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。

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. 

本研究旨在探讨TFPI2在鸡卵巢中的表达分布以及在培养卵巢颗粒细胞中的调控机制。首先，对海兰褐蛋鸡30周龄和15周龄卵巢组织进行转录组测序，获得差异表达基因TFPI2，通过RACE技术获得了TFPI2的cDNA全长，并对其蛋白序列进行生物信息学分析，成功制备TFPI2多克隆抗体后，利用荧光定量PCR（qRT-PCR）和蛋白质印迹（Western Blot）检测了TFPI2 mRNA和蛋白在不同发育状态卵泡中的表达；然后，通过体外培养卵巢颗粒细胞，进行垂体激素（FSH/LH）处理，探究了FSH/LH处理鸡卵巢颗粒细胞对TFPI2表达调控影响；最后，成功构建了含有目的基因TFPI2的过表达载体TFPI2-pcDNA3.1-EGFP和siRNA探究了TFPI2对鸡卵巢颗粒细胞的调控机制。结果表明：从成年鸡卵巢中获得了TFPI2的cDNA全长，包括5'非翻译区（5´UTR）长55 bp、3'非翻译区（3´UTR）长975 bp、蛋白质编码区（CDS）长720 bp、可编码240个氨基酸残基；通过构建进化树发现TFPI2蛋白与已知的鸟类同源物具有高度保守的氨基酸序列。qRT-PCR 和Western Blot表明TFPI2在成年鸡卵泡组织中广泛表达。免疫组织化学表明，TFPI2蛋白存在于不同发育状态的鸡卵巢卵泡中，如原始卵泡、卵巢基质、等级前卵泡（6-8mm）和排卵前卵泡（F1）的颗粒层和膜层。在体外实验中，促卵泡激素或促黄体生成素（FSH/LH）促进鸡颗粒细胞中TFPI2的表达。其中，FSH/LH诱导的TFPI2 mRNA表达是由信号通路如PKA、PKC、PI3K和mTOR等介导。功能上，TFPI2促进了培养的颗粒细胞的增殖和活力，并降低了孕酮（P4）和雌激素（E2）的分泌，类固醇激素合成相关基因（STAR、Cyp17a1、Cyp19a1和3B-HSD）以及细胞外基质（ECM）溶解相关基因MMPs（MMP2、7、9和11）的mRNA丰度。机制上，TFPI2可以通过Wnt信号通路抑制MMP7的表达。以上结果表明，TFPI2在不同卵泡均有表达，主要的作用靶点在GCs，可通过调控鸡卵泡GCs的增殖分化，以及类固醇激素的合成和降低ECM的溶解进而影响卵泡发育，此外，FSH和LH激素可以诱导不同的通路来调控TFPI2的表达，这些研究结果为明确TFPI2基因在鸡卵泡发育过程以及排卵的分子调控机制提供了理论和试验依据。

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。

春季低温（LT）已成为制约小麦生长发育的主要非生物胁迫之一。为研究小麦籽粒发育对孕穗期低温胁迫的响应机制，进行了多种分析，包括孕穗期低温处理后小麦籽粒形态观察、淀粉合成酶活性测定以及直链淀粉和支链淀粉含量测定。此外，利用串联质谱标签技术（TMT）进行了蛋白质组学分析。结果表明，低温胁迫后小麦籽粒的饱满度下降。此外，蔗糖合酶（SuS, EC 2.4.1.13）和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase, EC 2.7.7.27）活性显著下降，导致直链淀粉和支链淀粉含量显著降低。通过蛋白质组学分析，共鉴定出509个差异表达蛋白（DEPs）。GO富集分析表明，分子功能中的营养储存库活性蛋白差异倍数最大，并且上调表达的贮藏蛋白（SSP）在籽粒对低温胁迫及后续伤害的响应中起着积极作用。KEGG富集分析表明，低温胁迫降低了蔗糖和淀粉代谢途径中蔗糖磷酸合成酶（SPS）、葡萄糖-1-磷酸腺苷转移酶（glgC)）和β-呋喃果糖苷酶（FFase）等DEPs的表达，从而影响了籽粒淀粉的合成。此外，在内质网途径的蛋白质加工中发现了许多热休克蛋白（HSPs），这些HSPs可以抵抗低温胁迫带来的一些损伤。这些研究结果为阐明春季低温胁迫后小麦产量形成的潜在机理提供了新的理论基础。

