棉花叶片是光合作用和有机物质合成的主要场所。叶形对光合效率和冠层形成具有重要影响，进而影响棉花产量。研究表明LMI1是调控叶形的关键基因。本研究利用35S启动子构建LMI1基因过表达载体，转化至棉花并获得了LMI1过表达植株。对过表达T₁和T₂代植株田间性状统计分析，发现过表达植株叶片显著增大、茎变粗和干重显著增加。叶脉和叶柄的徒手切片观察发现过表达植株细胞数量显著增加。此外，转录组分析发现赤霉素合成通路和NAC基因家族相关的基因差异表达，推测LMI1参与了细胞壁形成和细胞增殖，进而促进了茎变粗。GO富集分析在钙离子结合条目，KEGG富集分析在脂肪酸降解、磷脂酰肌醇信号转导系统和cAMP信号途径通路。结果表明，LMI1过表达植株响应赤霉素信号，通过第二信使信号（cAMP，CA²⁺），进而增强功能，促进植物营养生长。本研究为探究LMI1促进棉花营养生长，进而提高产量提供理论基础。

百合属植物具有极高的观赏价值和经济价值，但其易感主要由尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）引起的枯萎病。岷江百合（Lilium regale Wilson）是我国特有的百合野生种，对枯萎病具有极强的抗性。本研究从岷江百合中分离了一个WRKY转录因子LrWRKY11，并鉴定其在岷江百合与尖孢镰刀菌分子互作中的功能。LrWRKY11在烟草(Nicotiana tabacum)中的异位表达增强了对尖孢镰刀菌的抗性，而通过RNAi下调岷江百合鳞片中LrWRKY11的表达水平则降低对尖孢镰刀菌的抗性。转录组学分析发现LrWRKY11的异位表达上调了烟草中水杨酸/茉莉酸信号及木质素/木脂素生物合成相关基因的表达，同时UPLC-MS/MS检测结果进一步明确了LrWRKY11过表达烟草的水杨酸甲酯以及茉莉酸甲酯含量均显著高于野生型烟草。值得注意的是，LrWRKY11异位表达显著上调了烟草中木质素/木脂素生物合成相关基因dirigent (NtDIR)的表达水平，相反地，瞬时表达LrWRKY11 RNAi载体抑制了岷江百合中dirigent基因(LrDIR1)的表达。因而从岷江百合中分离获得LrDIR1，并克隆其启动子PLrDIR1，生物信息学分析表明PLrDIR1序列中含有一个WRKY转录因子结合的顺式作用元件W-box。酵母单杂交和凝胶阻滞实验结果显示LrWRKY11重组蛋白特异性结合PLrDIR1的W-box元件，并反式激活LrDIR1的转录。LrWRKY11/PLrDIR1-GUS（β-葡糖醛酸酶基因）转基因烟草的GUS活性显著高于PLrDIR1-GUS转基因烟草的GUS活性。LrDIR1的表达谱分析及PLrDIR1的活性检测表明植物激素、生物及非生物胁迫均能诱导LrDIR1表达水平上升。在大肠杆菌(Escherichia coli)中表达的LrDIR1重组蛋白明显抑制尖孢镰刀菌的菌丝生长。此外，LrDIR1在烟草中异位表达不仅增加了木质素/木脂素的积累，还增强了转基因烟草对尖孢镰刀菌的抗性。综上所述，LrWRKY11通过与水杨酸/茉莉酸信号通路相互作用，上调LrDIR1的表达，促进木质素/木脂素积累，进而正调控岷江百合对枯萎病的抗性。本研究的结果丰富了WRKY转录因子在植物抗病防卫反应中的调控机制，并有助于深入认知岷江百合对枯萎病的抗性分子机制。

据世界粮食及农业组织统计，香蕉是世界第二大水果作物，也是贸易量和消费量最大的水果之一，它们在热带和亚热带国家被广泛种植。香蕉叶斑病、香蕉灰纹病和香蕉拟盘多毛菌病等香蕉叶病有可能对香蕉生产造成严重影响。在香蕉叶病检测中，存在着香蕉叶图像噪声干扰和蕉叶疾病具有相似性等问题的干扰，利用机器视觉和神经网络识别香蕉叶病仍然具有挑战性。针对上述问题，本文提出了一种新的方法来识别香蕉叶病。首先，提出一种名为K-scale VisuShrinkd algorithm (KVA)的新型算法对香蕉叶片图像进行去噪，该算法在半软阈值和中程阈值的基础上引入新的分解尺度k，获得理想的阈值解，并用新建立的阈值函数进行替代，从而达到图像降噪的效果，得到噪声较小的香蕉叶片图像。然后，本文在Resnet50网络架构的基础上提出了一种香蕉叶病识别的新型网络，称为 Ghost ResNeSt-Attention RReLU-Swish Net (GR-ARNet)。其中，引入Ghost模块处理蕉叶病信息的冗余特征图，有利于网络对输入特征图信息全面理解，提高网络提取蕉叶病害深度特征信息的效率和识别速度；采用ResNeSt模块调整各通道的权重，增强蕉叶病有用特征信息的通道，抑制注意学习中噪声信息的通道，增强网络对深度特征的识别能力，提高蕉叶病特征提取能力，从而获取到详细的蕉叶病斑特征图，降低相似病害识别的错误率；利用RReLU和Swish的混合激活函数加快模型的训练速度，提高网络的泛化能力。本文提出的模型对13021张香蕉叶病图像的平均准确率为96.98%，精确率为89.31%，每秒内可以处理的香蕉叶图像为83张。实验结果表明，本文提出的模型具有较高的识别精度和识别速度，在农业病害防治中具有重要的应用价值。

株高(PH)是植物表型的重要组成部分，可以影响植物生物量、产量、抗倒伏能力和机械化水平。由于许多调控植物生长和发育的复杂途径仍然知之甚少，我们仍然无法仅通过育种途径来获得理想的植物株型。植物高度受自身的基因型、植物激素、环境条件及与其他植物互作的影响。本文综述了影响植株高度的几个关键因素，包括调控株高的发育过程、控制株高的遗传背景和位点以及激素调控株高的分子机制，并重点讨论了嫁接对植物株高表型以及遗传水平的分子调控机制。最后，我们提出了如何将最新发现更好的应用于株高育种的策略，并提出了植物株高未来研究的潜在方向。

