【目的】本研究旨在系统鉴定紫花苜蓿PP2C基因家族成员，阐明其进化特征、结构特点与表达模式，并探究MsPP2C在碱胁迫下的响应特征与功能。【方法】以‘中苜1号’基因组为参考，结合生物信息学方法鉴定MsPP2C家族成员，系统分析其进化发育、染色体分布、基因复制、基因结构及保守基序；通过150 mmol·L⁻⊃1;碱性盐（Na₂CO₃+NaHCO₃）处理下获得的叶片转录组数据，筛选参与碱胁迫响应的MsPP2C基因，采用Mfuzz趋势聚类、KEGG功能富集、蛋白互作预测、RT‑qPCR验证及亚细胞定位试验，解析在碱胁迫响应中MsPP2C基因的表达模式与功能特征。【结果】共鉴定获得104个MsPP2C基因，分为13个亚家族，包含4对串联复制和13对片段复制基因，与蒺藜苜蓿、大豆具有较多共线性关系；基因结构与保守基序呈现明显的亚家族特异性。转录组分析筛选获得14个差异表达的MsPP2C基因，其中6个MsPP2C‑A亚家族成员（MsPP2C8、MsPP2C38、MsPP2C60、MsPP2C62、MsPP2C102、MsPP2C103）在碱胁迫下快速上调并持续高表达，并且KEGG显著富集于植物激素信号转导与MAPK信号通路。蛋白互作网络显示MsPP2C38为核心调控因子，可与WRKY40、DREB2A等抗逆转录因子发生强互作；亚细胞定位实验证实MsPP2C8、MsPP2C38、MsPP2C62、MsPP2C103均定位于细胞核。【结论】本研究首次完成紫花苜蓿PP2C基因家族的系统解析，明确了MsPP2C‑A亚家族成员是调控紫花苜蓿响应碱胁迫的关键因子，揭示了MsPP2C38在抗逆信号网络中的核心作用，为紫花苜蓿耐碱性分子遗传改良提供了重要基因资源与理论依据。

Sweet osmanthus (Osmanthus fragrans), an evergreen shrub valued for its ornamental and aromatic qualities, is widely used in landscaping and the perfume industry. However, its sensitivity to cold stress limits its cultivation to specific climatic regions, constraining both its horticultural uses and the full exploitation of its genetic resources. In this research, we conducted an identification and examination of the members of RING-type E3 ubiquitin ligase found in sweet osmanthus, discovering a total of 705 members and categorizing them into seven unique RING subtypes. We screened 96 candidate cold stress-responsive genes, of which members of the RING-HC subfamily accounted for the greatest proportion (45/96), suggesting their more significant functional roles under cold stress. Expression profiling and quantitative reverse qRT-PCR analyses revealed that the RING-HC gene OfRNF182-like, was the member whose expression was most strongly induced under cold stress. Using biochemical assays and functional analysis based on transient transformation in sweet osmanthus callus, we demonstrated that OfRNF182-like overexpression reduced cold tolerance, as evidenced by attenuated antioxidant capacity, aggravated oxidative stress, excessive ROS accumulation and OfCBF1, OfDREB2A, OfPOD expression down regulation. Conversely, silencing of OfRNF182-like expression in callus tissue enhanced antioxidant activity and upregulated expression of cold-responsive genes. Interestingly, we found the OfRNF182-like can interact with the cold stress-positive regulator protein OfPP2-B10-like, promoting its degradation under cold stress. Our findings revealed that OfRNF182-like was an important gene that mediated cold tolerance through ROS homeostasis, a previously unrecognized regulatory mechanism, thus identifying it as a potential gene target for breeding cold-tolerant crops.

芽休眠是多年生植物为应对不利环境条件、确保自身存活而形成的一种关键适应性策略。然而，这一策略对园艺作物（尤其是苹果等果树）构成了难题：芽萌发的整齐一致性是稳定生长和产量的关键，但休眠会干扰这种整齐性。人工合成细胞分裂素——6-苄氨基嘌呤（6-BA）能够促进休眠解除，但其分子和代谢机制尚不明确。本研究以‘咸恒1号’苹果砧木苗为材料，对休眠芽施用6-BA，随后在30 d内进行植株形态指标和激素含量测定，并结合转录组和代谢组分析，探究6-BA处理对芽休眠解除的调控作用。研究结果表明，6-BA处理提高了‘咸恒1号’苹果砧木的株高和叶片萌发数，其机制在于提高了细胞分裂素类，如二氢玉米素核苷（DHZR）、异戊烯基腺苷（IPA）等内源激素水平，同时降低了脱落酸（ABA）水平。转录组分析共鉴定到7,009个响应6-BA处理的差异表达基因（DEGs）。细胞分裂素响应基因A-ARR8表现出独特的表达模式：在处理后1、3和6 d保持上调，而11 d转为下调。相比之下，ABA相关基因SnRK2a/b、PP2C和ABF3在整个处理期间均持续下调。代谢组分析鉴定出2,053种代谢物，处理早期苯丙烷类和黄酮类代谢物占主导，后期转向以ABC转运蛋白介导的养分动员为主。联合分析揭示了次生代谢物生物合成与细胞分裂素信号转导之间存在着协同激活关系。以上结果表明，6-BA诱导芽休眠解除，依赖于细胞分裂素与脱落酸的拮抗关系，以及代谢从胁迫保护向生长促进的分阶段重编程。本研究可为苹果栽培中休眠调控技术的优化提供系统的理论支撑，为优化苹果栽培中的休眠管理提供了系统的理论依据，同时证实6-BA是一种可有效促进温带水果生产的植物生长调节剂。

2026年5月，大西洋邮轮暴发安第斯病毒疫情，多国出现关联输入病例，引发全球公共卫生关注。中国农科院上海兽医研究所联合多家高校研究团队指出，农业与野生动物养殖环境是汉坦病毒传播最被忽视的核心热点，呼吁采用One Health策略破解相关公共卫生难题。

汉坦病毒为经啮齿动物排泄物传播的人兽共患病毒，可引发高致死率的汉坦病毒肺综合征及肾综合征出血热。中国是全球汉坦病毒防控主战场，承担全球70%-90%的肾综合征出血热病例负担。目前我国虽发病率已显著下降，但农民群体始终占总病例的大多数，且近十年无明显变化，病例高峰与春秋农耕周期高度重合。同时，国外文献显示野生动物养殖业成为新的高风险领域，相关调查表明养殖户血清阳性率较高，养殖环境本身是独立风险因素。

研究团队强调汉坦病毒并非区域性公共卫生问题，其跨地域传播风险已在本次邮轮疫情中得到显现。据此，研究团队建议亚太地区三大防控优先方向：将汉坦病毒纳入兽医继续教育和农场生物安全指南；建立野生动物养殖的专项监管体系；依托中国成熟的监测网络和疫苗技术，引领区域职业风险防控工作。

此次全球对汉坦病毒的关注，为补齐农业领域公共卫生短板提供了关键窗口期，唯有打通人、动物与环境健康的防控壁垒，才能从根源上消除这一隐藏但危害严重的健康风险。

叶色是白菜（Brassica rapa L. ssp. Pekinensis）最重要的农艺性状之一。然而，白菜叶色形成背后的分子机制仍未被充分研究。本研究从大白菜A03的EMS诱变突变体文库中筛选出一份幼叶黄化（jly）突变体。jly突变体表现出叶绿素和淀粉含量降低、光合作用效率下降、黄化幼叶中活性氧（ROS）积累以及叶绿体发育异常等特征。利用MutMap和KASP技术，鉴定出BrRNE基因是调控大白菜幼叶黄化表型的关键基因。BrRNE在叶片中优势表达，且BrRNE定位于叶绿体。VIGS验证证实了BrRNE基因与叶片黄化表型之间存在显著关联。BrRNE基因突变导致其可变剪接变异。Western blot分析表明，BrRNE突变导致jly突变体中光合作用相关蛋白的表达受损。转录组分析表明，jly突变体中逆向信号显著激活，同时叶绿体质量控制系统相关基因显著上调表达。参与叶绿素代谢、糖代谢及光合作用相关通路的基因表达受到抑制。此外，本研究还鉴定出参与顺行信号通路中叶绿素代谢和糖代谢通路基因表达调控的miRNA，包括bra-miR824-p3、mtr-miR171b、bra-miR390-3p和ath-miR158a-3p。本研究鉴定出BrRNE基因是幼叶黄化表型的调控因子，并构建了植物叶色发育的全面miRNA-mRNA协同调控网络，从细胞内信号交流的角度审视了叶色发育的过程。

