（占比5.37%），此外还有17.79%的菌株属于非经典血清型，其中我们鉴定出2个新的NCL亚型（NCL3-3、NCL29-2）。对63株代表性菌株开展全基因组测序，结果表明65.08%的菌株属于新型STs，这一发现反映出海南本土流行的猪链球菌具有独特的进化关系。值得关注的是，从健康猪群分离出的菌株D74-2和D77-1携带106个毒力相关基因（VAGs），在斑马鱼感染模型中展现出较强毒力，且与曾引发中国两次人类疫情的流行株98HAH33和05ZYH33的进化关系最为密切。这一发现提示，海南健康猪群中的猪链球菌可能对公共卫生安全构成潜在威胁。无论测序菌株源自健康猪还是病猪，98.41%的菌株均表现出多重耐药表型。斑马鱼感染实验显示，所有SS2/ST1和SS7/ST29菌株均为高毒力菌株，所有16型菌株均为低毒力菌株，同时部分缺乏经典毒力标志物组合（mrp/sly/epf、srtF/ofs和NisR/K）的菌株仍表现出高毒力。综上所述，本研究揭示了海南猪群中流行的猪链球菌具有复杂的分子流行病学特征及表型多样性，为中国热带地区该人畜共患病病原体的防控策略制定提供了科学依据。

现代农业正面临前所未有的挑战：全球人口增长、耕地资源有限、淡水资源匮乏以及农用化学品低效使用已引发严重的环境退化。农药、重金属、微塑料、抗生素、养分径流和温室气体等污染物正威胁生态系统稳定性、粮食安全及人类健康。金属有机框架材料凭借其可调控结构、高孔隙率和多功能性，成为解决这些问题的潜力材料。本文全面综述了基于MOF的农业解决方案的最新进展，涵盖提升结构稳定性并遵循循环经济原则的绿色合成策略。其应用主要涉及三大领域：污染物修复、可持续技术（如大气水收集、海水淡化和绿氨合成）以及智慧农业系统。后者能够实现农用化学品的可控释放与实时传感监测。最后，本文探讨了当前面临的挑战（包括成本、生物安全和规模化），并展望了人工智能辅助设计、可回收性提升、规模化生产及面向绿色智慧农业的多功能集成等前瞻性研究方向。

猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是威胁全球养猪业的重要疫病。近年来，NADC34-like毒株因其复杂的重组背景和多变的致病性备受关注。本研究旨在通过全球视野下的全基因组分析，明确NADC34-like毒株的遗传多样性、时空分布特征及重组规律，为该毒株的精准防控提供理论依据。本研究从GenBank数据库中检索并筛选了截至2025年6月的1,598条PRRSV全基因组序列，最终聚焦于来自中国、美国和韩国的176条NADC34-like毒株序列。利用IQ-TREE软件构建最大似然系统发育树进行分类研究；采用RDP4（集成7种算法）及Simplot软件对重组事件进行系统鉴定与验证；并结合时间与地理信息，分析了不同国家毒株重组热点的演化趋势。遗传分类显示，NADC34-like毒株内平均核苷酸距离为5.68%，而与其他谱系距离均超过14.89%。重组分析发现，在176条毒株中，重组毒株占比56.82%（100/176），已成为该亚群的主要存在形式。研究界定了12种重组模式（R1–R12），其中NADC34-R1是美国最流行的模式，且具有明显的地域聚集性。发现中国NADC34-like毒株的重组热点存在显著的时空转移：2017-2019年重组多发生于结构蛋白区（ORFs 2-7），而2020年后则主要集中在ORF1a区域，这与美国和韩国毒株持续集中于ORF1ab的特征显著不同。谱系1.8（Lineage 1.8）被鉴定为全球范围内最主要的次要亲本贡献者（占比54.84%），是驱动该毒株遗传多样化的核心引擎。NADC34-like PRRSV在全球范围内呈现高度的遗传多样性和复杂的区域演化特征。虽然重组模式与毒株毒力间的直接联系尚待明确，但重组株的广泛流行及其演化热点的漂移提示该毒株具有极强的环境适应性。首次在全球尺度下对NADC34-like毒株进行了系统的全基因组重组模式分类，确立了R1-R12评价框架。揭示了中国毒株重组热点从结构基因向非结构基因区转移的独特演化规律。明确了Lineage 1.8作为“通用亲本”在驱动全球NADC34-like毒株多样性中的关键作用。

