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。

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。

玉米（Zea mays L.）是雌雄同株异花植物，其雌穗和雄穗分别为雌花序和雄花序。成熟的玉米雌花序通常能产生数百粒籽粒，决定籽粒的大小及粒重，直接影响玉米的最终产量。本研究鉴定了一个玉米隐性花序发育缺陷突变体tasselseed2016（ts2016），该突变体雌雄花序在发育过程中表现出多方面的缺陷且籽粒产量降低，包括雌雄花序上各类分生组织的确定性和小花中器官身份的缺失、雌穗下位小花退化障碍及籽粒变小。通过图位克隆及等位测试，确定该表型由microRNA基因MIR172e基因突变造成。此外，本研究鉴定到一个调控玉米雌穗下位小花退化的分子模块——miR172e/ETHYLENE RESPONSIVE ELEMENT BINDING197 (EREB197)。转录组分析表明，MIR172e突变能抑制玉米雌穗发育中的多个生物过程，特别是花发育和激素相关途径。另外，我们发现MIR172e DNA序列突变影响其RNA的转录，导致突变位点后的转录延伸受阻。本研究揭示了MIR172e在玉米花序发育和籽粒产量中的作用和分子机制，加深了我们对玉米花发育调控的认识。

干热风是影响全球小麦主产区产量形成的主要气象灾害之一，在全球气候变暖背景下，中国黄淮海平原的冬小麦干热风灾害区域性频发重发，对小麦生产造成严重威胁。为了探明自主研发的新型化学制剂（NCR）对干热风胁迫下冬小麦生理特性和产量形成的影响，在黄淮海典型麦区开展了连续三年的大田试验（2018–2021），比较研究了不同制剂处理对干热风条件下冬小麦叶片生理、干物质积累与转运、籽粒灌浆和产量构成的影响。试验以自来水为空白对照，磷酸二氢钾为制剂对照，设置三个NCR叶面喷施处理，即单独拔节期喷施（FSJ）和开花期喷施（FSF），以及拔节期和开花期连续喷施NCR（CFS）。结果表明，单独喷施处理中，FSJ处理能促使花前干物质积累，显著提升最大灌浆速率和平均灌浆速率；FSF处理有助于小麦功能叶维持较高的叶绿素相对含量和较低的离体叶片失水速率，增加花后干物质积累及其对籽粒的贡献，延长灌浆持续期，使最大灌浆速率提前；CFS处理下的冬小麦抗干热风效果明显优于FSJ和FSF处理。与CK相比，外源NCR促使冬小麦产量显著提高12.45–18.20%（2020–2021）、8.89–13.82%（2019–2020）和8.10–9.00%（2020–2021）；但常规干热风防控处理CKP仅在2020–2021年的小麦生长季促使产量提升6.69%。综上，不同干热风胁迫下，CFS处理可以有效调节小麦功能叶的持绿特性和水分状态，促进干物质积累和高效转运，改善籽粒灌浆过程，实现最优的抗干热风调控效果；FSF和FSJ处理的抗逆稳产作用次之，CKP处理的调节作用最小。因此，CFS处理可以作为干热风高发区小麦抗逆稳产的一种潜在化学防控措施。

农田硝酸盐淋失是氮（N）损失的主要途径，对水体污染显著具有显著。然而，由于输入数据集和估算方法的差异，农田硝酸盐淋失的估计仍存在很大的不确定性。在本研究中，我们通过整合3种农田面积数据集、3种氮投入数据集和3种估算方法对中国农田硝酸盐淋洗进行了重新估计，识别并量化了中国农田硝酸盐淋洗估计的不确定性来源。结果表明，综合27种不同组合的估计结果，2010年中国农田硝酸盐淋洗平均值为6.7±0.6 Tg N yr⁻¹（平均值±标准误差），范围为2.9—15.8 Tg N yr⁻¹。估算方法是硝酸盐淋洗估计不确定性的主要来源，贡献了45.1%的不确定性；其次是氮投入数据集与估算方法之间的交互作用，贡献了24.4%的不确定性。我们的研究强调了需要采用稳健的估算方法，并改善估算方法与氮投入数据集之间的匹配性，以有效地减少估计过程中的不确定性。本研究发现对准确估计农田硝酸盐淋失具有重要意义，进而为解决水体污染问题提供了科学支撑。