牛病毒性腹泻（BVD）是由牛病毒性腹泻病毒（BVDV）引起的一种急性、高传染性疾病，对全球养牛业构成严重威胁。由于持续性感染及新型病毒株的不断出现，开发高效的抗病毒药物成为控制BVDV感染的迫切需求。牛干扰素（BoIFNs）是一类具有抗病毒和免疫调节功能的多活性糖蛋白。其中BoIFNα主要发挥抗病毒作用，BoIFNγ发挥免疫调节作用，为实现BoIFNα与BoIFNγ的协同效应，本研究通过原核表达系统将二者进行串联融合表达，利用镍柱亲和层析纯化重组融合蛋白（rBoIFNα/γ）。体外分别通过MTT法、细胞病变抑制法、qPCR等方法对rBoIFNα/γ的细胞毒性、抗病毒活性以及免疫调节活性进行测定。同时，为进一步提升rBoIFNα/γ的体内稳定性和递送效率，采用离子凝胶技术将rBoIFNα/γ封装于壳聚糖纳米颗粒中，构建了负载rBoIFNα/γ的壳聚糖纳米颗粒（CS-rBoIFNα/γ NPs），并利用动态光散射、傅里叶变换红外光谱等对纳米颗粒表征进行分析。最后，通过小鼠体内实验评价CS-rBoIFNα/γ NPs对BVDV的防治效果。结果表明rBoIFNα/γ在细胞水平上安全可控，最高无毒浓度达62.5 μg·mL^-1，抗病毒活性可达34,667 U·mg^-1，显著高于单体牛干扰素。同时rBoIFNα/γ能够高效激活JAK-STAT信号通路。成功制备CS-rBoIFNα/γ NPs，该纳米颗粒呈球形，平均直径为170 nm，粒径分布均匀，聚集趋势低，傅里叶变换红外光谱分析证实了壳聚糖特征峰的存在。细胞毒性实验表明，CS-rBoIFNα/γ NPs对MDBK细胞的最大无毒浓度达1 mg·mL^-1。在最优质量比（rBoIFNα/γ : CS = 1:5）条件下，封装率达76.3%，载药率达67.2%。体内实验表明，rBoIFNα/γ能促进T淋巴细胞的增殖和分化，且CS-rBoIFNα/γ NPs组表现出更优的效果。在BVDV感染的小鼠模型中，与rBoIFNα/γ组相比，CS-rBoIFNα/γ NPs组表现出更优的疗效，有效缓解了白细胞和淋巴细胞的急剧下降；显著降低脾脏、十二指肠、血液和粪便中的病毒载量；明显下调血清中炎症因子IL-6和TNF-α的水平。组织病理学分析进一步证实，CS-rBoIFNα/γ NPs组小鼠仅见轻微的肠绒毛水肿和极少量淋巴细胞坏死，而BVDV组和rBoIFNα/γ组则出现明显的淋巴细胞点状坏死。综上所述，CS-rBoIFNα/γ NPs显著提升了抗BVDV感染的疗效，为牛病毒性腹泻的治疗提供了具有前景的纳米蛋白药物策略。

草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda，FAW）是全球玉米生产中危害最严重的害虫之一。该虫于2016年入侵非洲，2019年传入中国，造成农作物大幅减产，在撒哈拉以南非洲地区危害尤为严重。为筛选适宜小农户应用的实用害虫防控技术，联合国粮食及农业组织（FAO）依托南南合作草地贪夜蛾项目，在肯尼亚（Bungoma、Embu）和加纳（Kpong、Pampaso）开展田间小区试验。基线调查结果显示，玉米田草地贪夜蛾侵染率达73.3%~93.7%，百株幼虫虫口密度为95~532头。试验设置6种处理并以空白不防治为对照，供试防控药剂包括印楝油、苏云金杆菌（Bt）制剂、甲维盐和氯虫苯甲酰胺，加纳用高效氯氟氰菊酯替换氯虫苯甲酰胺；化学农药分别采用背负式喷雾、拌沙撒入心叶两种施用方式，植物源农药和Bt制剂采用拌沙撒入心叶方式。每周调查记录玉米叶片受害级别及单株存活幼虫数量。

    经过一个生长季试验结果表明：在加纳Kpong和Pampaso试验点，无论喷雾还是心叶撒施甲维盐，玉米叶片受害级别均表现最低，为1.06±0.02 ~ 1.35±0.07，防控效果显著优于空白对照（3.21±0.16 ~ 4.60±0.16）；在肯尼亚Bungoma和Embu试验点，甲维盐处理叶片受害级别为1.21±0.03 ~ 3.17±0.09，同样远低于空白对照（4.48±0.05 ~ 6.30±0.18）。Bt制剂在加纳防效优异，叶片受害级别仅1.20±0.04 ~ 1.29±0.07，但在肯尼亚防控效果较差，叶片受害级别达3.98±0.08 ~ 6.97±0.16。印楝油对草地贪夜蛾仅具中等抑制效果，在加纳试验点叶片受害级别1.31±0.06 ~ 2.04±0.12，肯尼亚试验点为3.13±0.08 ~ 3.58±0.16；而高效氯氟氰菊酯基本无防控效果。

    同时，本研究对5个加纳本地玉米品种和11个肯尼亚本地玉米品种开展自然抗虫性鉴定：加纳Omankwa品种叶片受害级别为1.91±0.12 ~ 2.73±0.21，显著低于Lake杂交种（2.78±0.31 ~ 3.93±0.17）；肯尼亚Pioneer、SC 73 Tumbo、WH508品种叶片受害级别分别为2.52±0.12、2.58±0.14、2.44±0.11，显著低于DK777、W301、Tembo（Seedco）、Sungura（Seedco）等品种（受害级别依次为5.44±0.08、5.47±0.07、5.71±0.07、3.76±0.07）。本研究田间试验结果可为小农户制定经济高效、适配当地生产条件的草地贪夜蛾防控策略提供直观的对比依据与数据支撑。

Optimizing heading date and key agronomic traits is critical for wheat adaptation to diverse cropping systems. Genome-wide association studies (GWAS) have identified numerous loci for these traits. However, the stability and transferability of these associations across diverse genetic backgrounds remain limited. Here, we conducted GWAS for six agronomic traits using 461 Korean wheat accessions and validated major loci in a globally diverse panel of 206 accessions from 48 countries. We identified 22 marker–trait associations (MTAs), including six major-effect loci with phenotypic variance explained (PVE)≥10%. Five of these were converted to Kompetitive Allele-Specific PCR (KASP) markers, and all five showed consistent allelic effects in the global validation panel, confirming their transferability across distinct genetic backgrounds. Three validated loci were linked to functionally characterized genes: GIGANTEA on chromosome 3B for heading date, the Rht8-linked region on 2D for spike compactness, and the B1 interval on 5A for awn inhibition. The GIGANTEA-linked allele advanced heading by 5.3–7.7 days without reducing kernels per spike. The Rht8-linked locus reduced spike length while maintaining spikelet number. The B1-linked locus shortened awns without yield penalties. Two additional validated loci for heading date (2B) and culm length (5A) were associated with previously uncharacterized genes. These results demonstrate that major loci identified through regional GWAS can maintain stable effects across globally diverse genetic backgrounds and provide transferable KASP markers for wheat breeding worldwide. This highlights the value of integrating region-specific discovery with cross-population validation.