线虫与真菌之间的相互作用对土壤碳循环具有重要意义。然而，它们对于土壤有机碳（SOC）累积的级联效应尚不明确，特别是土壤团聚体和有机肥添加在调节营养级联中的作用。基于一项为期19年的施肥试验，我们探究了线虫捕食如何影响真菌残体碳（FNC）和球囊霉素相关土壤蛋白（GRSPs），并在不同有机肥添加处理下，量化了它们对不同团聚体组分中SOC的贡献。研究发现，线虫捕食显著提高了真菌生物量，并促进了真菌群落的确定性组装。这些效应强烈依赖于团聚体组分，其中在大团聚体（LA）组分中观察到最显著的影响。一项微宇宙实验证实，线虫捕食使真菌生物量增加了6%以上，尤其是在LA组分中。有机肥的添加进一步刺激了真菌生长，强化了群落的确定性组装过程，从而增强了营养级联驱动下的FNC和GRSPs积累。在这两种真菌来源的碳组分中，FNC对SOC的贡献（40%）显著高于GRSPs（17%），且LA组分中的贡献最大。路径分析进一步揭示，线虫诱导的真菌群落变化介导了有机肥添加对真菌源碳积累的正向效应。总体而言，这些发现强调了线虫在驱动正向营养级联效应对SOC积累中的关键作用。本研究为理解团聚体尺度的碳动态以及生物介导的土壤碳管理策略提供了新的见解。

Oilseed crops of the genus Brassica rank third globally in vegetable oil production and contribute substantially to global oil supplies for both food and industrial purposes, including lubricants, biofuels, and cosmetics. Despite advances in high-yielding cultivars and modern agronomic practices, the productivity of oilseed Brassica species remains significantly constrained by a range of pathogens, particularly viral agents such as turnip yellows virus (TuYV), turnip mosaic virus (TuMV), and cauliflower mosaic virus (CaMV). Climate change further exacerbates these challenges by influencing plant physiology, virus biology and vector ecology. Rising temperatures enhance virus-vector interactions and increase the risk of disease outbreaks, while elevated atmospheric CO₂ concentrations can alter plant nutritional profiles, potentially stimulating vector feeding behaviour and promoting virus transmission. Although natural sources of resistance offer partial protection, their effectiveness may be compromised under abiotic stress conditions such as heat stress, highlighting vulnerabilities in plant defence. This mini-review addresses three major challenges to Brassica oilseed production: the impact of principal viral pathogens, climate-driven shifts in host-virus-vector dynamics, and the environmental robustness of genetic resistance. The review also outlines knowledge gaps and research priorities for developing climate-resilient Brassica oilseed genotypes.

在外源碳输入的条件下，土壤微生物对气候变暖的响应可能通过正激发效应显著促进土壤原有有机碳（SOC）的分解。阐明外源碳代谢微生物群落的特征与动态，对揭示气候变暖背景下激发效应的形成机制，进而缓解全球变暖导致的土壤碳损失具有重要意义。本研究通过在25、35和45℃条件下进行为期四周的培养实验，每周添加⊃1;⊃3;C标记葡萄糖，并结合DNA稳定同位素探针技术（DNA-SIP），系统揭示了同化葡萄糖的微生物群落组成及其功能变化与激发效应的关联。研究结果表明，升温初期（第1周）抑制了激发效应，同时降低了细菌α多样性、K策略/r策略细菌相对丰度比例（K/r）及难降解碳/易降解碳代谢基因比例（R/L）。这表明在外源碳输入初期，升温促使更多r策略细菌群落，优先利用添加的葡萄糖以满足其能量需求，而非分解SOC。然而至第4周，升温显著增强了正激发效应，在45℃条件下其强度可达初始值的3.8倍。同时，该阶段激发效应与K/r、R/L比例以及几丁质降解基因丰度呈显著正相关。这些功能变化与资源获取型微生物（如Streptomyces）丰度上升的趋势一致。从第1周至第4周，升温引起葡萄糖同化细菌群落结构发生明显演替，具体表现为Actinobacteria相对丰度下降，而Chloroflexi丰度显著增加。综上，随着时间推移，增温诱导的激发效应产生与微生物群落结构及其代谢功能的动态变化密切相关。本研究从微生物代谢功能与群落演替角度，为理解气候变暖如何调控外源碳利用，及其对土壤有机碳矿化的影响提供了重要依据，进一步揭示了土壤碳矿化与气候变暖之间存在的正向反馈机制。