种子贮藏过程中的耐老化特性是作物生产的一个重要性状。然而，有关水稻生长素上调小RNA基因对种子耐老化能力的调控作用知之甚少。本研究报道了一个水稻生长素上调小RNA基因OsSAUR33参与调控种子耐老化能力。在种子萌发阶段，与未老化的种子相比，在老化种子中OsSAUR33表达被显著诱导。相应的，与野生型（WT）相比，在自然老化和人工老化条件下，OsSAUR33突变体种子活力显著下降。OsSAUR33基因通过增加种子发芽过程中活性氧（ROS）水平，从而提高老化种子的活力。在种子发芽过程中，与野生型相比，在OsSAUR33突变体的老化种子中ROS积累显著延迟。此外，过氧化氢（H₂O₂）处理能显著提高不同水稻品种老化种子的活力。总之，本研究结果为今后改善水稻种子耐老化特性提供重要理论和技术支撑。

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。

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。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

甜菜孢囊线虫（Heterodera schachtii）是重要的植物病原线虫，曾给世界甜菜生产具有毁灭性的破坏。2015年在我国新疆首次发现了甜菜孢囊线虫的危害，对我国甜菜生产安全造成了严重威胁，迫切需要开展相关研究。本研究基于甜菜孢囊线虫的基因组和转录组数据，筛选能够抑制寄主免疫反应的潜在效应蛋白，为解析甜菜孢囊线虫的致病分子机制提供理论依据。采用SignalP 5.0和TMHMM2.0等生物信息学分析方法，从甜菜孢囊线虫基因组筛选出有信号肽无跨膜结构域的潜在效应子序列，在此基础上，筛选出在植物寄生线虫保守存在，但与自由生活线虫无同源性的蛋白（e值<1.0 e^-5且覆盖率≥30.0%）的序列，根据甜菜孢囊线虫各发育阶段的基因表达量差异，随后筛选出在甜菜孢囊线虫二龄幼虫和寄生阶段上调表达的序列（差异倍数log2>2且e值≤0.01）。最后过滤掉功能已知的植物线虫效应蛋白序列（e值<1.0 e^-10），剩余序列作为潜在的效应蛋白进行下一步分析。将上述候选效应蛋白基因序列构建到植物表达载体pYBA1132中，采用本氏烟草瞬时表达系统，对候选效应蛋白是否能激发或抑制Bax和GPA2/RBP1诱导的细胞死亡进行筛选。采用qRT-PCR技术检测候选效应蛋白异源表达对植物免疫相关基因PR1、PR2、WRKY12和PI1转录的影响。采用原位杂交方法分析候选效应蛋白在甜菜孢囊线虫中的表达定位。采用生物信息学的方法从甜菜孢囊线虫基因组中筛选出51个新的候选效应蛋白。利用烟草瞬时表达系统，对37个成功克隆的候选效应蛋白基因进行功能验证，筛选出13个能够抑制Bax引起的细胞死亡的候选效应蛋白，其中9个效应蛋白能够抑制GPA2/RBP1诱导的坏死反应。qRT-PCR分析发现，13个候选效应蛋白基因的瞬时表达均能引起寄主植物PR1、PR2、WRKY12和PI1防御基因表达量的显著下调。原位杂交结果表明，13个候选效应蛋白的表达位点均位于甜菜孢囊线虫的食道腺细胞。本研究从甜菜孢囊线虫基因组中筛选到了13个能够抑制植物免疫应答的新效应蛋白，它们均可以通过抑制寄主抗性相关基因的表达，促进线虫寄生。上述研究结果将为进一步研究甜菜孢囊线虫与寄主的互作提供理论依据。