三化螟（Scirpophaga incertulas；YSB）是威胁亚洲水稻生产的重要害虫。为解析水稻三化螟抗性的遗传基础，本研究利用抗虫亲本A232与感虫亲本G46B杂交构建了265个F₉重组自交系（RIL）群体，通过全基因组重测序构建高密度bin图谱，共获得3,327个bin标记。在海南自然虫源条件下开展了两次独立田间试验，以枯心指数评价抗虫性。复合区间作图法在4号染色体上稳定检测到一个可重复的QTL——qTir04，峰值LOD为15.14，可解释21.82%的表型变异。利用9对InDel标记进行局部定位，将qTir04进一步分解为两个位点：qTir04.1（约300 kb）和qTir04.2（约1.14 Mb）。BC₃F₂衍生的近等基因系（NIL）群体验证确认了qTir04的抗虫效应，并明确qTir04.1为主要且最稳定的抗性区间，而qTir04.2在本验证条件下效应较弱或具有条件依赖性。通过整合NIL转录组测序、qRT-PCR验证及亲本间固定SNP/InDel和结构变异分析，在qTir04.1区间内优先筛选出5个候选基因（包含受体样激酶和枯草杆菌蛋白酶类），其中OsR498G0407499700为最优先候选基因。本研究结果为水稻三化螟抗性育种提供了经过遗传验证的QTL区间和紧密连锁的分子标记，并为后续抗虫基因的克隆与功能验证奠定了基础。

本研究以黄淮海平原夏玉米为对象，基于灾害持续时间、严重程度和前期累积效应，构建了农业干旱与高温复合灾害识别和分类方法，将农业干旱与高温复合灾害（CADHEs）划分为持续时间主导型和严重程度主导型，并分析其时空演变特征及对产量损失率的影响。结果表明，产量响应表现出明显的生育阶段差异和主导类型差异。持续时间主导型复合灾害主要通过持续暴露产生累积性减产效应，其中干旱持续时间主导型复合灾害造成的产量损失对持续时间最敏感，平均边际减产率为 2.63% d⁻⊃1;（P<0.01）。严重程度主导型复合灾害主要表现为高强度累积胁迫下的产量损失效应，其中高温严重程度主导型复合灾害在生殖生长阶段的影响最突出，其平均边际敏感性为-6.39%（P<0.01），高于干旱严重程度主导型复合灾害（-4.88%，P<0.01）。R1–R3 阶段是夏玉米响应高温严重程度主导型复合胁迫的最脆弱窗口，平均减产率超过 15%。总体来看，夏玉米产量损失对 CADHEs 的响应具有显著的主导类型依赖性和生育阶段敏感性，说明复合灾害风险评估应由总体频次和累积强度分析，进一步转向关键生育阶段主导胁迫影响的精准识别，从而为分阶段、分类型的灾害防控和气候适应管理提供依据。

高活力种子是保障水稻(Oryza sativa L.)出苗质量的基础，对降低水稻生产成本、提高水稻生产效益具有重要意义。为了揭示水稻种子活力的遗传基础，本研究利用来自3K水稻核心种质的237份材料，对活力相关性状进行了全基因组关联分析（GWAS），共鉴定到16个种子活力相关的QTL。其中，第5号染色体上的qOsGR5(发芽率）、qOsGP5（发芽势）、qOsGI5（发芽指数）和qOsSS5（种子耐贮性）定位在同一个位点上。鉴于该位点与多个活力相关性状具有多效性关联，将其命名为qOsSV5（水稻5号染色体种子活力位点）。候选基因分析初步确定bHLH转录因子Os05g0541400为qOsSV5的候选基因。敲除OsSV5基因会显著降低水稻种子活力，并导致种子中的活性氧（ROS）水平显著升高。基因驯化结果显示OsSV5在粳稻中受到强烈的人工选择，单倍型分析发现OsSV5有3种单倍型，其中OsSV5^Hap3为优势单倍型，且OsSV5^Hap3在南方稻区育种实践中得到广泛应用。综上，本研究表明OsSV5是水稻种子活力的关键调控因子，其优势单倍型已在育种实践中被广泛利用

碳青霉烯类、黏菌素和替加环素是临床治疗多重耐药革兰氏阴性菌感染的最后防线抗生素。肺炎克雷伯菌是临床上重要的条件致病菌，也是耐药基因水平传播的重要储存库。一旦菌株同时对这三类抗生素产生耐药性，将严重威胁公共卫生安全。

研究方法：在常规监测工作中，从江苏某养鸡场随机采集了40份新鲜粪便样本。通过PCR检测鉴定出3株同时携带bla_NDM-7与mcr-8.2基因的肺炎克雷伯菌，其中1株还同时携带tmexCD1-toprJ1基因簇。采用微量肉汤稀释法测定菌株的抗菌药物敏感性；通过接合试验验证三类耐药基因的接合转移能力；开展全基因组测序，分析菌株的基因组特征；同时，从NCBI数据库下载相关菌株进行比较基因组分析，以阐明菌株系统发育关系及三类耐药基因的分布特征。

研究结果：3株菌株均为多重耐药菌，对所有受试的8种抗菌药物均表现出耐药。3株菌株中的bla_NDM-7基因均可成功接合转移至受体菌，而mcr-8.2与tmexCD1-toprJ1基因不具备转移能力。基因组分析显示，3株菌株中的bla_NDM-7基因均位于IncX3型可接合质粒上，mcr-8.2基因位于IncR/IncFII型融合质粒上，tmexCD1-toprJ1基因则位于IncFIB(Mar)型质粒上。mcr-8.2阳性质粒与tmexCD1-toprJ1阳性质粒可能与其他质粒发生重组，进而促进其在不同宿主菌间传播。3株菌株均属于ST1型肺炎克雷伯菌，将其与NCBI数据库中的156株ST1型肺炎克雷伯菌共同开展系统发育分析，发现ST1型菌株地域与宿主分布范围广泛，本研究的3株菌株与数据库中3株同时携带bla_NDM-1、mcr-8.2及tmexCD1-toprJ1的菌株亲缘关系较近，表明克隆传播与质粒水平转移共同推动三类耐药基因的汇聚与扩散。此外，将我们的菌株与数据库中638株bla_NDM-7阳性、65株mcr-8.2阳性及310株tmexCD1-toprJ1阳性肺炎克雷伯菌进行分析，发现其序列分型、地理来源及宿主均呈现高度多样性，总体而言，tmexCD1-toprJ1、 bla_NDM-1/bla_NDM-5和mcr-1/mcr-8的共存组合最为常见。

创新性：该研究报道了禽源ST1型肺炎克雷伯菌中bla_NDM-7、mcr-8.2及tmexCD1-toprJ1三种耐药基因共存的现象。并发现mcr-8.2阳性质粒与tmexCD1-toprJ1阳性质粒具备与其他质粒重组形成新型融合质粒的潜能，从而加速耐药基因在不同宿主菌中扩散。

水稻机插秧缓苗期秧苗活力弱，限制其对基蘖氮肥吸收和产量提高。本研究通过两地三季试验，设置带育秧肥移栽（7.0kg N/ha）和不带育秧肥移栽两个处理，及五种不同基蘖氮肥用量（0、37.5kg N/ha、75.0kg N/ha、112.5kg N/ha、150.0kg N/ha），系统分析育秧肥对水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明：栽后育秧肥快速释放，显著提高分蘖期干物质积累和氮吸收及其占比。与不带肥移栽处理相比，带肥移栽处理促进分蘖早生快发，显著提高有效分蘖率和穗数，产量和氮肥利用率分别提高7.8%和13.8%。值得注意的是，在少施用37.5kg/ha基蘖氮肥情况下，带肥移栽处理在一些生长季的干物重、氮吸收和产量仍与不带肥移栽处理相当。进一步对产量和基蘖氮肥用量的回归分析表明，7.0kg N/ha育秧肥发挥了24.1kg N/ha基蘖氮肥的效果。因此，带育秧肥移栽是提高水稻产量、氮肥利用率，和减少基蘖氮肥施用量的有效策略。

【目的】绵羊繁殖性能是影响养殖效率和产业可持续发展的关键性状，但高繁殖力形成机制尚未阐明。本研究旨在从多层次转录组学解析绵羊卵巢高繁殖力相关调控程序，重点区分FecB突变相关和非FecB背景下的潜在分子机制。