目前，茶园防治螨类害虫时，杀螨剂的选择范围非常有限。乙唑螨腈是一种高效、低毒和负温度系数的新型国产杀螨剂，为茶叶螨类害虫防治提供了一种潜在替代方案；然而，它在茶叶中的残留行为尚不清楚。本研究开发了一种同时检测不同茶基质中乙唑螨腈及其代谢物（M-309、M-325-1和M-409-3）残留的分析方法，并用于研究它们从茶园到茶杯中的残留降解行为。方法中目标化合物的平均回收率为73.4%~106.2%，相对标准偏差（RSD）低于12.0%；在茶叶种植过程中，乙唑螨腈的消解半衰期为0.59天，主要代谢产物为M-309。乙唑螨腈和代谢物M-309的残留量受茶叶不同加工阶段的影响，特别是受杀青、干燥和萎凋过程中的失水和高温影响。茶园喷施乙唑螨腈后的1、5和7天分别采样茶鲜叶加工成绿茶和红茶，加工过程中乙唑螨腈的总加工系数分别为1.39~1.71（绿茶）和1.48~2.28（红茶）。将绿茶和红茶冲泡茶汤时，乙唑螨腈的浸出率分别为7.4%和6%。膳食风险评估结果表明，饮茶中摄入乙唑螨腈的风险较低，风险熵低于100%。然而，理论计算表明，乙唑螨腈代谢物对非目标生物存在潜在危害，需要值得注意。本研究结果为在茶园中安全合理施用乙唑螨腈提供了参考。

化学熏蒸剂如棉隆(DZ)和二甲基二硫(DMDS)能够有效抑制土传病害，但熏蒸后的连作障碍土壤生态功能恢复存在不确定性，例如由微生物介导的有机碳循环。然而，微生物修复措施如何增强熏蒸后连作土壤微生物碳矿化活性的作用机制仍不明确。本研究通过土壤培养实验，探究了接种贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)对连作障碍土壤熏蒸后外源有机碳(EOC)矿化以及细菌群落组成和互作的影响。与化学熏蒸处理相比，额外接种B.velezensis使DZ熏蒸处理土壤的EOC累积矿化量提高了27%，DMDS熏蒸处理土壤提高了22%。贝莱斯芽孢杆菌接种促进外源碳矿化主要是因为核心类群和关键种的富集， 增强了土壤微生物碳代谢活性。结构方程模型分析进一步表明，核心微生物类群(如OTU56，属于Bacillus)能够与土著细菌产生积极互作，从而促进EOC 矿化。研究表明B.velezensis通过选择性地重塑细菌群落并增强细菌协作网络，促进了熏蒸后连作障碍土壤微生物碳代谢功能的快速恢复。本研究为化学熏蒸后连作障碍土壤生态功能恢复提供了理论支撑，并为化学胁迫农田生态系统发展可持续管理措施提供了科学依据。

液泡组成，尤其是代谢物与液泡膜蛋白的种类及丰度，对果实品质和风味具有决定性影响。然而，完全成熟时不同风味的果实之间的液泡组成差异，特别是糖分累积方面的具体特征，目前尚不明确。本研究通过优化液泡提取方法，克服了成熟柑橘汁胞液泡分离的技术难点，成功从四种新鲜成熟柑橘汁胞中分离出完整液泡。随后，基于类靶向代谢组学分析和4D-非标记蛋白质组学分析，分别在液泡中鉴定到640种代谢物和1782种蛋白质。液泡代谢组分析表明，氨基酸、黄酮类、脂质、碳水化合物和有机酸共同占液泡总代谢物种类的70%。其中，柚类品种MJY的汁胞液泡中蔗糖含量最高，而宽皮柑橘品种NFMJ的蔗糖含量最低。液泡蛋白质组功能分析表明，液泡蛋白主要参与蛋白质命运调控、代谢过程、囊泡运输、溶质转运及能量供应等生物学过程。品种间比较表明，MJY与NFMJ的液泡蛋白质丰度差异显著大于其他品种间的差异。共鉴定到158种转运蛋白，包括多个糖相关转运蛋白，其中多数在MJY液泡中丰度更高。与其他品种相比，CsTST2和CsERDL6在MJY液泡中的蛋白质丰度更高，其编码基因在果实成熟过程中的表达模式与糖累积变化趋势一致。亚细胞定位试验证实这两种蛋白均定位于液泡膜。在过表达番茄果实中，相应基因的表达水平及果实糖含量均显著提高。本研究系统揭示了不同柑橘品种成熟果实汁胞的液泡组成特性及其糖累积模式，为果实品质的遗传改良提供了重要的液泡膜蛋白靶点与理论依据。

