非生物胁迫是造成全球粮食减产的主要因素之一。研究植物逆境相关蛋白的功能及应答机制，对于提高作物抗逆性具有重要意义。三角状五肽重复（PPR）蛋白属于高等植物中最大的核编码蛋白家族，因其包含高度特异性的PPR基序而得名。依据基序类型及其排列，PPR蛋白可分为P和PLS两类，PLS类蛋白又可以根据其羧基末端的结构域进一步分为PLS、E、E+、DYW等亚类。PPR蛋白广泛分布于陆生植物中，主要定位于叶绿体和线粒体，亦有少数定位于细胞核中。作为序列特异性RNA结合蛋白，PPR蛋白参与植物RNA加工的多个方面，包括RNA编辑、RNA剪接、RNA稳定和RNA翻译。PPR蛋白在植物的整个生命进程中发挥多种重要作用，但对其在植物抗逆性中的作用机制还不清楚。本文在总结已有报道的非生物胁迫相关PPR蛋白定位和功能的基础上，重点综述了PPR蛋白参与调控植物非生物胁迫的作用机制（包括转录后调控和逆行信号），并对其进行讨论。转录后调控与PPR蛋白参与RNA转录后的修饰作用有关，其一般被认为通过结合RNA并调节细胞器RNA代谢来调控逆境相关基因的表达，从而影响植物抗逆性。逆行信号方面，PPR蛋白的损伤导致线粒体或叶绿体功能受损，然后产生各类逆行信号（如ROS），进而调控相关基因表达，抵御逆境。然而，由于质体中的逆行信号会受到许多环境因素的影响，这些因素部分还未明确，导致PPR蛋白在逆行信号中的作用机制仍有很多问题有待阐明。此外，PPR蛋白存在一因多效性，部分蛋白在作用于抗逆性的同时，还会对植物的生长和生殖产生重要影响。最后，本文阐述了利用PPR蛋白作为RNA编辑工具的研究现状，探讨了目前PPR蛋白响应植物非生物胁迫方面尚待解决的问题及研究前景，提出了未来研究仍需关注的重点和难点，为深入研究PPR蛋白的功能和作物非生物胁迫抗性育种提供参考。

小麦是全球最重要的粮食作物之一，干旱是影响其生长发育最重要的非生物胁迫因子。根系作为作物获取水分和养分的重要器官，直接决定了作物对土壤水分的利用效率。近年来，越来越多的研究表明，根系构型在植物干旱胁迫响应中发挥了重要功能。本文综述了目前根系构型在调控小麦抗旱性方面的研究进展。首先概述了根向性生长，特别是根向重力性生长对植物根系结构的塑造作用，重点总结了目前挖掘到参与根系向重力性生长的相关基因及其分子调控机制，并阐述了根向性生长调控的根系构型是如何介导小麦对干旱胁迫的适应。除了根向性生长，根系的发育过程也参与了对植物根系构型的调控，并决定植物对干旱胁迫的适应能力，因此，本文进一步综述了在干旱胁迫条件下小麦如何通过调控根系发育来改变根系形态，包括增加根长、调控侧根数量和根毛密度等，来增强小麦对土壤水分的吸收和对干旱环境的适应；同时，系统总结了干旱胁迫条件下参与调控作物（尤其是小麦）根系发育的相关基因。此外，根系作为植物地下部分，其构型的解析一直是本领域研究难点，阻碍了对根系结构与植物耐旱性关系的进一步解析，因此，本文也归纳了目前可用于小麦根系二维结构和三维结构表型分析的技术。这些技术可测量和分析小麦根系的长度、密度、生长方向和形态等参数，为深入理解根系构型与小麦抗旱性关系提供技术支撑。最后，展望了改良根系结构在小麦抗旱育种中的应用前景，并对如何挖掘更多潜在的小麦根系构型调控基因，及解析相关基因的调控机理进行了讨论。综上所述，小麦根系结构与小麦抗旱性关系密切，随着测序和分析技术的不断发展，以及小麦根系结构调控机制研究的不断深入，为未来培育抗旱小麦新品种提供了新的手段和策略。