【方法】整合多组织转录组、差异表达、跨物种比较转录组和单细胞转录组数据，构建绵羊卵巢特异性表达图谱。首先鉴定卵巢特异表达基因并进行功能富集分析；随后比较不同FecB基因型及繁殖力表型个体间的差异表达基因，解析相关通路；进一步通过跨物种比较筛选保守生殖基因，并结合单细胞转录组分析候选基因在卵巢细胞类型中的表达特征。

【结果】研究共鉴定出3,483个卵巢特异表达基因，显著富集于生殖发育、卵泡发育和卵巢功能调控相关过程，并包含FOXL2、BMPR1B等关键因子。在BB型高繁殖力羊与++型低繁殖力羊的比较中，BMPR1B、IGF1R和GDF9等参与排卵周期和卵泡调控的基因显著富集，提示FecB相关高繁殖力与BMPR1B介导的卵泡调控轴密切相关。相比之下，在++型高繁殖力羊与++型低繁殖力羊的比较中，ACVR2B、BMPR1A和BMP4等BMP信号通路成员显著富集，表明不携带FecB突变的高繁殖力绵羊可能依赖不同机制。跨物种分析鉴定出LHX9、WNT4等保守生殖基因，支持卵巢调控程序的进化保守性。单细胞转录组分析显示，BMPR1B在eGCs 3颗粒细胞亚群中明显表达，提示其可能在特定卵泡细胞群中发挥作用。综合分析优先确定IGF1R为FecB相关通路候选调控因子，HGF为非FecB绵羊高繁殖力潜在关键因子。

【结论】本研究揭示了绵羊高繁殖力形成中存在FecB相关与非FecB相关两类卵巢调控程序。FecB相关高繁殖力主要与BMPR1B及卵泡发育调控轴相关，而非FecB背景下的高繁殖力可能更多依赖BMP信号及其他补偿性或替代性调控网络。

【创新性】本研究整合多组织、跨基因型、跨物种和单细胞层面的转录组信息，系统解析绵羊卵巢高繁殖力相关分子网络，验证了FecB相关通路的重要性，并提出非FecB高繁殖力形成的潜在调控机制，为繁殖性状分子育种和候选基因筛选提供理论依据。

小麦是全球最重要的粮食作物之一，穗粒数（GNS）是决定小麦产量的关键性状之一。因此，鉴定调控穗粒数基因对小麦生产具有重要意义。但小麦为异源六倍体作物，基因组高度复杂，基因分离难度较大。本研究通过数量性状位点（QTL）定位与基于转录组测序（RNA-Seq）的全基因组关联分析（GWAS），鉴定出一个调控穗粒数的候选基因TraesCS4B02G047100（TaRLK-4B）。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得bb-1、bb-2、bb-3三个纯合突变株系。与野生型Fielder（WT）相比，三个突变株系的穗粒数、总小穗数（TSS）及穗长（SL）均显著降低。该结果表明，TaRLK-4B对穗粒数、总小穗数与穗长具有正向调控作用。TaRLK-4B基因包含2个外显子与1个内含子，属于类受体激酶家族中最大的LRR-RLK亚家族。本研究对分蘖期WT与bb-2的幼穗开展RNA-Seq分析，共鉴定出1193个差异表达基因（DEGs），其中包含小麦三个亚基因组中已报道的TaSPL17同源基因，及其水稻直系同源基因OsIPA1（OsSPL14）。通过整合TaRLK-4B的RNA-Seq数据与TaSPL17-7D的DAP-Seq数据，本研究筛选获得136个重叠基因，推测其为TaSPL17-7D的潜在下游靶标基因。据此推测TaRLK-4B是TaSPL17核心调控网络中一个未被报道的新组分。此外，单倍型分析结果表明，单倍型2（Hap2）为提升穗粒数的优异单倍型。而单倍型1（Hap1）与Hap2的千粒重（TGW）无显著差异。

精准畜牧业的快速发展凸显了对准确且完整的大规模表型数据的迫切需求。然而，在常规挤奶系统中，异常和缺失的班次产奶量记录十分常见。这对奶牛生产性能评估、牧场管理以及基于产奶量记录的下游分析（如量化奶损失或基于产奶量的变异性探究抗逆性状等）的可靠性产生了严重影响。本研究通过整合异常检测和缺失数据填充等多种策略，提出了一种针对常规挤奶系统中高通量产奶量记录的数据清洗框架。针对异常检测，本研究提出了一种以日产奶量为中介变量的基于残差的孤立森林策略。对于缺失数据的填充，本研究提出了一种结合线性加权移动平均和最近邻方法的填充策略。基于实际数据异常和缺失的模式，本研究构建了多个模拟数据集并进行了多步验证，以确保所提策略在各种异常及缺失场景下的可靠性。在模拟数据集中，所提策略的表现优于所有对照策略。与基准策略（基于标准差的异常检测和线性填充方法）相比，异常检测的F1分数提升了0.08，缺失填充的R²提升了0.09。此外，本研究利用28,745头中国荷斯坦牛的40,818个泌乳期的班次产奶量记录构建了真实数据集对所提策略进行测试。结果表明，该策略显著改善了班次产奶量记录的整体分布及可靠性。与清洗前的数据集相比，经异常剔除和缺失填充后，泌乳曲线拟合的平均R²提升了0.10，均方根误差（RMSE）降低了0.57 kg（占清洗前数据集RMSE的12.64%）。此外，基于完整的班次产奶量记录，本研究通过聚类分析揭示了不同泌乳期中班次产奶量的日变异性随泌乳天数变化呈现的四类趋势。层次聚类和子空间聚类均识别出持续的高变异群体（约占总泌乳期数的2.1%至12.2%）。超过20%的奶牛在不同胎次间改变了变异性分组，这表明了奶牛跨胎次生产性能的不稳定性，进一步凸显了完整班次产奶量记录的应用价值。本研究强调了有效的数据清洗策略对于保证产奶量记录的准确与完整的重要性，从而提升了日产奶量与班次产奶量下游数据分析的质量，有助于深化对奶牛生产性能的理解。

共生固氮是花生生长发育的重要氮素来源，对花生的可持续高效生产具有重要贡献。然而，花生高效结瘤及固氮的分子机制尚不明确。本研究采用高结瘤花生品种湘花11（XH11）与不结瘤花生品系DH9进行相互嫁接（两种材料源自不同的亲本组合，无共同亲本）。分别于嫁接后25天和35天对花生根系的生理、转录组和代谢组数据进行分析。研究结果表明：以XH11为砧木的嫁接组合（XH/XH和DH/XH）在嫁接后35天形成根瘤，且XH/XH的根瘤数量、豆血红蛋白、酰脲及尿囊酸含量均高于DH/XH，即不结瘤接穗DH9嫁接至结瘤基因型砧木上（DH/XH）其根瘤情况受限，表明接穗基因型对结瘤性状有一定调控作用。另外，相较于不结瘤组合（DH/DH和XH/DH），结瘤组合的根长、根表面积、根体积及根干重均更高。通过对根系的转录组数据进行加权共表达网络分析鉴定出40个核心基因，包括LHY蛋白（生物钟核心组分）、丝氨酸/苏氨酸激酶及乙烯响应转录因子等，这些基因的特异性表达模式可能与XH/XH与DH/XH的结瘤差异有关。转录组与代谢组的联合分析表明，结瘤花生根系中差异积累代谢物或差异表达基因在谷胱甘肽代谢通路均显著富集，其中编码GPX、GSR及ODC的基因下调，编码GST的基因上调，GSSG和亚精胺代谢物水平提高。在谷胱甘肽代谢通路中基因及代谢物的变化协同促进了花生的结瘤过程、谷氨酸积累及氮同化效率。本研究系统解析了嫁接体系中花生结瘤的分子调控网络，同时为豆科作物高效固氮品种的遗传改良提供参考依据。