氮、磷、钾是玉米生长发育所必需的大量矿质元素，对玉米产量和品质形成都至关重要。玉米籽粒灌浆过程中大量元素浓度的动态变化和积累的遗传基础仍不清楚。在本研究中，我们以DH1M和T877杂交产生的206个重组自交系为材料，对授粉后6个时间点的籽粒氮、磷和钾浓度进行了测定，并计算不同时间区间内氮、磷和钾的净变化量。在重组自交系群体中，氮、磷和钾的浓度和净变化均观察到丰富的表型变异。数量性状位点(QTL)定位共发现了41个QTL，其中氮、磷和钾浓度分别为有17、16和14个QTL。条件QTL定位发现了39个QTL与氮、磷、钾浓度净变化相关。结合QTL、基因表达、共表达分析和比较基因组数据，我们分别鉴定出44、36和44个候选基因与氮、磷和钾浓度相关，其中GRMZM2G371058与氮浓度相关，编码一个Dof转录因子，GRMZM2G113967与钾浓度相关，编码一个激酶蛋白CIPK。本文研究结果加深对玉米籽粒发育过程中氮、磷、钾积累的遗传机制的认识，为玉米养分浓度的遗传改良提供了有价值的候选基因。

Rapeseed (Brassica napus L.) is the second most widely grown premium oilseed crop globally, mainly for its vegetable oil and protein meal.  One of the main goals of breeders is producing high-yield rapeseed cultivars with sustainable production to meet the requirements of the fast-growing population.  Besides the pod number, seeds per silique (SS), and thousand-seed weight (TSW), the ovule number (ON) is a decisive yield determining factor of individual plants and the final seed yield.  In recent years, tremendous efforts have been made to dissect the genetic and molecular basis of these complex traits, but relatively few genes or loci controlling these traits have been reported thus far.  This review highlights the updated information on the hormonal and molecular basis of ON and development in model plants (Arabidopsis thaliana).  It also presents what is known about the hormonal, molecular, and genetic mechanism of ovule development and number, and bridges our understanding between the model plant species (A. thaliana) and cultivated species (B. napus).  This report will open new pathways for primary and applied research in plant biology and benefit rapeseed breeding programs.  This synopsis will stimulate research interest to further understand ovule number determination, its role in yield improvement, and its possible utilization in breeding programs. 

转基因作物的商业化提高了粮食产量、改善了农作物品质，减少了农药使用，推动了农业生产方式的变革，成为应对虫草危害、耕地面积减少的重要新质生产力。本文通过对2023年全球转基因作物商业化进行深入分析，捕获到转基因作物种植面积持续增加，作物种类不多增多的内生动力，为全球农业科技新生产力提供信息支撑和应用方向指导。

PROSTRATE GROWTH1 (PROG1)是一个与水稻驯化相关的重要转录因子，在水稻株型和穗型的调控中发挥着重要作用。PROG1过度积累会使植株结构松散，无效分蘖增加，穗减小，穗粒数降低，最终导致产量下降。相反，PROG1积累不足导致昼夜节律核心调节因子OsGI下调进而从多方面影响水稻生理和发育。因此，维持水稻PROG1的稳态至关重要。在本研究中我们揭示了PROG1的负反馈调节机制，PROG1与其自身的启动子直接结合，并负调节其自身的表达，进而达到维持自身稳态的目的此外，我们的研究结果表明，PROG1的反馈调节机制独立于其互作蛋白LA1运作。这些发现为了解水稻驯化相关转录因子PROG1的调控机制提供了有价值的见解。

二斑叶螨是全球多种农业生态系统中普遍发生且影响极为严重的有害生物之一，目前的主要防控手段是化学杀螨剂及捕食螨天敌，然而两者兼容性较低。为有效防治该虫害，迫切需要开发新型生物农药以支持二斑叶螨的有害生物综合治理。本研究中，我们探明了高纯度抗菌代谢产物xenocoumacin 1（Xcn1）对二斑叶螨及加州新小绥螨的致死效应，明确了该化合物对叶螨的防控作用及天敌友好程度。首先，我们利用简易启动子激活化合物识别方法（easyPACId）构建了嗜线虫致病杆菌CB6的突变体，在其无细胞上清液中提取并纯化获得Xcn1代谢产物。当喷施浓度超过100μg mL^-1 的Xcn1溶液6天后，二斑叶螨成螨存活率降至不足40%，且繁殖率也降低了80%。此外，我们发现Xcn1在浓度为25μg mL^-1和50μg mL^-1时可通过抑制蜕皮中止二斑叶螨发育，但这两个浓度对其捕食螨天敌加州新小绥螨的生存和繁殖没有任何不利影响。结合实验室和半田间实验结果，我们发现抗菌代谢产物Xcn1在分子水平和种群水平上均具有控制害螨的可行性。因此，本研究提供了结合Xcn1和捕食螨两类可兼容生物控制剂进行害螨综合防治的参考模式，为叶螨绿色防控技术提供了理论基础。

利用不同群体和环境鉴定产量相关稳定数量性状位点(QTL)对小麦育种和遗传学研究至关重要。整合连锁图谱在小麦遗传学和基因组学研究中发挥着重要作用。本研究利用2个小麦双亲群体（即京花1号×小白冬麦DH群体和L43×陕西白麦F₂群体）和小麦BAAFS 90K SNP 芯片构建了一张小麦整合连锁图谱。整合连锁图谱总长为5437.92厘摩，共包括44,503个SNP标记。整合图谱中标记的顺序与其在单群体连锁图谱和小麦参考基因组IWGSC RefSeq v2.1中的顺序均具有较高的共线性。分别在6个，2个和2个环境中采集了京花1号×小白冬麦DH群体和L43×陕西白麦衍生的F_2:3、F_2:4群体的8个产量相关性状进行QTL定位分析。采用完备区间作图法共定位到32个与产量相关的环境稳定QTL。其中，4个QTL，即QPH.baafs-4B，QKNS.baafs-4B，QTGW.baafs-4和QSL.baafs-5A.3，能在多个群体和环境中被重复检测到。7个稳定的QTL，即QPH.baafs-2B，QKNS.baafs-3D，QSL.baafs-3D，QKW.baafs-4B，QPH.baafs-5D，QPH.baafs-6A.1和QSL.baafs-6A，在前人的研究中没有被报道过。4B染色体上的17.25~44.91Mb与6个产量相关性状相关，是影响产量性状的重要区段。矮杆基因Rht24周围含有控制粒长、粒宽、穗长和千粒重的QTL，这些QTL可能来自Rht24的一因多效，也可能是与其紧密连锁的位点。本研究针对稳定QTL共鉴定到254个候选基因，其中TraesCS5A03G1264300，TraesCS1B03G0624000和TraesCS6A03G0697000值得特别关注，因为它们的同源基因已被证实能调控相应的性状。本研究构建的整合连锁图谱和鉴定到的稳定产量相关性状QTL及其候选基因将有益于小麦产量相关性状的遗传解析，并有助于加快培育兼具理想株型形态和高产的小麦新品种。