高粱是世界第五大粮食作物，可作为食用、饲用、酿造用和生物能源用。高粱遗传转化技术是高粱功能基因组学研究中必不可少的重要工具，同时，也可作为传统育种方法的重要补充。本文对近年来高粱遗传转化的研究进展进行总结，分析高粱遗传转化中存在的难题，并提出进一步的解决策略，以期为高粱遗传转化技术的进一步改良提供参考。通过对近年来50余篇高粱组织培养和遗传转化文献进行归纳总结。介绍用于遗传转化的高粱基因型、外植体来源、再生体系构建等方面的研究现状，对比电穿孔法、花粉管通道法、基因枪法和农杆菌介导法4种高粱遗传转化常用方法的优劣，总结遗传转化载体主要组成部分启动子、目的基因、选择标记基因和报告基因对转化效率的影响，阐述高粱遗传转化的应用现状，分析高粱遗传转化技术存在的主要瓶颈问题，研究对策措施。高粱基因型对组织培养有很大影响，以P898012和Tx430最为常用。基因枪法和农杆菌介导法是最常用的高粱遗传转化方法，且农杆菌介导法的优势逐渐显现。在载体构建中，CaMV35S启动子和ubi1启动子最为常用，抗生素抗性基因（nptII、hpt）、除草剂抗性基因（bar）和养分同化基因为常用的三大类选择标记基因。随着高粱遗传转化技术及CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术的不断发展，一些重要农艺性状基因被成功转入高粱。但基因型依赖性强、组织培养周期长、遗传转化稳定性差是限制高粱遗传转化的主要瓶颈，通过引入形态发生调节因子，直接进行体细胞发生，缩短了组织培养周期，提高了转化效率，扩大了外植体来源，高粱遗传转化技术取得重大突破。通过引入形态发生调节因子，采用切-浸-芽（CDB）递送系统等方式可进一步改良高粱遗传转化技术，结合CRISPR/Cas9基因编辑技术的应用，必将为高粱分子育种及相关基因功能鉴定提供重要的技术支撑。

【目的】 畜禽养殖业是重要的温室气体排放源，我国是生猪养殖大国，科学评估生猪养殖系统碳足迹，能够为畜牧业深入推进减排降碳提供参考借鉴。【方法】 本文中从碳足迹评估模型、评估方法和主要排放源三方面对国内外生猪养殖系统碳足迹评估研究现状进行梳理，围绕系统边界、排放源、核算方法以及单位选择等因素深入分析了评估结果差异性的成因，解析了饲料生产、粪污处理等环节对评估结果的影响。【结果】 目前国外对生猪养殖生产全生命周期的碳足迹评估形成了较为成熟的评估模型。每生产1 kg功能单位的猪肉碳足迹为2.2—10.3 kg CO_2-eq。各研究中，不同评估方法会对评估结果产生较大影响。划定不同的系统边界、采用不同的功能单位，均会导致碳足迹评估结果出现差异。同时，在相同系统边界内，核算的排放源不同、同一排放源选取的参数不同，或者选择不同的分配方法也会影响评估结果。在生猪养殖生产系统中，饲料生产是对生猪生产系统碳足迹贡献最大的环节，占比为49%—83%。粪便管理环节的排放仅次于饲料生产环节，占比为12%—41%。【结论】 为了使我国生猪养殖系统的碳足迹评估更加精准和广泛，应开展针对中国不同区域不同养殖模式下温室气体排放关键参数的监测，根据我国生猪养殖系统发展现状建立适合本国国情的碳足迹评估数据库，统一评估方法，规范评估要求，创建符合地区实践的评估模型，为我国生猪养殖产业的可持续发展提供数据参考。

小麦条锈病是中国重要的流行性真菌病害，严重威胁国家粮食安全。通过持续应用抗病品种和植保措施，小麦条锈病在中国得到了较好的控制。然而，随着全球气候变化、栽培制度的变革、育种方法技术的改进、产量水平的提高及条锈菌群体结构和毒性频率的不断变异，有必要对新时期小麦抗条锈病基因育种利用现状进行科学评估，以期为广谱持久多抗小麦品种的培育提供依据。本文通过对近年来中国西南、西北和黄淮主产区小麦品种（系）的条锈病抗性进行系统的抗病鉴定、遗传分析和抗条锈病基因分子标记的定位和检测，总结了中国小麦育种中主要抗条锈病基因的利用情况，对中国小麦抗条锈病基因发掘与种质创新、小麦育种中利用的主要抗条锈病基因、新时期抗条锈病基因利用的策略、小麦育种中抗条锈病基因选择和鉴定等进行了论述，并对新时期小麦抗条锈病育种发展方向进行了展望。