Plant synthetic biology offers transformative potential for sustainable biotechnology, precision agriculture, and recombinant protein production. However, the field faces persistent challenges, including lengthy development timelines, gene silencing, limited transformation efficiency, and regulatory hurdles surrounding stable genetic modifications. To overcome these bottlenecks, virus-based transient expression systems have emerged as powerful solutions, enabling rapid, high-level, and modular gene expression in plants without the need for stable integration. Agrobacterium-mediated delivery of deconstructed viral vectors has revolutionized the plant design-build-test-learn (DBTL) cycle. These platforms facilitate efficient expression of synthetic circuits, multigene metabolic pathways, and therapeutic proteins in model hosts such as Nicotiana species and edible species such as lettuce. When integrated with controlled environment agriculture (CEA) systems, transient expression offers a closed-loop, reproducible environment, supporting regulatory-grade biomanufacturing. Applications include rapid prototyping of genetic circuits, genome editing through CRISPR/Cas systems, and production of complex biologics such as monoclonal antibodies and vaccines. Case studies such as ZMapp and Medicago's COVID-19 VLP vaccine illustrate the clinical relevance of this approach. Emerging innovations, including synthetic viral chassis, standardized part libraries, and AI-driven construct optimization, promise to further enhance transient expression as a foundational tool in plant synthetic biology. Collectively, these advancements are shaping a future in which plants can serve as programmable, scalable biofactories for health and industrial applications.

八氢番茄红素合成酶（PSY）是类胡萝卜素生物合成途径中的关键限速酶，调节碳流向类胡萝卜素生物合成的分配。Orange（OR）蛋白可作为PSY的分子伴侣，显著提升其酶活性并促进类胡萝卜素积累。当OR基因突变为OR^His后，该调控效应可进一步增强。但在植物体内，OR/OR^His蛋白与多个PSY拷贝之间的互作机制尚不明晰，特别是二者是与所有PSY拷贝均能互作，还是与某一拷贝特异性互作，这一问题仍有待解析。本研究从芥蓝中克隆得到3个BoaPSY基因，利用工程菌和芥蓝愈伤组织进行功能验证，发现3个BoaPSY基因均能促进类胡萝卜素积累，其中BoaPSY1功能最强，BoaPSY3功能最弱。互作实验证实，BoaOR/OR^His蛋白可与BoaPSYs蛋白均能直接互作。过表达BoaOR/OR^His-BoaPSYs复合物能进一步提升芥蓝愈伤组织中类胡萝卜素含量，其中共表达BoaOR^His-BoaPSY1/2复合物的愈伤组织中类胡萝卜素含量最高。结合能分析与α-半乳糖苷酶活性检测结果表明，BoaOR^His蛋白与BoaPSY2蛋白的结合亲和力最强。在芥蓝植株中过表达BoaOR^His-BoaPSY2复合物后，植株体内类胡萝卜素与叶绿素含量显著提高，且采后贮藏过程中两种色素的降解得以缓解。本研究结果为丰富类胡萝卜素代谢调控网络提供了事实依据，为同时提升芥蓝采前品质和延长采后货架期提供了新策略，对提高芥蓝的经济价值与市场潜力具有重要意义。

孤基因（OGs）通常具有物种特异性且缺乏可识别的结构域，这为其功能分析带来了挑战。开花时间是影响大白菜（Brassica rapa）产量和适应性的关键农艺性状。然而，大白菜孤基因调控开花的分子机制仍不清楚。本研究中，我们验证了孤基因BOLTING RESISTANCE 2（BR2）是大白菜开花的关键抑制因子。BR2功能缺失突变体‘br2-M’表现出显著提前的开花时间。相反，BR2过表达株系‘BR2OE’则延迟开花。进一步分析表明，春化处理直接抑制了BR2的表达。为阐明其作用机制，我们利用酵母双杂交文库筛选及蛋白互作实验，发现BR2特异性结合开花整合因子BrSOC1c的MADS-box结构域。分子机制研究表明，BrSOC1c直接结合下游开花基因BrLFYb的启动子并激活其转录，而BR2通过与BrSOC1c互作，显著抑制了BrSOC1c的转录激活能力。春化处理解除了BR2对BrSOC1c-BrLFYb通路的抑制作用，从而促进开花。综上所述，本研究明确了BR2是一个受春化诱导的负调控因子，通过直接抑制BrSOC1c的活性来延迟开花进程。这些结果揭示了春化介导的大白菜开花调控的分子机制。

孢粉素是陆生植物孢子和花粉壁的核心结构成分，对花粉形成至关重要，但番茄（Solanum lycopersicum）中其代谢机制仍不明确。本研究鉴定到一个花药特异性表达基因SlFAR3，该基因编码脂肪酰辅酶A 还原酶，通过调控脂肪醇代谢参与孢粉素生物合成。表型分析显示，slfar3 突变体花药和花粉发育异常，最终表现为无花粉型雄性不育。细胞学证据表明，slfar3 突变体花药中乌氏体形成缺陷，孢粉素前体积累量显著降低。体外酶活实验证实，SlFAR3 可特异性催化棕榈酰-ACP（C16:0-ACP）还原为十六醇（C16:0-OH）。突变体花药的质谱分析显示，角质单体含量显著下降，表皮蜡质组成改变，可溶性脂肪酸和脂肪醇谱发生明显变化。转录组与代谢组整合分析表明，slfar3 突变体中与苯丙烷生物合成途径相关的差异表达基因和差异代谢物显著富集，提示SlFAR3 介导合成的十六醇通过苯丙烷代谢途径参与孢粉素前体形成。本研究从分子、细胞和代谢层面系统阐明了 SlFAR3 调控番茄孢粉素合成以保障花粉发育的分子机制，为理解植物雄配子体发育提供了新见解，并为番茄雄性不育系的创制奠定了基础。

To enhance the commercial value of cucumbers and reduce the burden of manual grading, this study proposed an automated grading method based on computer vision and deep learning. The method included both equipment and algorithm design. In terms of equipment, a compact grader suitable for rod-shaped agricultural products was developed to provide hardware support for intelligent grading. On the algorithmic side, the study proposed an innovative approach that uses morphological key points to obtain shape parameters of rod-shaped agricultural products, leading to the development of the CukeposeNet model. The method predicts cucumber key point coordinates in an end-to-end manner. By combining geometric computation and threshold-based decisions, six morphological parameters were detected and used for multiple indicators grading. Experimental results showed that CukeposeNet achieved a key point detection accuracy of 98.5% and a processing speed of 50 FPS, outperforming six other key point detection algorithms. The correlation coefficients (R) for length-related parameters (length, neck length, arch height) were all above 0.90, and the mean absolute errors (MAE) for diameter-related parameters (stalk, middle, stem) were all below 0.15 cm, indicating good overall accuracy. The model also demonstrated strong generalization performance in parameter detection of other rod-shaped crops such as bitter melon, green pepper, and luffa; the R reached 0.985. In an online multiple indicators grading experiment, the grader achieved a grading accuracy of 87%，which is 20% higher than manual grading and operated at twice the manual efficiency, thereby meeting production requirements. This study confirmed the feasibility of morphological parameter detection based on key points and provided a practical solution for the online external quality detection and grading of cucumbers and similar agricultural products.

Fruit neck affects the appearance and commercial quality of melon. In the present study, we investigated the genetic basis of fruit neck in melon by utilizing a segregating population derived from M1-15 (without fruit neck, ssp. agrestis, cultivar) and PI 614174 (with fruit neck, ssp. agrestis, wild type). The results indicated that a single-dominant gene controls melon fruit neck trait (designated as CmFn, fruit neck). Bulk segregant analysis (BSA-seq) and genetic mapping narrowed down the CmFn locus into a 116.693-kb region on chromosome 2, harbors 11 predicted genes. Sequence variation analysis in the promoter and coding regions combined with gene expression analysis between parental lines indicated MELO3C015395.2 (late embryogenesis abundant protein), MELO3C015398.2 and MELO3C015399.2 (both encoding cysteine synthase-like) may represent the most promising candidate genes for CmFn locus. Our finding provided target genes for further melon fruit development research.