Crop improvement is crucial for addressing the global challenges of food security and sustainable agriculture.  Recent advancements in high-throughput phenotyping technologies and artificial intelligence (AI) have revolutionized the field, enabling rapid and accurate assessment of crop traits on a large scale.  The integration of AI and machine learning algorithms with high-throughput phenotyping data has unlocked new opportunities for crop improvement.  AI algorithms can analyze and interpret large datasets, extracting meaningful patterns and correlations between phenotypic traits and genetic factors.  These technologies have the potential to revolutionize plant breeding programs by providing breeders with efficient and accurate tools for trait selection, reducing the time and cost required for variety development.  However, further research and collaborations are needed to overcome the challenges and fully unlock the power of high-throughput phenotyping and AI in crop improvement.  By leveraging AI algorithms, researchers can efficiently analyze phenotypic data, uncover complex patterns, and establish predictive models that enable precise trait selection and crop breeding.  The aim of this review is to explore the transformative potential of integrating high-throughput phenotyping and AI in crop improvement.  The review will encompass an in-depth analysis of recent advancements and applications, highlighting the numerous benefits and challenges associated with high-throughput phenotyping and intelligence.

果胶甲酯酶(PME)和果胶甲酯酶抑制子(PMEI)通过拮抗方式调控果胶甲酯化程度，在种子萌发中发挥了重要作用，但其中的具体调控机制尚不明晰。我们的研究表明，棉花GhPMEI53的过表达导致PME活性降低，果胶甲酯化程度增加，进而使种子细胞壁软化，最终促进了种子的萌发。GhPMEI53在拟南芥中的同源基因AtPMEI19在种子萌发过程中具有相似的作用，这说明PMEI在种子萌发中的功能和调控机制具有一定的保守性。进一步研究表明GhPMEI53和AtPMEI19促使细胞壁变软，降低其机械强度，从而直接促进胚根突破和种子萌发。通过转录组测序发现，转基因材料中ABA和GA的信号通路发生了显著变化，表明GhPMEI53和AtPMEI19介导的果胶甲酯化过程影响了种子萌发中的激素信号转导。综上所述，GhPMEI53及其同源基因AtPMEI19不仅通过调控果胶甲酯化程度改变细胞壁的力学特性影响胚根突破胚乳和种皮的过程，还通过调控激素信号通路(如ABA, GA)影响种子萌发。这些结果丰富了我们对果胶甲酯化在植物细胞形态动力学和激素信号转导中的认识，也有助于对植物PME/PMEI超基因家族作用机制的全面了解。

果实的品质和产量是猕猴桃育种过程中首要关注的性状，但目前关于猕猴桃果实大小、形状和维生素C含量等性状的遗传机制研究非常有限，制约了猕猴桃分子育种的发展。本研究以毛花猕猴桃‘华特’自然杂交后代的140个个体为材料，通过全基因组重测序技术，共获得了888万个高度可信的SNP标记。对单果重、果实形状、维生素C含量、单枝花序数量等8个关键农艺性状进行了全基因组关联分析，定位了59个含有潜在功能基因的遗传位点，并在候选区间内鉴定到了与单果重、果实纵经、维生素C含量、单枝花序数量等性状相关的候选基因，如AeWUSCHEL, AeCDK1（细胞周期依赖激酶），AeAO1（抗坏血酸氧化酶），AeCO1（CONSTANS-like 4）等。通过构建AeAO1的RNAi载体，并注射到‘猕岛31’果实中干扰AeAO1基因的表达，结果表明‘猕岛31号’果实中抗坏血酸氧化酶活性显著下降，而维生素C含量显著增加。本研究通过全基因组关联分析的方法定位到了毛花猕猴桃果实品质和产量形成的候选基因，为猕猴桃分子标记辅助育种提供了新的见解。

容受性子宫内膜是胚胎成功植入的必要条件之一，它的形成是一个复杂的动态过程，在这个过程中子宫内膜的形态与功能发生显著改变，其中包括子宫内膜细胞增殖与凋亡。然而，这种分子机制有待进一步研究。目的：本研究旨在探究circRNA3669对山羊子宫内膜上皮细胞的调控作用。方法：利用RT-qPCR、Western blot、双荧光素酶活性检测系统、免疫组化、CCK-8、EdU、细胞凋亡等实验技术，检测circRNA3669在山羊子宫内膜上皮细胞中对miR-26a和网钙蛋白2（RCN2）的调控作用，以及对山羊子宫内膜上皮细胞增殖的影响。结果：在本研究中，circRNA3669在山羊容受期子宫内膜中的表达量显著高于容受前期。功能分析显示， circRNA3669过表达后通过激活PI3K/AKT-mTOR和MAPK信号通路，促进山羊子宫内膜上皮细胞的增殖，从而抑制山羊子宫内膜上皮细胞凋亡。此外，circRNA3669可作为一种竞争性内源性RNA（ceRNA）通过吸附miR-26a上调RCN2在山羊子宫内膜上皮细胞中的表达量。结果显示，RCN2在山羊容受前期子宫内膜中高表达，且β-雌二醇（E2）和孕酮（P4）调控其在山羊子宫内膜上皮细胞中的表达量。RCN2可通过激活PI3K/AKT-mTOR和MAPK信号通路上关键蛋白PI3K、AKT、mTOR、JNK和P38的磷酸化水平，进而促进山羊子宫内膜上皮细胞增殖。结论：circRNA3669作为ceRNA吸附miR-26a，上调RCN2 在山羊子宫内膜上皮细胞中的表达量，并通过激活PI3K/AKT-mTOR和MAPK通路抑制山羊子宫内膜上皮细胞凋亡。本研究在山羊子宫内膜上皮细胞中构建了circRNA3669-miR-26a-RCN2调控网络，为进一步探究circRNA在山羊容受性子宫内膜建立过程中的分子调控机制提供试验依据。