不利的生长条件会造成玉米产量的降低。当前，生育期内的高温胁迫是玉米生产过程中所面临的重要威胁之一。玉米在生育期内的所有生长阶段都可能遭受连续或者间断的高温胁迫。为了应对不同生育期阶段内高温胁迫对玉米生产的影响，需要进一步综述、对比不同生长阶段内高温胁迫造成的产量损失，以及潜在的机制。为此，本文将玉米生长周期划分为七个生长阶段，即发芽和幼苗期、拔节期、营养生长后期、开花期、滞后期和有效灌浆期，以及灌浆后期。本文介绍的主要内容是不同阶段高温胁迫引起的产量损失和潜在生理变化。同时，还比较和讨论了高温胁迫对不同生长阶段生理过程影响的共性和差异。最后，提出了一个理论框架来描述不同阶段内高温胁迫对产量及产量构成要素的主要影响，这也将为制定缓解高温胁迫造成的玉米产量损失的策略提供帮助。

骨干亲本在改良小麦产量和品质利用方面发挥重要作用。研究骨干亲本中某些有益性状的遗传基础将为分子育种提供理论参考。科农9204是具有理想株型、产量潜力高、氮肥利用率高的候选骨干亲本。为了更好地了解其高产潜力的遗传基础，我们对KN9204和它的亲本及其衍生品系进行了高通量全基因组重测序（10×）。通过鉴定双亲本定位群体中优良的产量相关数量性状位点（QTL），构建了KN9204的高分辨率遗传组成图谱，显示了有利基因组片段的亲本来源。小偃693是小麦-偃麦草部分双二倍体，对KN9204的高产潜力贡献很大。本研究对来源于小偃693的4个主要稳定QTL进行了精细定位，并阐述了KN9204关键基因组片段在其衍生品系中的的传递，表明含有有益基因组合的单倍型块和育种者的定向选择都是保守的，选择育种在本研究中被证实。本研究为利用分子设计方法育种高产小麦品种提供了理论参考。

植物叶绿素生物合成和叶绿体发育是两个受外源和内源因子调控的极其复杂过程。在本研究中，我们鉴定了一个正调控水稻叶绿素生物合成和叶绿体发育的还原异构酶基因OsDXR。OsDXR基因敲除突变体表现为白化致死表型，不能完成整个生命周期。OsDXR在水稻叶片中高表达，亚细胞定位表明OsDXR是一种叶绿体蛋白。与野生型相比，在OsDXR敲除突变体中许多参与叶绿素生物合成和叶绿体发育的基因表达存在差异。我们发现在OsDXR敲除突变体中叶绿体基因ndhA-1019和rpl2-1的RNA编辑效率显著降低。此外，酵母双杂交和双分子荧光互补实验证实，OsDXR与RNA编辑因子OsMORF1有相互作用。我们证实质体2-C-甲基-去甲三醇-4-磷酸途径的破坏导致叶绿体发育和叶绿体基因的RNA编辑存在缺陷。

不同氮（N）水平下玉米的生理和代谢差异是田间合理氮素营养管理的基础，对提高氮肥利用率和减少环境污染具有重要作用。本文在明确长期不同氮肥处理下玉米氮效率和产量响应的前提下，利用非靶代谢组学方法分析了相应的差异代谢物及其代谢途径的差异。结果表明，氮胁迫（包括缺乏和过量），通过调节碳代谢产物（包括糖醇和TCA循环中间体）和氮代谢产物（包含各种氨基酸及其衍生物）影响碳氮代谢的平衡。缺氮胁迫时，L-丙氨酸、L-苯丙氨酸、L-组氨酸和L-谷氨酰胺显著下调，而过量氮时，L-缬氨酸、脯氨酸和L-组氨酸显著上调。除了上述碳氮代谢中的糖醇和氨基酸外，在该实验条件下，一些次生代谢物如黄酮类化合物（包括山奈酚、木犀草素、芸香素和香叶木素）和激素类（包括吲哚乙酸、反式玉米素和茉莉酸）可以初步被筛选作为氮胁迫诊断的指标。本研究还表明，N2处理（120 kg·ha^-1 N）和N3处理（180 kg·ha^-1 N）的叶片代谢水平相似，这与12年试验中两处理之间生理指标和产量的变化趋势一致。本研究在代谢水平上验证了氮肥减施即施用量从180 kg·ha^-1（当地推荐）减少到120 kg·ha^-1的可行性，为不降低产量条件下减少氮肥施用，进而提高氮肥利用率和保护生态环境提供了理论基础。