冷害限制了甜瓜正常生长发育。我们前期研究表明外施海藻糖（Tre）能缓解冷胁迫对甜瓜幼苗的损伤，但其具体作用机制尚不明晰。在本研究中，Tre预处理增加了吲哚-3-乙酸（IAA）的含量，并上调了 IAA早期响应因子（small auxin up RNA gene, CmSAUR1）基因表达。当采用N-1-萘基酞氨酸抑制IAA信号运输或采用VIGS技术沉默 CmSAUR1 会降低甜瓜幼苗超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶的活性，加重了甜瓜幼苗冷胁迫损伤，并削弱了Tre的缓解作用。通过对转录组数据和CmSAUR1基因启动子的分析，挖掘出CmSAUR1上游转录因子CmTCP9/12/25。通过蛋白质-DNA互作试验进一步证实了CmTCP9/12/25能与CmSAUR1的启动子结合并激发其表达。通过酵母双杂交、荧光素酶互补成像和双分子荧光互补试验进一步证实了CmTCP25能分别与CmTCP9和CmTCP12形成蛋白复合体发挥作用。沉默CmTCP9/12/25基因下调了CmSAUR1的表达，加剧了甜瓜幼苗的冷损伤，并削弱了Tre的缓解效应。综上，Tre预处理诱导了CmTCP9/12/25的上调表达，CmTCP9/12/25能与CmSAUR1启动子结合并激活其表达，最终提高了甜瓜幼苗耐冷性。

 

采后炭疽病是影响番木瓜果实品质及产业发展的重要病害。然而，调控该病害的分子机制仍未明确。鉴于主要乳胶蛋白（MLPs）是多种植物防御反应中的关键组分，探究 MLPs 在番木瓜炭疽病抗性调控中的功能及机制具有重要意义。本研究对番木瓜MLP 基因家族开展了全基因组分析，共鉴定出 15 个CpMLP成员，并对其基因结构、蛋白质基序、系统发育关系及顺式调控元件进行了系统分析。基于生物信息学分析及前期研究结果，本研究选取CpMLP14进行深入的功能研究。研究发现，Colletotrichum brevisporum侵染会抑制CpMLP14的表达，CpMLP14蛋白定位于细胞核与细胞质中。通过在番木瓜中瞬时过表达CpMLP14、在番茄中异源表达CpMLP14，并结合病原菌接种及表型分析证实，CpMLP14负调控番木瓜对C. brevisporum的抗性。进一步研究表明，CpMLP14能够抑制活性氧（ROS）的积累，同时抑制病程相关基因PR1和PR4的表达。本研究还发现CpMLP14受CpWRKY50转录因子的调控，而CpWRKY50已被证实是正向调控番木瓜炭疽病抗性的关键转录因子。CpWRKY50可直接结合CpMLP14启动子区域的 W-box 基序，并抑制其表达。综上，本研究结果系统阐明了番木瓜 MLP 基因家族的特征，明确了CpMLP14是CpWRKY50的直接靶基因，揭示了CpWRKY50-CpMLP14模块在介导番木瓜炭疽病抗性中的作用，为番木瓜抗病遗传改良奠定了理论基础。

青花菜芽苗因营养价值高且富含萝卜硫素而备受关注，其品质性状受光质显著调控。然而，光质调控青花菜芽苗硫代葡萄糖苷生物合成的分子机制尚不明确。本研究以青花菜‘湘绿3号’芽苗为材料，设置黑暗对照及5种不同的LED光质处理，测定其生长指标、硫苷与萝卜硫素含量、抗氧化活性及对癌细胞的抑制作用，并结合代谢组与转录组进行联合分析。结果表明，与对照相比，蓝光显著促进了芽苗中硫苷的合成与萝卜硫素的积累，增强了总抗氧化能力，并显著降低了癌细胞活力。代谢组分析显示，蓝光处理下有19种硫苷代谢物发生显著变化（6种上调、13种下调），其中脂肪族硫苷变化最为显著。转录组分析鉴定出9128个响应蓝光的差异表达基因。综合分析表明，蓝光可能通过抑制侧链延长并促进核心结构合成来调控脂肪族硫苷的生物合成。基于转录组数据和分子互作实验验证，我们提出了HY5-MYB28-CYP83A1级联调控模型：蓝光诱导光响应转录因子HY5上调，HY5随后激活下游靶基因MYB28的表达，进而上调CYP83A1，最终驱动硫苷和萝卜硫素的合成与积累。本研究阐明了光质调控青花菜芽苗品质的分子基础，为实现其高品质栽培提供了理论依据。

The intensification of agriculture exacerbates continuous cropping obstacles, threatening global food security. Chemical fumigation effectively suppresses soil-borne diseases, however, it also reduces microbial diversity, disrupts ecological networks, and impairs essential ecosystem functions. Although organic amendments exhibit great potential in restoring soil health, a comprehensive understanding of post-fumigation microbial recovery and functional reconstruction strategies still remains elusive. This review introduces the “ecological vacuum” concept and proposes a “targeted reconstruction” framework based on fumigation-amendment synergy. We systematically summarize the antimicrobial mechanisms of chemical fumigants and their adverse effects on microbial diversity, network interactions, resistance and resilience and key ecosystem services. Building on this, we further elucidate how organic amendments promote beneficial microbes colonization, guide functional recovery and stabilize soil micro-ecosystem following fumigation. It was demonstrated that compost, straw and wormcast could provide resources and habitats for beneficial microbes colonization and community assembly. Seaweed extracts and bio-organic fertilizers promote nutrient cycling, pathogen suppression, and plant growth through enzymes, antibiotics, and signaling molecules. Humic acid and biochar improve soil structure, alleviate acidification and strengthen ecosystem stability. These insights advance sustainable soil management strategies that combine fumigation with precision amendments to enhance soil health and agricultural productivity.

小麦是全球最重要的粮食作物。小麦基因组学过去十年取得了突破性进展，我国科学家在其中发挥了重要作用。本文以我国小麦基因组学和应用基础研究为主线，结合国际前沿进展，系统总结了基因组组装与注释，为关键农艺性状形成的遗传基础解析提供了关键支撑；高效基因型鉴定芯片的开发以及一批株型、抗病、产量、品质、营养高效吸收利用及抗逆性相关基因的克隆，极大提升了我们对品种的认识水平，推动着基因组学成果在育种中的应用；我国在小麦的规模化精准栽培管理领域也取得突出进展，这些工作极大地提升了我国在小麦领域的国际地位和影响力。文中还提出未来小麦应用基础和技术研发应聚焦精准基因编辑、多组学整合和智能育种，培育高产、优质、营养、健康、环境友好的新品种，并建立与之配套的人工智能和规模化精准生产管理技术，显著提升生产效率和资源利用率、降低劳动力成本，以适应小麦生产方式及消费需求的转变和调整。

本研究基于中国2000—2023年348个田间试验的综合数据集，以养分专家(NE)框架为基础，构建并验证了一套适用于萝卜的季节性智能施肥推荐系统。研究采用热带土壤肥力定量评价(QUEFTS)模型，量化了春萝卜与秋萝卜各自的养分需求特征，结果表明，在获得同等产量的前提下，秋萝卜所需养分量显著更高，其中磷素需求量约为春萝卜的两倍。本研究明确了各季节萝卜氮(N)、磷(P)、钾(K)的产量反应与农学效率之间存在显著的二次函数关系，该关系构成了萝卜养分专家系统的核心。多点田间试验结果显示，相较于农户常规施肥(FP)与测土推荐施肥(ST)模式，养分专家系统推荐施肥可使肥料总施用量降低30%以上(其中P₂O₅施用量降幅超40%)，同时减少肥料总成本，并实现最高的商品萝卜产量。该系统还显著提升了N、P、K的养分回收率(RE)，分别提高52.75%、151.30%、87.34%；N、P、K农学效率(AE)，分别提升76.88%、291.75%、120.34%；N、P、K偏生产力(PFP)，分别提升31.28%、98.96%、31.57%。此外，该系统使氮素表观平衡(14.86 kg N ha⁻¹)与磷素表观平衡(6.44 kg P ha⁻¹)趋近于零，从而降低了活性氮、磷带来的环境负面影响。本研究提出了一种数据驱动、适应性强的施肥决策支持工具，可助力萝卜种植户实现产量、经济效益与环境可持续性的协同优化，契合我国农业“减肥增效”的发展目标。