近年来，越来越多的自然感染病例报道及动物攻毒实验证实猫科动物可以感染多种亚型的A型流感病毒。值得注意的是，某些亚型A型流感病毒在跨物种传播后可以在猫科动物中长期流行，甚至可以感染人类。这对公共卫生安全造成了潜在威胁。与A型流感病毒聚合酶活性相互作用的宿主因子是决定其感染宿主范围的关键因素，而ANP32蛋白是其中重要的一个宿主因子。但是，猫源ANP32蛋白对A型流感病毒聚合酶活性的调控作用及其对病毒感染宿主范围的潜在影响仍属未知领域。在本研究中，利用RT-PCR方法从家猫组织中共克隆了10个猫源ANP32剪接变异体，其中分别包括5个ANP32A、3个ANP32B及2个ANP32E变异体。测序及蛋白序列比对的结果表明部分猫源ANP32剪接变异体发生了氨基酸的缺失及/或插入。激光共聚焦实验的研究结果表明所有10个猫源ANP32剪接变异体都主要定位于细胞核。在本研究中，还建立了多个A型流感病毒代表性毒株的小基因组复制系统。利用该系统，评估了猫源ANP32蛋白对A型流感病毒聚合酶活性的调控作用。研究结果表明大部分猫源ANP32A及ANP32B蛋白都可以支持所检测的A型流感病毒的聚合酶活性，但是同一种ANP32蛋白对不同A型流感病毒毒株聚合酶活性的支持作用有所差别。此外，体外研究的结果证实了猫源ANP32蛋白可以支持H3N2犬流感病毒在细胞中复制。综上所述，本研究系统分析了猫源ANP32A蛋白对A型流感病毒聚合酶活性的调控作用，为研究猫科动物对A型流感病毒易感的分子机制提供了基础。

睾丸是精子发生的重要器官，正常的睾丸发育是种公牛优良繁殖性能的基础，此过程涉及到生殖细胞和体细胞之间复杂的相互作用。然而，睾丸细胞的异质性阻碍了牛睾丸发育机制的研究。本研究以安格斯公牛为研究对象，利用 scRNA-seq技术对性成熟前后安格斯牛睾丸细胞进行测序分析，探讨公牛睾丸发育的转录机制。本研究利用Seurat包对数据进行过滤质控、标准化、降维、聚类，对青春期前后的睾丸细胞进行差异基因分析, 利用KOBAS进行富集分析, 利用Monocle包对生精细胞进行拟时分析, 最后利用FISH对标记基因进行验证。睾丸样本经过质控筛选后得到青春期前及青春期牛睾丸细胞共11083个；经过降维、聚类等分析过程后，共得到12个睾丸细胞亚群，其中包括9个体细胞亚群（未成熟支持细胞、成熟支持细胞、间质祖细胞、间质细胞、管周肌细胞、T细胞、巨噬细胞、平滑肌细胞、内皮细胞）和3个生精细胞亚群（精原细胞、精母细胞、精子细胞），不同样本之间具有明显的细胞异质性；进一步将睾丸生精细胞进行聚类分析，获得13个亚群（精原干细胞1期、精原干细胞2期、正在分化的精原细胞、已分化精原细胞、细线期、偶线期、粗线期、双线期、次级精母细胞期、圆型精子、延长型精子1期、延长型精子2期、未成熟精子）；通过Monocle算法，成功构建了生精细胞系的拟时分化轨迹；并筛选出牛睾丸不同类群细胞的特异标记基因，例如：精原干细胞标记基因GRAF2和MORC1，分化的精原细胞标记基因HJURP和TCF19，代表未成熟支持细胞标记基因ARSE，成熟支持细胞标记基因CLEC12B，间质细胞标记基因LOC112441470等。综上所述，此研究揭示了牛性成熟过程中生殖细胞的动态变化，并提出牛睾丸细胞独特的标记基因，为解释牛睾丸发育和精子生成的机制提供了理论依据，为牛青春期的生殖细胞及体细胞的发育提供了新的见解，同时也为后期研究提供了宝贵的数据资源。

种子活力是直播稻生产的重要性状之一。本研究利用全基因组关联分析方法，挖掘控制水稻种子活力性状包括发芽指数（GI）和发芽势（GP）的遗传因子；鉴定到一个同时控制GI和GP的主效位点qGI6/qGP6。验证qGI6/qGP6候选基因为细胞色素c氧化酶亚基5B基因OsCOX5B；与野生型（WT）粳稻日本晴相比，该基因突变体种子活力显著降低。基因共表达分析表明，OsCOX5B主要通过影响三羧酸循环过程调控种子活力；在种子萌发过程中，Oscox5b突变体葡萄糖含量显著高于WT，而丙酮酸和三磷酸腺苷水平显著降低。此外，OsCOX5B基因优异单倍型通过增强种子萌发过程中其表达水平促进种子活力。因此，在培育适宜直播生产的高活力水稻品种中，OsCOX5B是一个具有潜在育种利用价值的重要基因。