天然橡胶（Natural rubber）是一种生物高分子聚合物，由于具有独特的理化性质而成为重要的工业原料及不可替代的战略物资。巴西橡胶树（Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Müll. Arg.）是目前商业化天然橡胶的唯一来源，主要生长在东南亚热带及亚热带地区的种植园中。然而，目前巴西橡胶树的产量难以满足急剧增长的全球工业对天然橡胶的迫切需求。以石油为加工原料的合成橡胶（Synthetic rubber）部分补充天然橡胶产量的不足，但其工业性能无法比拟天然橡胶。因此，亟需开发具有更广泛环境适应性的天然橡胶新作物。本文综述了园艺植物-橡胶草（Taraxacum kok-saghyz Rodin）和莴苣（Lactuca L. species），木本植物-银胶菊（Parthenium argentatum A. Gray）和杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.）以及其它有生产天然橡胶潜力的植物的研究进展。本综述以基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等多维组学研究，以及天然橡胶生物合成分子机制为重点，讨论了基于现代生物技术的多维整合策略在解析天然橡胶生物合成机制方面的广阔前景，为加速天然橡胶新作物的培育提供借鉴。

抗生素耐药性已成为威胁人类健康的全球性问题。抗生素被广泛应用于肉鸡养殖从而影响它们的肠道微生物组和耐药组。为了更好地了解对农场动物持续性给药是如何改变微生物生态的变化，我们采用宏基因组的方法，研究脉冲式抗生素给药对肉鸡粪便微生物群、耐药基因（ARGs）及其宿主的影响。肉鸡分别接受三次连续五天的阿莫西林、金霉素、氟苯尼考单独给药和三种药的联合给药。结果显示，给药氟苯尼考能显著增加耐药基因floR和mcr-1的丰度，而给药阿莫西林则显著增加编码AcrAB-tolC外排泵的相关基因，如marA、soxS、sdiA、rob、evgS and phoP。这三种抗生素给药都显著增加微生物群中变形菌门的丰度。我们推测，耐药基因宿主埃希菌属丰度的上升，主要是由于在脉冲式抗生素给药下，其携带了β-内酰胺类、氯霉素和四环素耐药基因。这些结果表明，脉冲式阿莫西林、金霉素、氟苯尼考或三种药物的联合给药都能显著提高微生物群中变形菌门的丰度，而且会增加特定耐药基因的丰度。耐药基因大类主要由多重耐药基因组成，并且在抗生素处理的组别中，多重耐药基因的丰度与耐药基因总丰度具有很强的相关性。本研究对经脉冲式抗生素给药的鸡的粪便微生物群和耐药组的改变提供了全面的见解。

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。

收获前穗发芽对小麦的品质和产量产生不利影响。籽粒颜色与小麦穗发芽抗性密切相关。然而，两者的遗传关系尚不清楚。本研究采用90K芯片对168个籽粒颜色和穗发芽抗性差异显著的小麦品种进行基因分型。基于混合线性模型的全基因组关联分析显示，67个SNP标记（分布于29个位点）与籽粒颜色显著关联，其中包括17个潜在的新位点，解释1.1-17.0%的表型变异。另外，100个SNP标记（分布于54个位点）与穗发芽抗性显著关联，其中包括31个潜在的新位点，解释1.1-14.7%的表型变异。随后，对籽粒颜色和穗发芽抗性的共定位位点Qgc.ahau-2B.3/Qphs.ahau-2B.4（2B）和穗发芽抗性位点Qphs.ahau-5B.4（5B）分别开发CAPS标记2B-448和5B-301。利用171份中国微核心种质进一步验证了上述2个CAPS标记与籽粒颜色和穗发芽抗性的相关性。此外，基于小麦公共表达数据库、转录组测序数据以及基因等位变异分析结果，将编码谷氧还蛋白glutaredoxin的TraesCS5B02G545100基因确定为Qphs.ahau-5B.4位点的潜在候选基因。进一步基于TraesCS5B02G545100基因CDS区域的SNP (T/C)变异，本文开发了一个CAPS标记CAPS-356。利用京411/红芒春21重组自交系（RILs）的高密度遗传连锁图谱检测到CAPS-356标记与一个新的穗发芽抗性QTL共定位，进一步支持了TraesCS5B02G545100是Qphs.ahau-5B.4位点的潜在候选基因的假设。本文结果为Qphs.ahau-5B.4的图位克隆和白皮抗穗发芽品种的培育提供了有价值的参考信息。

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.