准确估算冬小麦产量对农业管理和粮食安全至关重要。作物模型是模拟作物生长和预测产量的重要工具。然而，由于作物模型参数变化带来的不确定性不可忽视。本文耦合了一个增强的具有分层水热模块的WOFOST模型（E-WOFOST）和PROSAIL模型，比较了不同数据同化方案在河南省23个田间站点上的产量预测效果。基于以下三个方面对不同数据同化方案进行对比：(i) 作物生长信息，(ii) 土壤水分（SM）信息，以及 (iii) 同化算法。将这些方面交叉组合，形成了14种同化方案。不同作物生长信息的同化结果表明：植被指数优于Sentinel-2反射率，而Sentinel-2反射率总体上优于卫星产品和实测值。其次，包含深层SM的再分析产品比仅使用表层实测SM取得了更好的结果。在五种植被指数中，红边叶绿素指数表现最佳（R² =0.70；RMSE=732.71 kg ha^-1；nRMSE=15.46%）。与遗传算法和SCE-UA算法相比，粒子群优化算法（PSO）使RMSE/nRMSE分别降低了13.25 kg ha^-1/0.28%和201.40 kg ha^-1/4.25%。在14种同化方案中，精度最高的是同化ERA5-Land SM、使用CIred-edge约束E-WOFOST并通过PSO优化的方案（R² =0.71，RMSE=719.46 kg ha^-1，nRMSE=15.18%）。最后，最优方案在河南省表现出强劲的跨年适用性，并能有效迁移至山东省，证明了其在不同年份和区域均具有良好的鲁棒性。

大豆产量形成取决于花分化和有效结荚形成的动态过程。在大豆-玉米带状复合种植系统中，光照条件的变化会影响器官发育和养分分配，进而影响花荚形成，但其确切的生理机制尚不明确。为解决这一问题，本研究于2021—2022年开展了为期两年的田间试验，旨在分析带状复合种植系统与单作对大豆花荚形成、脱落及产量构成的调控效应，并从时间动态和空间分布两个维度进行探究。试验采用裂区设计，主区为贡秋豆8号、桂夏7号、南夏豆25号和南农99-6四个大豆品种，副区为单作大豆、带状间作、带状套作三种种植模式。结果表明：与带状间作相比，带状套作延长了开花结荚期4–7天，并促进了分枝发育（表现为分枝节数和分枝长度增加）。这种改良的株型结构为分枝提供了更多潜在开花位点，最终形成明显的双峰开花曲线。带状套作通过优化生殖器官向中下部冠层的空间分布，促进分枝上的花荚形成，并将同化物优先分配至这些荚果，提高了产量潜力。与带状间作相比，带状套作使桂夏7号、南夏豆25号和南农99-6在底部空间分枝上的有效荚数分别增加40.2%、86.6%和102.0%。研究结果证实，带状套作结合晚熟、分枝型大豆品种，通过优化花荚的时空分布，促进了有效荚的形成；早期遮荫的不利影响被延长开花期以及同化物向分枝荚果的策略性转移所补偿，通过高效结荚与保荚实现产量稳定。

酸性土壤中，水溶性磷肥中的磷容易被固定成为作物难以利用的形态，有效性降低，作物对磷的吸收减少。为解决这一问题，本研究通过土壤培养和土培盆栽试验，对两种“原位”增值磷酸一铵（VP, VP₁和VP₂）进行了评估，探究了它们对小麦和油菜苗期生长的影响及其作用机制。结果表明，与施用磷酸一铵（MAP）相比，施用VP能显著维持更高的土壤有效磷浓度，减少铁结合态磷的固定，并提高了土壤中有效铁和有效锌的浓度。此外，施用VP的土壤中，酸性磷酸酶活性提高了7.6–50.0%，phoC基因的相对表达量显著上调了2.5–3.7 倍，寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）明显富集，并且促进了NaHCO₃可提取态有机磷的矿化。VP处理肥际有效磷的空间分布显著扩大，有利于植物苗期对磷的吸收。在施磷量减少50%的情况下，VP处理的小麦和油菜苗期生物量、植株磷浓度以及磷吸收量仍显著高于MAP处理。上述结果表明，VP通过降低酸性土壤中磷的化学固定、增强有机磷矿化和优化磷的空间分布这三个协同过程，提高了土壤中磷的有效性，促进了作物生长。这些表明酸性土壤施用VP在磷肥减施增效中具有重要的潜力。

大田作物经常暴露在光照波动（FL）环境中，这限制了光合作用碳同化作用和作物产量。大豆对光照波动的适应机制目前仍不甚清楚。本研究通过综合表型、生理、解剖、转录组和蛋白质组分析，对两种对光照波动反应截然不同的大豆品种（ND12和GX7）进行了研究。在波动光照条件下，两个品种均表现出一致的表型和生理变化：叶片比重和叶片厚度降低，叶脉发育延迟，动态光照强度与净光合速率呈显著正相关，且气孔运动与光合诱导之间存在异步响应。值得注意的是，ND12通过优化叶肉组织结构增强了二氧化碳扩散，并表现出与光合活动紧密协调的需求驱动型气孔调节。相比之下，GX7表现出更强的结构敏感性，并呈现出一种预备性气孔开放模式，在低光照条件下保持部分气孔开放，以缓解光照转换期间短暂的二氧化碳限制。在分子水平上，这两个品种都具有以茉莉酸（JA）信号传导通路和α-亚麻酸代谢为核心的保守调控框架。茉莉酸生物合成基因与蓝光响应基因的差异表达促成了品种间的分化：ND12保持了相对稳定的茉莉酸相关基因表达，而GX7则表现出持续的下调，并出现了额外的蓝光响应差异表达基因。这些发现阐明了大豆适应蓝光环境的生理与分子协同机制，并为培育耐蓝光环境的品种提供了潜在靶点。

高密度种植是保障粮食安全的重要策略，但通常伴随着倒伏风险的显著升高。本研究旨在阐明空间异质化配置缓解小麦倒伏并稳定产量的作用机制。通过开展田间试验，并结合机器学习方法和路径模型分析，识别不同种植配置下制约小麦抗倒伏能力形成的关键因素。与高密度均匀分布处理（HD）相比，高密度异质分布处理（HD-h）有效缓解了冠层内部遮阴，从而稳定了向茎秆输送的同化碳通量。持续的碳供应进一步提高了参与纤维素生物合成的关键酶活性及相关基因的转录表达，促进了机械组织发育，并增强了茎秆的机械承载能力。机器学习结果进一步表明，抗倒伏能力的主要限制因素存在密度依赖性转变：在资源压力较低的条件下，限制因素主要表现为冠层光环境波动；而在高密度条件下，则转变为以碳代谢和结构建成为主导的机械性瓶颈。通过稳定源端同化碳通量，HD-h在维持较高抗倒伏能力的同时，兼顾了单位面积穗数和单穗性状的形成，从而缓解了密植条件下产量形成与结构稳定性之间的传统权衡关系。由此可见，优化空间配置能够通过促进同化产物向结构性碳的转化，提高高密度条件下小麦的抗倒伏能力和产量稳定性。