稻瘟病是由半活体营养子囊真菌稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起的病害，对全球水稻的可持续生产构成重大威胁。研究表明，为了成功地侵染，稻瘟病菌会向水稻细胞分泌大量功能多样的蛋白质以利其致病。然而，这些效应蛋白进入宿主细胞后靶向何处及其如何促进病原菌致病的机制仍不清。我们研究发现稻瘟病菌一假定非典型分泌蛋白MoMtp正向调控稻瘟病菌分生孢子产生和附着胞的形成；MoMTP基因敲除突变体在侵染水稻叶片时会引起水稻超敏反应，表明MoMtp对稻瘟病菌的毒性至关重要；细胞壁完整性和氧化胁迫实验结果表明MoMtp可能是真菌维持细胞结构完整性必须的；MoMTP基因在侵染的所有阶段均上调表达，表明其可能在稻瘟病菌对宿主入侵和定殖过程中起调节作用。此外，通过烟草瞬时表达以及水稻叶鞘侵染实验发现，MoMtp-GFP定位于烟草及水稻细胞的线粒体中。综上所述，我们推论MoMtp蛋白可以促进稻瘟病菌分正常的分生孢子的形成和致病，并可能在侵入过程中干扰水稻线粒体的正常功能。

水稻的花器官特征主要由A、B、C、E四类基因决定，它们大多编码MADS-box转录因子。然而，在花发育过程中，对于这些基因的表达如何被调控的研究很少。本研究报道了一个名为SUPER WOMAN 2（SPW2）的基因，该基因在水稻的小穗/小花发育过程中通过调控雌蕊特征基因OsMADS3、OsMADS13、OsMADS58和DL的表达发挥重要作用。SPW2突变导致小穗内的护颖、外稃、内稃、浆片和雄蕊中出现异位的柱头/子房状组织。通过图位克隆，我们揭示了SPW2编码一个植物特有的类EMF1蛋白，该蛋白是PRC2复合物的重要组成部分，并介导H3K27me3修饰。表达分析显示，SPW2突变导致OsMADS3、OsMADS13、OsMADS58和DL在小穗的非雌蕊器官中异位表达。此外，ChIP-qPCR结果显示这些基因在染色质上的H3K27me3修饰水平显著降低。因此，我们的研究结果表明SPW2通过参与H3K27me3介导的雌蕊特征基因表观遗传沉默，进而调控它们在水稻小穗的非雌蕊器官中的表达。这项研究拓宽了我们对于SPW2通过表观遗传调控花器官特征基因的分子机制的认识。

细菌在调节土壤磷循环过程中发挥着重要的作用。而作物与磷有效性的交互作用对土壤细菌群落的影响，以及细菌群落的重塑对土壤磷循环的反馈作用尚不清楚。本研究选用6份磷效率不同的大豆（Glycine max）基因型为试验材料，进行不同磷肥水平处理的酸性土壤田间试验。测定了非根际土和根际土壤中酸性磷酸酶（Acid phosphatase，AcP）活性和有机磷浓度，并通过微生物高通量测序技术分析土壤16S rRNA和phoC基因细菌群落结构。试验结果表明，低磷肥处理条件下，土壤有机磷浓度与土壤AcP活性以及大豆植株磷含量均呈显著负相关。土壤磷有效性以及大豆根际效应均影响了土壤细菌群落组成。而根际优势物种变形菌门（Proteobacteria）在低磷处理下的相对丰度与土壤有机磷浓度和AcP活性密切相关。土壤phoC基因高通量测序结果显示，大豆根际土壤中贪铜菌属（Cupriavidus）和克雷伯氏菌（Klebsiella）的相对丰度较非根际土高，而黄单胞菌属（Xanthomonas）的相对丰度较低。其中，贪铜菌属（Cupriavidus）为土壤phoC基因优势细菌属，且与土壤有机磷浓度呈显著负相关。以上结果表明，在磷有效性较低的酸性土壤，大豆可能依赖其根系招募的phoC基因细菌（例如，贪铜菌属）所产生的酸性磷酸酶，活化利用土壤有机磷。

小麦种质资源是基础研究、应用研究和小麦遗传育种的基础资源，可以通过收集野生资源、积累育种品系、引入诱变材料等多种途径获得。甲基磺酸乙酯（EMS）是一种烷化剂，在植物中可以有效的诱导产生遗传变异。本研究中，我们以中国的小麦品种“鲁研128”、“济麦38”、“济麦44”和“山农30”亲本，创制了包含百万级的EMS突变群体。在M₁代中，突变群体的表型变异丰富，鉴定到>3000个叶绿素缺失突变体、2519个密穗突变体和1692个雄性不育突变体。此外，我们也鉴定到一些稀有突变，例如30个双穗突变。遗传学分析发现M₁代中部分叶绿素缺失和密穗突变体在M₂或M₃都能稳定遗传。为了更好的保留该突变群体达到更高的世代，我们设计了单粒传的保存方法。目前，我们正在用M₂突变群体筛选其它重要的农艺性状，如抗精喹禾灵除草剂的突变体。本突变群体可用于科研合作，旨在为小麦的基础研究和遗传育种提供一个有价值的工具。

提高光合效率是作物增产的重要要途径之一，叶绿体的合成和发育直接影响光合效率。本研究证明GOLDEN2-LIKE 1a (BnGLK1a) 在调控叶绿体发育与光合效率过程中发挥重要作用。超量表达BnGLK1a后，甘蓝型油菜中叶绿素含量、类囊体膜层数和光合效率均显著增加，而RNAi抑制BnGLK1a后产生结果则相反。通过酵母双杂交实验发现BnGLK1a与脱落酸受体BnPYL1-2和BnCSN5A存在相互作用，可能一起参与调控叶绿体发育和光合作用，且BnGLK1a-RNAi株系对脱落酸处理表现敏感。更重要的是，与野生型相比，超量表达BnGLK1a后油菜千粒重增加10%，而抑制表达BnGLK1a后千粒重降低16%。因此，BnGLK1a可作为提高油菜产量的重要潜基因靶位点。本研究不仅为揭示BnGLK1a功能机制提供线索，也为提高芸薹属作物产量提供了一条潜在途径。