通过灌溉提高土壤含水量（SWC）是一种潜在、有效的缓解高温胁迫的调控措施。在提高土壤含水量缓解高温影响的过程中，田间条件下基于叶绿素荧光的光合特性响应受到了有限的关注。本研究在华北平原开展了2年田间试验（2019-2020年），以郑单958（ZD958）和先玉335（XY335）为材料，在灌浆期设置三个试验处理（正常生长条件（CK）、大田升温（H）和大田升温+水分调控（HW）），研究田间高温对玉米冠层光合的影响及水分调控效应。与H处理相比，HW处理下冠层温度降低1-3℃，净光合速率（P_n）提高20%。此外，HW处理显著提高了两个品种的实际光合速率（Phi2）、线性电子流（LEF）、可变荧光（F_v）和最大光能转换效率（F_v/F_m）。同时，发现两个品种对叶绿素荧光的响应存在差异。HW处理显著提高了ZD958的类囊体质子电导率（gH⁺）和最大荧光（F_m），提高了XY335的叶绿体ATP合酶质子电导率（vH⁺）和最小荧光（F₀）。结构方程分析进一步表明，土壤水分含量与P_n、LEF和F_v/F_m呈显著正相关。提高土壤水分含量可通过延缓叶片衰老，延长光合作用有效时间，改善Phi2、LEF、F_v和F_v/F_m，提高叶片光合能力。综合本研究结果表明，提高SWC以增强灌浆期叶片光合作用，是玉米生产中适应气候变暖的一项重要技术措施。

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. 

无乳链球菌是世界范围内引起奶牛乳房炎的最常见病原体之一。了解该菌的流行现状和毒力因子对于制定防治措施至关重要。本研究于2019-2021期间，从中国（n=558）和巴基斯坦（n=603）的多个奶牛场采集了1161份牛奶样本，并对其进行了无乳链球菌的分离鉴定。通过PCR检测分析了无乳链球菌的流行率、血清型、毒力基因和耐药基因。所有的分离菌株均具有溶血、生成生物被膜、细胞毒性、粘附并侵袭牛乳腺上皮细胞的特性。巴基斯坦地区由无乳链球菌引起的奶牛乳房炎的发病率显著高于中国。江苏省和信德省（Sindh）分别是中国和巴基斯坦地区无乳链球菌流行率最高的省份。血清型Ia型和II型的无乳链球菌在这两个国家的流行率均较高，而血清III型的无乳链球菌只在巴基斯坦发现。此外，无论是中国还是巴基斯坦，所有的无乳链球菌分离菌株均为PI-2b基因阳性，但PI-1和PI-2a基因均为阴性。所有的分离菌株都含有cfb、cylE、hylB和fbsB毒力基因，而大多分离菌株无bibA、rib和bca毒力基因。分离自中国的无乳链球菌均无bac和scp毒力基因，而分离自巴基斯坦的无乳链球菌均无cspA基因，同时两国的分离菌株中均未检测到spb1和lmb毒力基因。分离自巴基斯坦的无乳链球菌，尤其是血清Ia型菌株，与分离自中国的菌株相比，具有更高的生物被膜形成、溶血、细胞毒性、粘附和侵袭能力。大多数分离菌株对四环素、红霉素和克林霉素具有耐药性，而ermA、ermB、tetM和tetO等耐药基因的存在也从基因水平验证了分离菌株的耐药性。上述研究结果为由无乳链球菌引起的奶牛乳房炎特异性防治措施的制定具有重要指导意义。