淀粉作为高粱籽粒的主要组分及关键利用成分，其含量主要受时空特异性表达的淀粉生物合成相关基因（SBRGs）调控，然而这些基因在高粱中的转录调控机制尚不明确。本研究解析了NAC型转录因子SbNAC22在高粱籽粒淀粉生物合成中的主要功能。结果显示，SbNAC22在高粱籽粒发育阶段特异高表达，并且与多个高粱SBRGs呈共表达趋势。蛋白特性分析结果表明，SbNAC22定位于细胞核，有自激活结构域并具自激活活性。DAP-seq、双荧光素酶分析、EMSA等研究结果显示，SbNAC22可以与保守基序5’-CACGCAA-3’结合，进而影响携带该基序的高粱SBRGs的启动子活性。瞬时超表达研究发现，SbNAC22可以显著上调SbAGPLS1、SbAGSSI、SbSSI等基因的表达，同时抑制SbISA1的转录。在水稻中异源超表达SbNAC22后，发现该转录因子对水稻同源基因存在相似的调控模式；同时还发现超表达株系籽粒变长，粒重增加，籽粒中的总淀粉含量极显著增加。综合本研究结果，我们初步明确了SbNAC22通过差异性激活与抑制SBRGs，成为调控高粱淀粉生物合成的关键转录因子。本研究表明NAC型转录因子SbNAC22，可以作为新型分子育种策略的重要靶点，应用于高粱籽粒产量与品质改良的育种实践。

小麦是全球重要的粮食作物，随着膳食结构的不断变化，人们对小麦营养品质提升的需求日益增加。黑粒小麦是一类富含多种营养成分的优良种质资源。冰草（Agropyron cristatum Gaertn，2n = 4x = 28，PPPP）为小麦野生近缘种，携带众多可供小麦遗传改良的优异基因。本研究在小麦–冰草衍生系中鉴定到2个黑粒材料PB31334和PB31340，与普通小麦相比，其花青素含量显著提高，且氨基酸含量呈增加趋势。我们将PB31334和PB31340分别与Fukuho和西农979杂交构建了4个遗传分离群体，并进行遗传分析。结果表明黑粒材料PB31334和PB31340为小麦–冰草6P（6A）二体代换系，其黑粒性状受来源于冰草的外源6P染色体所控制。进一步鉴定到3个缺失系材料，包括分别携带6P染色体短臂（6PS）和长臂（6PL）的端体系，以及缺失6PL（bin 6–17）的6PL缺失系。其中，仅携带6PL端体的材料籽粒表现为黑粒，其余两个材料均未表现出黑粒表型，进而将控制黑粒性状的相关基因定位于6PL（bin 6–17）区段。值得注意的是，6PL 端体系中总花青素含量显著提高，与籽粒着色程度呈正相关，且该片段的渗入未对穗粒数和千粒重产生显著影响。因此，新鉴定的冰草6PL染色体系富含花青素，是改善小麦营养品质的重要遗传资源。