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。

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。

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。

棉花不仅是重要的天然纺织纤维作物，也是一种重要的食用油来源。棉籽油中约含14%的油酸和59%的亚油酸。提高油酸含量有助于增强棉籽油的氧化稳定性和营养价值。磷脂酰胆碱:二酰基甘油胆碱磷酸转移酶(PDCT)是调控磷脂酰胆碱与二酰基甘油转化的关键酶。本研究克隆了四个棉花PDCT同源基因，分别命名为GhPDCT1-4。发现GhPDCT3和GhPDCT4几乎不表达，而GhPDCT1在棉籽油分积累时期显著上调。利用CRISPR/Cas9系统同时敲除序列高度相似的GhPDCT1和GhPDCT2基因后，ghpdct突变体种子中油酸含量从野生型的14.46%增加到16.49%，而亚油酸含量从59.98%减少到52.83%。此外，ghpdct种子中的棕榈酸和硬脂酸含量也有所增加。本研究获得了油酸含量提高的新型棉籽油种质，有望提升棉花作为油料作物的经济和营养价值，推动棉花产业的升级。

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。

棉花纤维品质决定着种植效益和棉纺织品的质量，因此受到人们的持续关注。 然而，纤维品质检测仪器的局限性阻碍了对一些重要纤维特性（如纤维成熟度、细度和棉结）的准确评价，进而影响了对棉花纤维的遗传改良和工业化利用。本研究使用高级纤维信息系统仪(AFIS)对383个陆地棉 (Gossypium hirsutum L.) 品种的12个单纤维品质性状进行了检测。此外，还通过高容量仪器 (HVI) 检测了8种传统纤维品质性状。为了发掘纤维品质性状优异位点及其候选基因，我们相继开展了全基因组关联研究（GWAS）、连锁不平衡（LD）区块基因分型和功能鉴定。结果显示，控制纤维长度相关性状的多效性位点FL_D11在本研究中再次被鉴定到。更重要的是，基于AFIS性状我们鉴定到了调节纤维成熟度、细度和棉结的三个新的多效性位点（FM_A03、FF_A05、FN_A07）。联合 RNA-seq和qRT-PCR 分析，我们筛选出多个纤维品质候选基因，包括已经报道的纤维长度基因GhKRP6、新鉴定的成熟度候选基因GhMAP8 和细度候选基因GhDFR。多效性位点的起源和进化分析表明，随着育种时期的临近，FL_D11、FM_A03和FF_A05的选择压力将增大，而FM_A03和FF_A05可能来源于棉花地方品种。本文研究结果不仅揭示了纤维品质的遗传基础，而且为陆地棉纤维品质的遗传改良和纺织利用提供了新的视角。

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。

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。

权衡氮肥施用对产量和环境的影响是小麦生产面临的一个重要问题。可孕小花数的减少是低施氮量下小麦产量下降的主要原因之一。前人研究发现，油菜素甾醇参与调控了水稻颖花退化对施氮量的响应。然而，油菜素甾醇是否能够调控小麦小花发育，其机制如何，目前尚不清楚。因此，本研究设计了不同施氮量试验和外源喷施试验，主要研究了低氮下油菜素甾醇对小麦小花发育的影响及其机制。研究结果表明，随着施氮量的减少，小麦幼穗中内源油菜素甾醇类激素含量显著下降，叶片光合作用受阻，幼穗中总碳、可溶性糖和淀粉含量下降，这导致可孕小花数的显著降低。在低氮胁迫下，外源喷施24-表油菜素内酯促进了叶片光合作用，刺激了茎中果聚糖的水解以及幼穗对蔗糖的利用和储存，将更多的碳水化合物分配到穗中，从而增加了可孕小花的数量。因此，本研究认为，低氮下油菜素甾醇参与调控了小麦小花发育，在低氮胁迫下，叶面喷施24-表油菜素内酯通过促进碳水化合物从茎向穗的分配，抑制了小麦小花的退化。

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