标记辅助选择（MAS）和基因组选择（GS）育种极大地提高了水稻育种效率。由于上位性和基因多效性的影响，如何保证MAS和GS育种的实际效果仍是一个需要攻克的问题。本研究对113个籼稻品种（V）及565个杂交种（TC）的12个品质性状和9个农艺性状进行了全基因组关联分析，探讨了12个品质性状和9个农艺性状的遗传基础。共检测到381个主效显著相关位点（SAL）和1759个与这些主效SALs发生了上位性互作的微效SALs。筛选出322个位于SALs内或附近的候选基因，其中204个为克隆基因。通过对候选基因的优势单倍型和微效SALs的理想等位基因进行聚合分析，挖掘了39个有利于性状改良的MAS分子模块。通过构建遗传网络，鉴定到91个多效性位点。此外，本研究比较了将主效SALs、微效SALs和上位性SALs作为GS预测模型的协变量的预测精度与不使用SAL作为协变量的预测精度的差异。在TC数据集的大多性状中4种模型的预测准确性无显著差异。但在V数据集中，加入主效SALs、微效SALs和上位性SALs分别显著提高了5(26%)、3(16%)和11(58%)个性状的预测准确性。这些结果表明，上位性SALs可为亲本品系预测提供相当高的预测能力。这些结果为复杂性状的遗传基础提供了新的见解，为水稻分子育种提供了有价值的信息。

稻-油、稻-麦和稻-蒜轮作是中国西南地区常见的轮作模式，在确保该地区生态和经济效益以及应对全国粮食安全等问题方面发挥了重要的作用，但该地区的此轮作系统的稻谷产量和其他作物产量等比全国平均水平低1.25%-14.7%。利用机器学习构建智能决策系统分析各轮作系统投入产出特征，有利于获得更好的综合效益，但相关研究较少。因此，该研究利用data-intensive approach法，基于机器学习构建智能决策系统，以期为提升西南地区稻-油、稻-麦、稻-蒜轮作的综合效益提供依据。研究结果表明，在稻-蒜系统中，高肥料投入的基础上增加种子投入可提高产量和肥料偏生产力，最终实现最佳综合效益的概率为10%；在稻-油系统中，增加氮肥用量并且减少钾肥用量可以获得更高的产量但易增加温室气体排放，导致该系统仅实现次优效益且概率为8%；在稻-麦系统中，减少氮肥和磷肥的施用可以增加产量和肥料偏生产力，但实现最佳综合效益的概率仅为8%。基于随机森林模型的预测分析，在稻-蒜系统中减少25%的氮肥、增加8%的磷肥和74%的钾肥；在稻-油系统中减少54%和36%的氮肥和钾肥，增加38%的磷肥；在稻-麦系统中减少4%的氮肥并增加65%的磷肥和23%的钾肥，这些措施可以在不同程度上进一步提高轮作系统的综合效益。因此，该研究结果为中国西南地区稻-油、稻-麦和稻-蒜系统中通过优化农业投入以获得更高的综合效益提供了新见解。

禽传染性支气管炎（IB）是由传染性支气管炎病毒(IBV)引起的一种急性、高度接触性传染病。IBV在世界范围内流行，给养禽业造成了严重的经济损失。目前，许多商业化的IBV疫苗株（包括H120、M41、LDT3-A等）已广泛用于预防和控制禽传染性支气管炎，但由于IBV易于变异及重组导致疫苗免疫效果不够理想，IB疫情时有发生。

本研究从中国中部地区免疫过H120疫苗的鸡群中分离到两株IBV新毒株，分别命名为SX/2106和SX/2204，并对两株IBV的全基因组进行了序列测定及重组分析。基于S1基因的遗传演化分析结果显示，SX/2106属于GI-19基因型，SX/2204则属于GVI-1基因型。重组分析表明，SX/2106可能来源于GI-19基因型毒株、GI-7基因型毒株与类LDT3-A疫苗株的重组事件；SX/2204可能来源于GVI-13基因型毒株、GVI-1基因型毒株与类H120疫苗株的重组事件。病毒交叉中和试验表明，SX/2106及SX/2204的抗原性与H120疫苗株存在显著差异。动物实验表明，SX/2106和SX/2204均能在鸡的肺脏和肾脏中有效复制并引起发病和死亡；通过观察感染鸡后气管上皮细胞的纤毛运动情况，发现SX/2106和SX/2204感染均能显著抑制纤毛活性，对气管上皮细胞黏膜造成严重损伤。病毒交叉中和试验及免疫后攻毒保护试验结果表明，H120疫苗免疫并不能对这两株IBV感染提供有效保护。值得注意的是，与之前分离的GVI-1毒株相比，SX/2204的致病性有增强趋势，感染雏鸡死亡率高达60%，对于GVI-1基因型IBV毒株的监测与防控需引起高度重视。

IBV在自然界中通过重组和突变不断进化，产生新的变异株。目前鸡传染性支气管炎在我国鸡群中发病率居高不下，严重影响鸡产业的健康发展，持续加强IBV的流行病学监测及时发现新的变异毒株，对于预防和控制IBV流行具有重要意义。

绿盲蝽Apollygus lucorum（半翅目：盲蝽科）是一种杂食性害虫，危害多种寄主植物。由于它的快速繁殖，目前绿盲蝽的防治仍具有挑战性，因此了解其性信息素的传播是必需的。性信息素的识别由多种化学感觉相关蛋白介导，对求偶和交配行为至关重要。其中，感觉神经元膜蛋白（SNMP），一种CD36相关蛋白，被认为在检测性信息素方面发挥着至关重要的作用。在本研究中，通过对绿盲蝽转录组和基因组数据分析以及系统发育进化进行研究，共鉴定出四个具有完整开放阅读框的假定SNMP基因（AlucSNMP1a, AlucSNMP1b, AlucSNMP2a, and AlucSNMP2b）。表达谱分析显示，AlucSNMP转录本在多种组织中普遍存在，只有AlucSNMP1a在雄性触角中偏向性表达，这表明其在雄性化学感受中可能发挥作用。利用非洲爪蟾卵母细胞表达系统结合双电极电压钳记录进行功能分析表明，与单独表达性信息受体（PRs）和共受体（Orco）相比，AlucSNMP1a与特异性信息素受体和共受体的共表达显著增强了对性信息素的电生理反应。此外，研究结果表明，AlucSNMP1a的存在不仅影响了对性信息素的反应，还影响了诱导信号的动力学反应（激活和失活）。相反，AlucSNMP1b与AlucPR/Orco复合物的共表达对两种性信息素化合物诱导的电流反应没有影响。对20个物种的SNMP1基因的选择压力的研究表明，这些基因具有很强的正向选择压力，这意味着在各种昆虫中具有潜在的功能保守性。这些发现强调了AlucSNMP1a在性信息素反应中的关键作用。