株高是影响甘蓝型油菜产量、收获指数和抗倒伏性的关键株型特征，然而，油菜株高的遗传调控机制仍不清楚。本研究利用EMS诱变获得了一个半矮杆突变体df34，遗传分析结果表明，df34的半矮杆性状由一对半显性基因控制。利用BSA-Seq方法将目的基因定位到C3染色体上，命名为BnaSD.C3。随后，利用图位克隆的方法，将BnaSD.C3精细定位到“Darmor-bzh”基因组的297.35 kb区间内。然而，在“Darmor-bzh”基因组上的这一区间内，没有潜在的调控株高性状的候选基因。结合基因组重测序、转录组测序、植物激素分析、结构变异分析和基因功能注释等信息，在“ZS11”参考基因组上，发现BnaC03G0466900ZS和BnaC03G0478900ZS为BnaSD.C3的重要候选基因。本研究为甘蓝型油菜矮化及株型育种提供了新的基因资源，为解析甘蓝型油菜株高的遗传调控机制提供了新的见解。

本研究建立了叶柄长度检测方法，并对EMS诱变冀黄13获得的高光效新种质M657为材料，于2017-2018年度在北方、黄淮、南方共7个地点进行表型鉴定。与冀黄13相比，M657在北方春、黄淮海夏及南方夏种植时矮化、叶柄短表型稳定，M657株高与叶柄长度显著降低，有效分枝数增加，生育期延长2-7 d，单株粒重、百粒重下降；4个短叶柄新品系的选育为大豆株型改良提供了重要的亲本种质，同时证明了利用矮杆短叶柄新种质M657理想株型为耐密、高产大豆新品种的培育的可行性。

本研究比较了分别摄取了dsHvβ′COPI（外壳蛋白复合物I，β′亚基）和dsGFP的茄二十八星瓢虫（Henosepilachna viginitoctopunctata）转录组，以期了解外源dsRNA在茄二十八星瓢虫体内引起的脱靶效应。RNA-Seq结果显示，与dsGFP对照组相比，dsHvβ′COPI处理组中分别有63个上调和44个下调的差异表达基因（DEG）。通过荧光定量PCR（RT-qPCR）分析验证选取的DEG的差异表达，证实了转录组分析结果是可靠的。进一步的分析表明，在茄二十八星瓢虫转录组中没有与Hvβ'COPI同源的基因。此外，在转录组中未发现与dsHvβ'COPI连续匹配>11 bp的基因。我们选择了6个可能参与茄二十八星瓢虫中Hvβ'COPI所参与的代谢路径基因（Hvcitron、Hvhelicase、Hvtransportsase、Hvserine、Hvdynein和HvE3 ubiquitin）来检测dsHvβ'COPI可能引起的脱靶效应。利用RNAi评估这6个脱靶基因的沉默效率。然而，RNAi结果表明这6个基因的表达量虽下调，但对茄二十八星瓢虫无明显的致死作用。此外，本研究的结果将有助于将来RNAi介导的害虫防治的风险分析。

橘小实蝇（Bactrocera dorsalis (Hendel)）是柑橘类水果的毁灭性虫害。雌虫在成功交配后将卵产入成熟果实，导致其发霉腐烂失去经济价值，从而严重危害柑橘产业。自然条件下的橘小实蝇交配时间发生于黄昏时段，此时下降的光照强度是诱发其交配的关键条件。本研究首先通过设置0-30000lux共10种光照强度，从而确定何种光强能够明显调控橘小实蝇的交配行为。进一步选择了三种明显调控其行为的光照强度，测试了这些光照强度对雄虫求偶（振翅）及雌虫对性信息素2,3,5-三甲基吡嗪(2,3,5-trimethylpyrazine TMP)趋向性的影响。最后，在实验室中将强光和黑暗条件人工组合，测试其是否可以阻止橘小实蝇的交配，以期待为未来橘小实蝇的行为调控提供理论基础。结果表明，橘小实蝇成虫能在较低光照（<1000lux）正常交配，光强越强其交配数量越低，在光强达到20000lux以上时几乎无交配。较强光强明显减弱并推迟了雄虫的振翅行为与雌虫对TMP的趋向行为，不同的是雄虫在10000lux下仍有一定程度的振翅，而雌虫在此光强下对TMP几乎无趋向行为。成虫在无光情况下无交配行为，在此过程中雄虫无振翅行为而雌虫则对TMP失去趋向行为。进一步模拟不利光照条件，在强光10000lux一小时后持续无光，橘小实蝇成虫不进行交配。因此，光照条件是对橘小实蝇求偶交配的重要条件，未来可通过人工改变光强或其他手段干扰橘小实蝇成虫感弱光的分子靶标调控其求偶交配行为，从而开发新型绿色的橘小实蝇防控技术。