大麦（Hordeum vulgare L.）是全球第四大谷物作物，也是酿造工业的重要原料和畜牧业的主要饲料来源。杂种优势利用是提升作物产量的重要途径，而雄性不育基因及其突变体为杂交种选育或生产提供了关键遗传资源。本研究所用雄性不育材料N13401来源于大麦品种Tamalpais的甲基磺酸乙酯（EMS）诱变群体，表现出完全雄性不育；其不育表型由单隐性基因msg_N13401控制。细胞学观察显示，突变体绒毡层与中间层可正常降解，但花粉粒淀粉积累异常并最终导致雄性不育。利用两个F₂分离群体，我们将msg_N13401定位在侧翼标记pMS124M17与pMS124M16之间约0.9 cM的遗传区间内，对应Morex V3参考基因组中约576.9 Kb的物理区域。该区间共注释有38个基因，其中23个为高置信度基因；在这些高置信度基因中，有17个在花药中表达。对N13401进行重测序并与Tamalpais参考基因组比较，我们发现仅有一个高置信度基因存在序列变异。此外，在15个低置信度基因中，有两个基因也检测到碱基突变。基于上述突变特征与表达模式，我们筛选出三个候选突变：包括一个编码吡咯啉-5-羧酸还原酶（pyrroline-5-carboxylate reductase, P5CR）基因启动子区的突变、一个编码螺旋-发夹-螺旋（helix-hairpin-helix, HhH）基序基因的移码突变，以及一个编码液泡铁转运类似蛋白（vacuolar iron transporter-like, VTL）的错义突变。这三个候选基因均不同于已鉴定的大麦雄性不育基因位点，相关研究结果为进一步解析花粉淀粉积累的分子机制及推进大麦杂交育种提供了有效线索和遗传材料。

蚕豆是重要的粮食作物和工业作物，但其生产日益受到各种胁迫的威胁。SWEET是一类植物特异性基因，在植物的逆境反应中起着重要作用。然而，关于蚕豆SWEET的研究仍然有限。本研究从蚕豆基因组中鉴定出27个VfSWEETs。综合分析发现，这些基因具有较强的纯化选择作用，主要编码位于质膜上的疏水蛋白，具有MtN3_slv结构域特征。VfSWEETs的启动子中含有大量的应激响应顺式元件，表明它们参与了蚕豆的胁迫响应和生长调节。值得注意的是，干旱和盐胁迫下，VfSWEET19和VfSWEET26表达上调；两者都编码质膜定位的半乳糖转运蛋白。这些转运体通过抑制模式触发免疫（PTI）和破坏ROS稳态来减弱植物免疫，从而促进病原体感染。此外，它们还通过减小气孔开度和提高保水性来增强植物的耐旱性和耐盐性，从而改善水分状态，清除活性氧，缓解叶片在逆境下的萎蔫。总之，本研究揭示了半乳糖转运体VfSWEET19和VfSWEET26在降低植物免疫力的同时增强植物的耐旱性和耐盐性的双重作用，为抗性育种提供了有价值的候选基因。

茶树（Camellia sinensis）是重要的叶用经济作物，但其开花过程会消耗大量养分，显著降低茶叶产量与品质。因此，解析茶树成花转变的分子机制，对茶树品种改良和茶园管理优化具有重要意义。本研究以自然突变体‘紫阳1号’（ZY1H，连续多年不开花）及其自然群体‘紫阳群体种’（ZYQT，正常开花）为研究对象，探讨 ZY1H 不开花表型的分子机制。表型观察发现，ZY1H 节间缩短、营养生长持续且未形成花分生组织。染色体分析表明，ZY1H 染色体数目正常（2n=30），排除了三倍体不育的可能性。转录组分析揭示，ZY1H 存在营养生长向生殖生长转变的缺陷，具体表现为 SPL 基因表达不足，且抑花 AP2-like 基因持续高表达；同时，开花抑制因子 SVP 的高表达与开花整合因子 FT 的低表达，进一步破坏了开花信号的整合过程。值得注意的是，ZY1H 中油菜素内酯（BR）含量及其下游调控因子CsBZR2的表达水平均显著升高。功能验证结果表明，CsBZR2可直接结合CsFLC启动子并抑制其表达，从而影响成花进程。本研究表明，ZY1H 的成花缺陷可能由BR 信号通路的异常激活及过度营养生长共同驱动，为深入理解茶树开花调控的分子机制提供了新的见解，并为茶树品种改良提供了理论参考。