日益复杂多变的国际形势对全球粮食供给安全产生了深刻的影响。本研究采用复杂网络分析模型，从网络拓扑、中心排名、社团结构等方面对1990-2020年全球主要粮食贸易的演变规律及发展趋势进行分析。结果表明：（1）1990-2020年全球主要粮食贸易网络规模不断扩大，且逐渐呈现出多元、均衡的特征。美国、加拿大、中国、巴西在考察期中始终是网络核心节点，2020年乌克兰地位迅速提升，成为粮食贸易第二大国。粮食出口国家主要分布在亚洲、美洲与欧洲，进口国家主要分布在亚洲、非洲与欧洲。（2）网络中高中心性国家明显增多，均有较高的出口能力，且大多具有耕地资源丰富，气候适宜等自然优势。（3）全球主要粮食贸易网络划分为四个社团，美洲-欧洲社团是目前全球分布最广、规模最大的粮食贸易团体，地理邻近是社团格局形成的因素之一。因此，全球应进一步发展并优化现有贸易模式、促进粮食贸易网络多极化，各国家地区应树立未来共同体的全球愿景，积极参与全球粮食贸易安全治理和体制改革，扩大与其他国家的贸易联系，优化进出口政策，以降低贸易风险。

土地利用方式可以改变土壤生物的群落组成和多样性，从而影响地下生态系统的过程和功能。为了探究不同土地利用方式对土壤生物的影响，本研究对位于中国北方6个区域中3种不同土地利用方式，即农田、林地和撂荒地中的土壤线虫群落开展了调查研究。研究结果表明，农田土壤线虫的丰富度、多样性、丰度和生物量最低，撂荒地土壤线虫丰富度和多样性比农田高28.8%和15.1%。土壤线虫群落在林地中与撂荒地中无显著差异，但共现网络分析结果表明它们的关键属组成不同。林地的杂食-捕食线虫占网络关键属的50%，撂荒地的食细菌线虫占网络关键属的36%。在林地中，食真菌线虫在网络关键属的比例比撂荒地低了20.8%。共现网络的拓扑特性表明与林地和撂荒地相比，农田土壤网络复杂性和稳定性有所降低。土壤pH值、NH₄⁺-N和NO₃^--N是农田土壤线虫群落的主要影响因素，而土壤有机碳和含水量是林地土壤线虫群落的主要影响因素。经过人为管理的农田土壤线虫群落对土壤环境的依赖性更强。不同土地利用方式引起的土壤环境的变化可以通过改变共现网络中线虫营养类群在关键属中的比例，从而影响土壤生物的网络关系。

水稻冠层温度与植株生理特性紧密联系，是直接影响产量形成的重要因素。但不同氮肥处理下水稻全生育期冠层温度的变化规律及其与水稻生长的关系尚待明确。本研究选择了当地常用的水稻品种淮稻5号、南粳9108和扬粳805为材料，设置了不施氮肥（CK），中氮（MN，200 kg ha^–1）和高氮（HN，300 kg ha^–1） 三个氮肥梯度，进行了两年重复试验。利用无人机搭载高精度摄像头，测定种植在同一大田环境条件下水稻冠层温度的全生育期动态变化。结果表明不同氮肥处理下水稻冠层温度在分蘖、拔节、孕穗、抽穗期这四个时期不施氮肥处理的冠层温度显著高于中氮和高氮处理（p=0.05），而乳熟、蜡熟期则无显著差异。不同品种水稻的冠层温度表现为淮稻5号大于南粳9108大于扬粳805，但差异不显著。水稻冠层温度主要与地上部鲜重（相关系数r=-0.895）、植株含水率（-0.912）、剑叶净光合速率（-0.84）、气孔导度（-0.91）、蒸腾速率（-0.90）、气孔面积（-0.83）等性状相关，结构方程模型（SEM）表明氮肥是直接影响水稻冠层温度的最重要的因子，同时氮肥通过影响水稻叶片气孔面积、蒸腾速率和气孔导度，间接影响了水稻冠层温度。抽穗期是研究水稻冠层温度的最佳时期，此时水稻冠层温度与产量、穗数和每穗粒数呈极显著负相关关系，冠层温度的高低可成为反映水稻生长及预测产量的便捷而较准确的指标。

识别影响农民低碳农业技术采纳的因素，并深入理解其影响，对于中国制定有效的农业“双碳”政策具有重要意义。本研究对122项中国境内的实证研究结果进行meta分析，系统探讨了23个驱动因素在农民低碳农业技术采纳中的效应大小、异质性来源及其随时间累积的效应，旨在解决现有文献中这些驱动因素对技术采纳影响效果不一致的问题。研究结果显示：（1）除了农民农业经验外，其他影响因素对农民低碳农业技术采纳表现出显著的异质性影响效果，异质性的来源主要来源包括调查区域、方法模型、技术属性、报告来源、资金来源以及抽样年份等。（2）年龄、农业经验、采用成本与农民低碳农业技术采纳呈负相关，而教育水平、健康状况、技术培训、经济和福利认知、土地契约、土壤质量、地形、信息获取能力、政府示范、政府促进、政府监管、政府支持、农业合作社成员、同伴效应和农业收入比与农民低碳农业技术采纳呈正相关。特别是，示范、年龄与技术采纳显示出特别强的相关性。（3）示范效应、年龄、经济和福利认知、农业经验、土地契约、土壤质量、信息获取能力、政府推广和支持、以及农业合作社成员和同伴效应对农民低碳农业技术采纳的影响通常保持一致，但随时间有减弱趋势。村干部、家庭收入、农场规模、性别、健康状况、技术培训和非农就业对农民低碳农业技术采纳的影响呈现出明显的时间变化，并且与农民低碳农业技术采纳之间保持弱相关。本研究在指导中国各地制定当前低碳农业政策方面具有重要意义，可帮助政策制定者全面考虑关键因素的稳定性、其他潜在因素、技术属性、农村经济和社会背景及它们之间的相互关系。