【目的】甘蔗鞭黑粉菌引起的甘蔗黑穗病是甘蔗上最严重的系统性真菌病害，对全球甘蔗生产造成严重的损失。然而，该病原菌的致病机制在很大程度上仍然未知，对甘蔗鞭黑粉菌致病性调控机制的研究将有助于开发新的病害防治策略。【方法】利用农杆菌T-DNA介导的CRISPR-Cas9基因插入突变及回补系统分别在甘蔗鞭黑粉菌两个不同的交配型担孢子中构建水杨酸感知调节因子SsRss1的敲除株和回补株。通过对细胞表型观察、生长速度、压力应激、水杨酸耐受性、有性配合以及致病的检测，明确SsRSS1基因在甘蔗鞭黑粉菌重要生物过程中的功能。【结果】SsRss1是一个具有保守锌簇DNA结合结构域的GAL4样转录因子，受水杨酸诱导表达；敲除SsRss1编码基因SsRSS1不影响甘蔗鞭黑粉菌单倍体担孢子的细胞形态、体外生长速率及有性配合能力，但降低了单倍体担孢子对水杨酸的耐受力；SsRSS1缺失突变体对甘蔗的侵染率下降约40%，受侵染植株的黑鞭症状形成时间延迟或植未能形成黑鞭；SsRSS1基因缺失不影响植株体内菌丝的形态及冬孢子的形成与萌发。【结论】甘蔗鞭黑粉菌SsRss1参与病原菌对水杨酸的响应并对水杨酸的耐受性和致病性有明显贡献。【创新性】本研究首次报道了甘蔗鞭黑粉菌转录因子SsRss1在致病性调控方面的作用及机制，加深了该病原菌与甘蔗互作机理的认识。

转基因逃逸可能会导致外源基因基因漂移逃逸到非转基因作物及其野生近缘种，形成野生转基因群体，进而与杂草竞争生存空间，引起生态风险。目前，尚不清楚苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)基因在转基因水稻中的表达是否会改变转基因水稻与杂草之间的关系并导致不良的环境后果。通过田间试验，研究了转基因Bt水稻在无除草剂和控制鳞翅目害虫的环境下的杂草竞争力，并评估了Bt水稻的生态风险。结果表明，与移栽水稻相比，杂草-水稻的竞争在直播水稻中出现更早、更严重，导致直播水稻的生物量和产量显著下降。然而，在常规品种中，相同栽培方式下的Bt水稻与非Bt水稻的产量差异不显著。在生长前期和成熟期，常规品种的Bt水稻的杂草数量、杂草覆盖率和杂草多样性指数显著高于非Bt水稻，特别是在直播水稻小区中，说明Bt性状不会增加转基因水稻的杂草竞争力，也没有对杂草多样性产生不利影响。在杂交品种中，虽然不同杂交稻品系之间的籽粒产量和杂草发生数量存在差异，但是这些指标在Bt和非Bt杂交水稻之间差异不显著。杂交稻小区中昆虫的数量随着杂草数量的增加而增加，但是Bt和非Bt杂交水稻的昆虫数量和多样性无显著差异。因此，转基因Bt水稻的生态风险与非Bt水稻相当。

冠根系统是玉米营养期和生殖期最重要的根系组成部分。然而，玉米冠根性状的遗传基础及其与地上部农艺性状的关系尚不清楚。本研究以531个玉米优良自交系为研究对象，在不同的田间环境下，对其冠根相关性状和地上部农艺性状进行表型分析。结果表明，根系性状与开花时间、株型结构、籽粒产量等地上部农艺性状呈显著正相关。通过全基因组关联分析（GWAS）结合重测序，共鉴定出115关联位点和22个高置信候选基因。其中冠根与花期和植株构型有46个QTL共定位，因此大约三分之一的冠根性状遗传变异可能要归因于开花时间和植株结构。此外，115个冠根位点中有103个（89.6%）位于已知的驯化和改良选择范围内，这表明冠根在玉米驯化和改良过程中可能经历了间接选择。此外，Zm00001d036901是一个高置信候选基因，其表达可能与玉米冠根的表型变异有关，Zm00001d036901在玉米驯化改良过程中是受选择的。本研究促进了我们对根系结构遗传基础的理解，并为改进玉米根系结构提供了基因组学资源。