传统农业生产对化学投入品的过度依赖会对环境和食品带来安全隐患。种子生物引发是一种利用有益微生物对种子进行播种前处理的技术，研究证明该技术能提升作物的生长和抗逆能力。前期研究表明，核盘菌无致病力菌株DT-8携带有真菌病毒SsHADV-1，并且可作为植物疫苗提高小麦和油菜的产量。在本研究中，我们利用植物疫苗菌株DT-8作为水稻种子的生物引发剂，对种子引发的四个参数进行系统优化，包括发酵时长、引发时长、引发温度和植物疫苗用量。确定最佳处理条件为：24℃下处理12小时，使用发酵3天的菌液（用量为50 mL kg^-1种子，发酵液菌丝含量为50 g L^-1）。在该条件下，植物疫苗引发后对水稻种子发芽率不产生影响，且实现了80%以上的定殖效率。激光共聚焦显微镜和扫描电镜的观察证实，植物疫苗能够定殖于水稻根系，疫苗菌丝沿着根伸长的方向，在细胞间和细胞内生长，且定殖过程中不形成侵染垫。在温室和田间条件下，经植物疫苗引发的水稻在多项生长性状上均有显著提升，包括株高、叶绿素含量、干重、分蘖数和产量。此外，无论在人工接种还是自然田间条件下，植物疫苗引发都能显著降低水稻稻曲病的发病率。转录组分析表明，经过植物疫苗处理后的水稻植株的促生相关基因上调表达，同时防御反应相关条目和二萜生物合成通路也显著富集，这表明疫苗接种后，水稻中关键的抗病防御机制被激活。本研究明确了由真菌病毒介导的植物疫苗可以作为有效的种子引发剂，促进水稻生长并诱导抗病。

土壤有机质（SOM）与细菌群落是土壤肥力的核心调控者，二者的协同调控机制目前仍缺乏充分阐释。本研究在中国东北地区开展大规模野外取样，共采集180份涵盖连续梯度肥力且范围广泛的黑土土壤样品。利用代谢组学与高通量测序技术，解析了土壤有机质分子组成与细菌群落结构特征。多维分析确定了土壤综合肥力指数（IFI）对细菌群落与土壤有机质分子变量的响应阈值（IFI约为0.8），在此阈值处，土壤肥力的主导驱动因子从土壤有机质分子转向了细菌群落。根据响应阈值，所有样本被分为低肥力组（IFI<0.8）和高肥力组（IFI>0.8）。在低肥力组（IFI<0.8）中，综合肥力指数仅与土壤有机质分子组成呈正相关，有机质分子组成可解释综合肥力指数总变异的52.81%，综合肥力指数仅与细菌丰富度显著正相关，细菌丰富度可解释综合肥力指数总变异的70.77%。本研究结果强调了针对性土壤管理策略的重要性：低肥力黑土应以土壤有机质监测为重点，高肥力黑土则优先开展细菌群落评估。本研究可为东北黑土区土壤肥力优化调控与长效保育的精准农业实践提供理论支撑。

有益植物细菌（PBB）在维持土壤健康和提高作物产量方面发挥着关键作用，它们可以活化营养物质、抑制病原体以及增强植物抗逆性。然而，环境因素如何影响农业土壤中 PBB 的生物地理分布和组成仍不清楚。为了填补这一知识空白，我们在中国东部农田进行了大规模研究，以调查（i）PBB 的多样性、组成和空间分布，以及（ii）控制 PBB 群落组成的关键环境驱动因素和机制。我们发现，植物生长促进（PGP）、生物防治（BIOC）和抗逆性（SR）功能群分别占总细菌群落（TB）的 4.6% - 13.2%、0.7% - 4.8% 和 0.1% - 1.3%。TB的α多样性与 PBB 的α多样性呈正相关，表明较高的总细菌多样性有利于维持PBB 的高多样性。土壤 pH 是决定 SR 和 BIOC β多样性的主要因素，而年平均降水量（MAP）则是影响 PGP β多样性的主要因素。 β多样性分解分析表明，物种替换对 PBB 的β多样性贡献更大，丰富度差异贡献较小。从机制上讲，同质选择是构建 PGP、BIOC 和 SR 群落构建的主要过程，而TB主要受扩散限制控制。中性模型分析表明PGP、BIOC 和 SR 功能群的扩散能力比TB更强。PGP、BIOC 和 SR 的高丰度和广泛分布也突显了它们潜在的生态效益，这些效益会受到诸如土壤 pH 值和降水量等关键环境因素的影响。我们的研究结果揭示了控制 PBB 群落构建的关键环境因素，并识别出了分布广泛、丰度高的PBB菌种，为有针对性地筛选具有广泛地区适应性的微生物接种剂提供了基础。

了解土壤有机碳（SOC）含量与来源的时空动态及其潜在微生物-矿物机制，对于农业生态系统中SOC长期固存至关重要；然而，在苹果种植过程中这方面的知识仍然缺乏。通过分析不同种植年限苹果园（6、14、28、35和42年）中土壤剖面内SOC、微生物来源碳（MNC）、植物来源碳（PC）、铁氧化物、胞外酶和微生物群落的时间演替规律，本研究探讨了铁氧化物与微生物特性在调控SOC循环中的协同作用。结果表明：不同种植年限果园SOC含量范围为5.5−12.3 g kg⁻⊃1;，且随种植年限增加而升高，而pH值则表现出与SOC相反的规律。综合各土壤剖面相关数据，发现老龄果园（即35和42年）土壤碳资源水平高于幼龄果园（即6和14年），其中MNC增加45.0%−83.1%，PC增加91.4%−202.4%；同时，长期苹果园栽培（35和42年）提高了PC对SOC的贡献，但降低了MNC对SOC的贡献。值得注意的是，上述土壤碳资源在土壤剖面上表现出明显的“表聚”特征，即0–20 cm土层的PC和MNC含量分别比深层（20–60 cm）高出42.0%–78.9%和70.8%–302.0%。此外，无定形铁氧化物（Feo）和络合态铁氧化物（Fep）含量随种植年限增加而升高，同时铁结合态有机碳含量和C:Fe摩尔比也升高，但微生物生物量（以总PLFAs表征）和水解酶活性先升高，在28年果园达到峰值（平均值分别为11.6 nmol g⁻¹和36.7），随后在所有土壤剖面中均下降。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）证实，土壤酸化抑制了微生物生长，同时促进了铁氧化物的积累。随机森林模型显示，PC对SOC的贡献主要受微生物生物量、硝态氮和Feo调控，而MNC对SOC的贡献主要受Fep、pH和微生物生物量调控。PLS-PM和Mantel检验共同证实：MNC主要受矿物指标（即铁氧化物）调控，而非微生物属性，而PC则主要受矿物指标（即Feo和活化指数）和生物变量（如水解酶活性）共同调控。总体而言，上述发现强调了pH在果园栽培过程中通过调控矿物-微生物相互作用来保护SOC的关键作用，这可加深我们对我国果园生态系统SOC动态的理解。

土壤有机氮（SON）是土壤氮素的主要储存库，决定着土壤氮（N）的固持与供应能力。尽管生物炭对土壤氮循环的影响日益受到关注，但受限于土壤有机氮组分的高度异质性，关于长期施用生物炭如何调控肥料氮向不同有机氮组分转化的认识仍十分有限。本研究依托7年的田间定位试验，结合¹⁵N同位素示踪技术，研究了不同生物炭施用量下肥料氮的去向动态。结果表明：与单施化肥（NPK）处理相比，生物炭施用使肥料氮在土壤中的回收率提高了20.85‒64.42%，在植株中的回收率提高了2.72%‒25.67%。肥料¹⁵N主要分配于酸解性氮（H-¹⁵N）组分，其中氨基酸氮（AA-¹⁵N）、酸解未知氮（HU-¹⁵N）和酸解铵态氮（HA-¹⁵N）是易于矿化、可供植物吸收利用的活性组分。相反，非酸解性氮（NH-¹⁵N）初始占比虽低，但随时间推移呈持续增长趋势，有助于增强土壤对氮的固持能力。生物炭促进肥料氮向AA-¹⁵N、HA-¹⁵N、氨基糖氮（AS-¹⁵N）及NH-¹⁵N的转化，抑制其向HU-¹⁵N的分配，并表现出显著的剂量与时间效应。其中，AAN作为一个过渡性氮库，显著影响其余有机氮组分的转化，进而调控残留肥料¹⁵N的去向。总体来看，生物炭同步提升了土壤中活性有机氮与惰性有机氮组分的含量，实现了土壤氮素快速供应能力与长期固持能力的协同增强。本研究为生物炭在农业上的长期应用及其对土壤氮循环的影响提供了科学依据。