黄皮（Clausena lansium）是一种重要的常绿果树，原产于我国华南地区，其药用价值具有悠久的历史。本研究构建了黄皮（C. lansium）染色体水平基因组，其大小为282.9 Mb，scaffold N50达到30.75 Mb。组装后的基因组包含48.70%的重复元件和24,381个蛋白质编码基因。比较基因组分析表明：黄皮（C. lansium）在约1591 - 2495万年前从柑橘亚科（Aurantioideae）分化而来。在扩张和特有基因中，鉴定出一批与甲基转移酶活性和S-腺苷蛋氨酸依赖性甲基转移酶活性相关的基因。进一步分析表明，N-甲基转移酶（NMT）主要参与生物碱的合成，而O-甲基转移酶（OMT）则参与黄皮香豆素积累的调控，推测黄皮富含生物碱和香豆素的重要原因可能由于NMT和OMT的基因扩张所致，其中串联重复事件是NMT扩展的主要原因。因此，黄皮（C. lansium）参考基因组发布将推动黄皮资源药用化合物发掘及其生物合成通路解析

雄性不育是植物发育过程中重要的生物学过程，也是目前作物杂种优势利用的重要途径。不结球白菜为典型的异花授粉作物，杂种优势明显，然而，其细胞核雄性不育的分子机理仍不明确。矮脚黄A（WS24-3）为新发现的不结球白菜隐性核雄性不育材料，之前的研究将不育基因Bra2MS锁定在白菜A2染色体上，通过细胞学观察发现，产生不育的原因主要是花粉母细胞减数分裂出现异常。本研究通过精细定位将Bra2MS锁定在129K的物理距离内，结合细胞学数据、转录组数据对这129K序列进行ORF分析，初步确定一个编码PHD-finger蛋白转录因子的Bra039753即是WS24-3A的不育基因Bra2Ms。在减数分裂时期，Bra039753在不育系WS24-3A中明显下调表达。Bra2Ms基因的DNA序列在不育材料中有一段369bp的外源插入，且在第一个外显子上，该插入区段与目标基因是共分离的。这些实验数据将为不结球白菜核不育形成的遗传机制研究提供新线索，本研究中获得的分子标记可辅助加快不结球白菜及其他十字花科作物优良不育系的选育。

EPSPS是莽草酸合成途径中的关键基因，已被广泛用于培育抗除草剂作物。然而，它在调节细胞伸长中的作用却知之甚少。通过过表达EPSPS基因，我们产生了对草甘膦有抗性的品系，表现出意想不到的矮化表型。代表性品系DHR1在其整个生长期表现出稳定的矮化表型。除株高外，DHR1的其他农艺性状与其转基因外植体ZM24相似。石蜡切片实验表明，由于节间细胞的伸长和分裂减少，导致DHR1节间缩短。外源激素恢复实验证实DHR1不是典型的BR或GA相关的矮化突变体。杂交分析和精细定位证实了EPSPS基因是矮化的因果基因，并且该表型可以在不同的基因型中遗传。转录组和代谢组分析显示，与ZM24相比，苯丙烷合成途径相关的基因在DHR1中富集。类黄酮代谢物在DHR1中富集，而木质素代谢物减少。黄酮类化合物的增加可能导致生长素信号通路基因的差异表达，并改变生长素反应，从而影响细胞伸长。这项研究提供了一种新的矮化策略，并将加速棉花栽培的轻型化和机械化收获的改进。

芝麻由于落粒性是一种机械化程度较低的劳动密集型作物。本研究以抗落粒芝麻突变体12M07为材料开展了抗落粒性状的遗传解析。与落粒型不同，12M07突变体脱落区的薄壁细胞排列松散，但紧贴在种皮上。对12M07 (抗落粒型) ×项城大籽白(落粒型) 六世代的遗传分析表明，抗落粒性状为隐性性状，受单基因对控制。对上述亲本的F₂群体的888,619个变体(snp和InDels)和31,884个结构变异(SV)的关联分析结果显示只有SV12002位点与抗落粒性状显著相关，此结构变异位于SiChr3中的Sindi0765000基因 (命名为SiHEC3)上游5'UTR区域。SiHEC3编码HLH转录因子。12M07突变体中Sihec3基因从5 ' UTR开始至上游启动子出现了1049 bp的缺失。SiHEC3基因主要在发育中的胎座组织中表达，并且在授粉后45 d达到表达高峰。在烟草中进行的双荧光素酶报告基因实验证实，Sihec3的启动子活性由于缺失1049bp的启动子序列而降低。蛋白-蛋白互作网络分析表明，HEC3与9个关键蛋白共表达，比如参与植物脱落层次生壁生物合成的SHATTERPROOF1 (SHP1)和SEEDSTICK (STK)。研究结果显示SiHEC3基因与落粒性状相对应的重要功能，为芝麻等作物宜机收新品种选育提供了基因信息。

果实硬度是鲜食葡萄最重要的品质性状之一，但果实采后软化分子机制尚不完全清楚。为进一步解析采后软化调控机制，我们对采后‘巨峰’葡萄进行叶酸（Folic Acid，FA）处理（以水处理为对照，CK），通过比较各处理组间果实的转录组数据，筛选出差异表达基因（Differentially Expressed Genes，DEGs），并鉴定采后软化相关可变剪接（Alternative splicing，AS）事件及相关差异表达基因。共鉴定出2559个差异表达基因，根据表达模式将其分为四个亚簇，其中亚簇4中的差异表达基因在CK组中高表达。FA和CK处理组果实中特异性AS相关基因数分别为1045个和1042个。GO注释结果表明，CK处理组果实中的AS相关基因主要富集在细胞壁代谢过程中，尤其是细胞壁降解过程。通过比较AS相关基因与亚簇4的差异表达基因，筛选出了8个发生AS事件的差异表达基因，其中包括一个编码细胞壁降解酶的基因（果胶酯酶2、VvPE2、Vitvi15g00704），分析结果显示该基因可能发生了A3SS事件。RT-PCR进一步证实在FA处理组的葡萄果实中存在较高比例的VvPE2的截短转录本变体。本研究运用转录组测序技术分析葡萄采后果实的AS事件，并结合实验验证进一步明确细胞壁降解酶基因的AS事件在葡萄采后果实软化调控中发挥了重要作用。