小麦近缘物种作为珍贵的遗传资源，对于农业生产、小麦功能基因组研究和品质改良具有重要的作用。在本研究中，我们利用来自小麦的再生相关基因TaWOX5，通过农杆菌转化一粒小麦，六倍体小黑麦和黑麦幼胚，以较高效率获得了转基因植株；进一步对转基因植株中的GUS基因和bar基因进行了PCR检测，对GUS蛋白和bar蛋白分别进行了组织化学染色以及bar试纸条检测，计算了转化效率。结果表明，一粒小麦基因型PI428182的转化效率为94.4%，4个六倍体小黑麦基因型Lin456、ZS3297、ZS1257和ZS3224的转化效率分别为52.1%、41.2%、19.4%和16.0%,黑麦基因型兰州黑麦的转化效率为7.8%。对转基因植株进行的荧光原位杂交（FISH）检测和基因组原位杂交（GISH）检测结果证实，在一粒小麦和六倍体小黑麦转基因植株中GUS基因倾向于整合到染色体末端，也有整合到近染色体着丝粒区域的情况；在六倍体小黑麦转基因植株中，外源DNA片段随机整合到了AABB基因组和RR基因组；转入的外源基因在转基因植株T₁代中基本符合孟德尔遗传规律。本研究结果将为利用基因工程对一粒小麦、六倍体小黑麦和黑麦的遗传改良奠定基础，促进粮食和饲料生产，同时加快了包括小麦在内的麦类植物的功能基因组学研究。

本研究构建了一个由265个组合所构成的永久F₂（IF₂）群体，将IF₂群体以及相应的RIL亲本分别于2017年和2018年种植于北京上庄和河南开封两个地点，我们对穗行数（RN）、行粒数（KNPR）、穗长（EL）、穗粗（ED）、十粒厚（TKT）、单穗重（EW）、穗粗（CD）、粒长（KL）、粒宽（KW）、穗粒重（GW）、百粒重（HKW）、籽粒产量（GY）等12个果穗相关性状进行调查，然后用R/qtl软件对该12个性状作单环境QTL分析，结果表明，在四个种植环境下共鉴定到165个QTL，单个QTL可以解释0.1%-12.66%的表型变异。其中，19个QTL于多环境下被鉴定到，我们称之为“稳定QTL”。此外，经过对显性度的分析，发现约44.85%的QTL表现出超显性效应，约12.72%的QTL表现出显性效应。最后，我们鉴定了35个基因组多效性区间，这些区间分别包含两个及以上QTL。同时，通过对RN、EL、ED和EW四个性状的杂种优势数据集进行分析，我们鉴定出17个的杂种优势相关QTL位点。本研究得到的结果为理解玉米果穗相关性状的遗传机制提供了新的见解，并拓展了我们对玉米杂种优势遗传基础的理解。

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。

西番莲（Passiflora edulis Sims）也称百香果，是西番莲科西番莲属的藤本植物。其全株提取的黄酮类和萜类对人体有良好的抗焦虑和抗炎作用，西番莲除了鲜食之外还可药用。在这项工作中，我们利用RNA-Seq分析了紫果品种的四个组织的转录表达，注释了大量基因功能。西番莲叶片中的黄酮类和萜类化合物主要是木犀草素、芹菜素、环状三萜皂苷和其他活性物质的衍生物。利用基于同源BLAST和系统发育分析，筛选了转录组数据中可能参与黄酮类和萜类合成途径的一系列候选单基因。结果显示，西番莲的三萜类化合物的生物合成来自甲羟戊酸（MVA）和2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸/1-脱氧-D-木糖醇-5-磷酸（MEP/DOXP）途径，这与其他果树通过MVA途径为主的生物合成不同。大多数候选基因在叶和/或花中高表达。8个关键基因的定量实时PCR（qRT-PCR）验证，证实了RNA-Seq数据的可靠性，并获得了其在西番莲属八个种（species）和其中一个种（栽培种）的四个组织中的表达规律。这些工作对分析关键基因在西番莲黄酮类化合物和萜类化合物的生物合成提供基础。