穗发芽是禾本科作物籽粒在收获前于高湿环境下的穗上发芽现象，严重影响小麦的产量与品质。种子休眠水平是影响小麦穗发芽抗性的主要因素，而往往驯化作物的籽粒休眠水平低，导致栽培小麦普遍比其野生祖先种更易发生穗发芽。小麦穗发芽主要受外源环境（温度、湿度等）和内源植物激素（GAs、ABA、IAA、MeJA、ET、BR）的调控。已鉴定出一批抗穗发芽材料，并克隆了一系列调控穗发芽抗性的关键基因，如PM19、MFT、MKK3、Myb10-3D、Vp1等。通过分子标记辅助选择、人工合成小麦和CRISPR/Cas9基因编辑技术，已成功创制了抗穗发芽小麦新材料。本文综述了小麦穗发芽抗性的遗传机制及抗性育种研究的最新进展，未来仍需继续挖掘关键穗发芽抗性基因，以生物育种的方法培育抗穗发芽小麦新品种。

【目的】穗长在决定小麦穗的构造和产量潜力方面具有重要作用。挖掘具有育种利用价值的小麦穗长数量性状位点（quantitative trait loci，QTL），并解析其遗传效应，为分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以自然突变体msf和川农16构建的198份F₆代重组自交系（recombinant inbred lines，RIL）群体（MC群体）作为研究材料，于2020—2021和2021—2022年生长季，在四川温江区、崇州市和雅安市（2021WJ、2022WJ、2021CZ、2022CZ和2021YA）进行试验，对5个环境下的穗长进行表型鉴定。利用基于16K SNP芯片构建的高质量遗传连锁图谱对穗长性状位点进行定位。另外，根据穗长主效QTL侧翼标记的基因型分析主效位点对产量相关性状的遗传效应，从而评估其对产量提升的潜力。【结果】共鉴定到14个控制穗长发育的QTL，主要分布在1A（1个）、1B（1个）、2B（1个）、3D（3个）、4A（1个）、4D（2个）、5A（1个）、5B（1个）、7A（1个）、7B（1个）和7D（1个）染色体。其中，QSl.sau.1A在4个环境及最佳线性无偏预测（best linear unbiased prediction，BLUP）值中被检测到，可解释6.46%—20.12%的表型变异率，定位于1A染色体侧翼标记1A_1208254—1A_10060497间，被视为主效QTL。QSl.sau.1A的正效应位点来源于亲本msf。在多环境QTL分析结果中也检测到QSl.sau.1A，表明其受环境影响较小，为主效且稳定表达的QTL。QSl.sau.1A的效应在2个具有不同遗传背景的验证群体中得到进一步验证。除旗叶长无显著变化以外，携带QSl.sau.1A正效应位点株系的每穗籽粒数（12.68%）、每穗粒重（14.99%）、千粒重（5.79%）、旗叶宽（2.94%）和小穗数（1.48%）显著增加，花期（0.61%）显著提前，而株高（-6.47%）和有效分蘖数（-36.11%）显著减少。【结论】在1A染色体定位到1个主效且稳定的穗长位点。QSl.sau.1A正效应位点显著提高穗粒数、穗粒重、千粒重和小穗数，具有一定的育种价值。

【目的】条锈病是威胁小麦安全生产的重要真菌病害，了解国内外育种材料抗性水平和抗病基因的分布，发掘新的抗性资源，为提高抗病基因利用效率提供依据。【方法】利用中国当前条锈菌优势生理小种CYR33和CYR34对153份国内外小麦育种材料进行苗期抗性鉴定，于2018—2019、2019—2020和2020—2021年，在湖北鄂州，利用这两个小种对供试材料进行成株期抗性鉴定；结合已知抗性基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18、Yr26、Yr29和YrSP等功能标记或紧密连锁分子标记进行基因型检测。【结果】苗期结果显示，10份材料对CYR33表现免疫（反应型IT为0），包括7份国内材料（即山农28、漯麦163、石麦13、中意6号、郯麦98-2、中麦175和泰山21）和3份国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）材料（CIM-53、CIM-60和CIM-71）；仅2份国内材料在苗期对CYR34小种表现免疫（郯麦98-1和山农102）。此外，成株期条锈病田间鉴定显示，64份材料在田间3年均表现出稳定抗性（最终严重度≤5%），包括7份国内材料和57份CIMMYT材料。利用抗病基因功能标记或紧密连锁分子标记检测显示，153份材料中携带Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr29和YrSP抗性基因的材料分别有31、23、73、2、4、50和2份，未检测到含有Yr5和Yr15的材料。综合苗期和成株期表型，仅CIM-53对2个生理小种在苗期和成株期均表现为免疫（IT=0，严重度为0），分子标记检测显示，该材料可能含有已知抗病基因Yr17和Yr29。【结论】国内外153份小麦种质对当前条锈菌流行生理小种的抗性主要以成株抗性为主，其中国内小麦品种主要携带Yr9、Yr10和Yr26抗性基因，而CIMMYT小麦品系则携带Yr17、Yr18和Yr29为主，表明通过聚合1—2个非免疫苗期抗性基因和2—3个成株抗性基因，在成株期多个环境条件下均表现出近免疫抗性水平，是CIMMYT小麦品系保持持久抗性的主要原因。亟待广泛挖掘抗源，发掘新的抗病基因，充分利用现代生物技术手段快速培育具有持久抗性且农艺性状优良的小麦新品种，进一步提高中国麦区条锈病整体抗性水平。