在根际铁活化过程中，环境pH条件对根系分泌物的组成与功能具有决定性影响。尽管有机酸在铁溶解过程中的作用已得到广泛证实，但其pH依赖性的分子调控机制仍存在认知空白。本研究揭示了弱酸性环境（pH 5.0-6.0）下根系铁活化的新机制。研究发现，在该pH范围内，根系分泌的质子单独作用难以有效溶解难溶性铁，必须依赖pH敏感的有机配体协同作用。比较分析显示，柠檬酸相较于草酸和苹果酸具有显著更高的铁溶解效率。分子机制研究表明，质膜定位的柠檬酸转运蛋白SlFRDL1是这一过程的关键执行者。缺铁胁迫显著诱导SlFRDL1基因表达，其敲除突变体Slfrdl1因柠檬酸分泌缺陷而表现出加重的缺铁黄化表型。进一步研究发现，转录因子SlSTOP1通过特异性结合SlFRDL1启动子区域来激活其表达。遗传证据显示，Slstop1突变体与Slfrdl1突变体具有高度相似的缺铁敏感表型，证实二者在功能上存在协同关系。特别值得注意的是，与FER介导的广谱pH适应型铁吸收系统不同，SlSTOP1-SlFRDL1模块表现出严格的pH依赖性调控特征——仅在酸性条件下被缺铁信号特异性激活。这一发现不仅阐明了酸性土壤中铁活化的分子基础，也为作物适应不同pH环境的铁营养调控机制提供了新的理论依据。

全球气候变暖与极端高温事件对作物生长、发育及经济产量产生显著影响。植物通常通过调控热激转录因子（HSFs）和抗氧化酶系统来增强耐热性，从而减轻高温胁迫的损害。然而，HSFs介导番茄耐热性的具体调控机制仍有待阐明。本研究揭示了热诱导转录因子SlHSFA3在番茄耐热性中的关键作用，发现敲除SlHSFA3后使番茄植株对热胁迫更敏感，而超量表达SlHSFA3可以提升抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性并促进活性氧（ROS）清除，从而增强植株耐热性。同样地，过表达SlAPX1可通过减少ROS积累提高番茄耐热性，而其敲除则会增加热胁迫的敏感性。此外，SlHSFA3与SlAPX1相互作用能进一步增强APX酶活性。分子实验分析表明，SlHSFA3可直接结合SlAPX1启动子区域并上调其表达。本研究解析了SlHSFA3-SlAPX1调控通路在番茄耐热性中的分子机制，为开发耐高温作物的基因工程或育种策略提供了理论依据。

马铃薯作为全球重要的粮食作物，为人类提供关键的膳食能量与营养。然而，块茎发育过程中的代谢动态变化及其潜在的转录调控机制尚未明确。本研究整合野生与栽培马铃薯块茎的时序代谢组和转录组分析，鉴定出 849 种代谢物呈现 10 种不同的时序积累模式，其中 6 种为两种基因型共有的积累模式，4 种为基因型特异模式。野生种质块茎膨大早期脂质含量显著减少，后期酚酸含量显著增加；栽培种质则在膨大早期酚酸含量显著增加，后期酚酸、氨基酸及类黄酮含量显著减少。代谢物差异比较分析进一步显示，与野生种质相比，栽培种质块茎的甾体糖苷生物碱（SGA）含量显著降低，类黄酮含量显著提高，这与栽培种质苦味减轻、薯肉着色增强的性状表现一致。共表达网络分析鉴定出 35 个与 SGA 含量、57 个与苯丙烷类代谢物含量高度相关的候选基因。转基因功能验证表明，候选转录因子 MYB113 可通过调控关键合成基因（PAL、C3H 和 HCT）的表达，促进块茎中酚酸的生物合成。本研究阐明了块茎发育过程中的代谢与转录动态规律，为通过分子育种改良块茎代谢品质提供了理论依据。

食品欺诈是当前日益猖獗的以牟利为目的的故意欺骗行为，因此开发高效的分析方法以评估食品真实性至关重要。近年来，水果地理起源的真实性逐渐成为公众关注的焦点。水果产地的鉴别通常依赖于元素组成、稳定同位素比值以及代谢物谱等特异性指标。大量研究证实，矿质元素与稳定同位素比率作为地理溯源的有效指标，其分布模式与地理环境条件直接相关。此外，光谱技术与色谱技术等在水果产地判别及真实性验证方面也展现出显著潜力。在数据处理方面，非线性主成分分析（PCA）、偏最小二乘判别分析（PLS-DA）及线性判别分析（LDA）是当前水果产地认证中常用的化学计量学方法。随着技术进步，机器学习算法已成为现代数据分类的重要工具，包括支持向量机（SVM）、随机森林（RF）和人工神经网络（ANN）在内的多种模型，已在水果产地识别中实现较高准确率，表现出优越的判别性能。