脂肪是维持生命不可缺少的营养物质和基本代谢产物，牛奶中富含脂肪酸，包括多种饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。miRNA和mRNA在乳腺组织乳脂代谢的调控中起重要作用，有研究表明，脂质代谢具有复杂的转录调控作用，但人们对通过miRNA-mRNA相互作用调控乳脂合成的机制知之甚少。本研究以泌乳后期（分娩后270d和315d）的牛乳腺组织进行转录组测序，鉴定调控乳脂代谢的关键基因，共筛选出1207个差异共表达基因，其中包括828个上调基因和379个下调基因。选择转化生长因子-α (TGFA) 基因为本实验的靶向目的基因，采用荧光素酶报告基因、Western blotting和qRT-PCR检测进行进一步的功能研究。结果表明了miR-140是TGFA的上游调控因子，miR-140能抑制(P < 0.01)牛乳腺上皮细胞 (BMECs) 和甘油三酯(TAGs)产生；相反，TGFA促进(P < 0.01)不饱和脂肪酸和TAG生成。拯救实验进一步表明了miR-140/TGFA调控机制。综上所述，这些结果表明了miR-140/TGFA通路可以抑制(P < 0.01)奶牛乳腺上皮细胞中的乳脂代谢的进行，通过遗传手段改善牛奶品质。本研究的创新点主要表现为：目前，国内外的研究大部分集中于四个泌乳阶段的研究，而很少有人专注于两个泌乳阶段的研究，而且大家的研究方向都倾向于泌乳初期，盛期和中期的研究，很少有人把注意力放在泌乳后期的两个阶段，以至于奶牛泌乳后期乳脂代谢的大数据都很少，不能使得牧场工作人员对奶牛饲养工作有更全面的了解，而本研究集中于泌乳后期的两个阶段的研究，有效的帮助牧场工作人员对泌乳后期奶牛体内脂质代谢知识的了解，也弥补了国内外在此阶段研究缺失的遗憾。

小生长素上调RNA（SAUR）是一个广泛分布于陆地植物中较大的一个基因家族。本研究对甜樱桃中的SAUR家族进行了综合分析，并利用遗传转化的方法鉴定了PavSAUR55的潜在生物学功能。甜樱桃基因组编码86个SAUR成员，其中大多数是无内含子的。进化上这些基因被分为七个亚类。基因复制事件表明甜樱桃基因组中发生了片段重复和串联重复事件。大多数成员在进化过程中主要经历纯化选择压力。在果实发育过程中，PavSAUR16/45/56/63的表达水平上调，PavSAUR12/61的表达水平下调。由于PavSAUR13/16/55/61在小果脱落过程中的显著差异表达，它们可能是参与调节甜樱桃生理性果实脱落的候选基因。PavSAUR55在拟南芥中的过表达产生了更早的生殖生长、根系伸长和延迟的花瓣脱落。此外，该基因并不会导致种子发芽时间的改变，并且能够在ABA处理下增加侧根的数量。这些结果表明，甜樱桃SAURs在小果脱落过程中起着重要的作用，并将有助于未来深入了解该果树中可能发生的严重小果脱落的机制奠定基础。

昆虫的气味受体（Odorant receprot，OR）是它们探测和识别与其生存密切相关的外部化学线索的关键。昆虫识别配体的特异性受体与一个广泛存在的气味受体共受体（Odorant receptor coreceptor，Orco）构成了异聚体复合体。本研究运用CRISPR/Cas9基因敲除技术对我国重大入侵害虫草地贪夜蛾的Orco基因进行了敲除，并揭示了该基因在气味受体调控的嗅觉行为中的重要作用。触角电位结果表明，Orco基因敲除之后，雌雄成虫对8种测试的植物挥发物和两种性信息素的电生理反应均丧失。然而，Orco基因对雌雄成虫交配行为的影响却存在明显的差异：雄虫Orco突变体的交配行为完全被干扰而雌虫Orco突变体的交配行为却不受影响。产卵实验结果表明，Orco突变体雌虫的产卵量比野生型雌虫的产卵量减少了24.1%。总之，这些结果表明了Orco是一个干扰草地贪夜蛾正常行为的优良靶标，并为害虫的防治提供了一种可行的方法。