【目的】 挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】 采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network，WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，鉴定与抗旱和复水相关的ZmPAL基因。利用生物信息学方法对编码PAL的基因进行全基因组分析。运用实时荧光定量PCR（quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR）检测ZmPAL基因在干旱处理条件下的表达情况，以及ZmPAL5在不同自交系间的表达特性和在不同组织中的表达模式。最后，利用遗传转化分析ZmPAL5在玉米中的抗旱功能，并借助CRISPR/Cas9技术对PAL5同源基因进行缺失型拟南芥突变体的抗旱性分析。【结果】 鉴定了19个玉米ZmPAL基因，其中6个基因聚集在第5染色体上，其编码蛋白多为亲水性酸性蛋白，且PAL家族基因的进化相对保守。ZmPAL基因启动子区域含有大量与激素和非生物应激响应相关的顺式作用元件。确定了6个核心基因，其中4个基因在干旱处理后显著上调表达。尤其是ZmPAL5在干旱胁迫后表达量增加了8.57倍。在干旱胁迫和复水处理条件下，发现抗旱自交系郑8713中ZmPAL5的表达水平显著高于旱敏感自交系B73。同时，ZmPAL5是一个组成型表达基因，在幼茎中表现出高水平的表达。过表达ZmPAL5玉米在干旱胁迫下生长良好，其相对含水量、木质素、叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量，以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性分别是野生型的1.52、1.49、1.47、1.43、1.44、1.41、1.53、1.41和1.35倍，但丙二醛含量是野生型的0.65倍。PAL5缺失型拟南芥突变体对干旱敏感。在干旱胁迫下，其生理生化指标与过表达ZmPAL5玉米的指标变化趋势相反。【结论】 筛选出6个响应干旱胁迫的核心基因（ZmPAL3、ZmPAL5、ZmPAL6、ZmPAL8、ZmPAL11和ZmPAL13），其中，ZmPAL5的表达量与抗旱性呈正相关。ZmPAL5通过影响渗透调节物质含量和抗氧化酶活性正向调节植物的抗旱性和恢复能力。

【目的】明确小麦和豌豆填闲对白菜幼苗生长和土壤微生物群落结构的影响，为麦、豆填闲减轻十字花科蔬菜的连作障碍提供理论依据和技术支撑。【方法】分别以白菜和白菜连作土为供试材料和供试土壤，设置小麦填闲（W）、箭筈豌豆填闲（P）及小麦和豌豆混合填闲（WP）3个填闲处理，以不填闲作物为对照（CK），分析不同填闲处理对白菜幼苗生长的影响，并利用实时荧光定量PCR（qPCR）和Illumina MiSeq技术，探究小麦和豌豆填闲对白菜根际土壤微生物群落的影响，通过Spearman相关性分析，找出与白菜幼苗生长相关的关键微生物类群，再通过环境因子关联性分析，探明土壤化学性质的变化对土壤微生物群落结构的影响。【结果】与对照相比，3种填闲处理均促进了白菜的生长，降低了土壤EC值，混合填闲处理显著降低了土壤速效钾含量，小麦填闲处理提高了土壤pH。qPCR结果表明，填闲处理对土壤总细菌丰度没有产生显著影响，但显著增加了土壤总真菌的丰度，豌豆填闲处理及小麦和豌豆混合填闲处理显著降低了芽孢杆菌和假单胞菌的丰度。Illumina MiSeq结果发现，在属水平上，填闲处理均显著增加了TM7a的相对丰度，但降低了Leptolyngbya_EcFYyyy-00、瓶毛壳属（Lophotrichus）、无茎真菌属（Acaulium）、Sodiomyces的相对丰度；小麦和豌豆混合填闲处理显著增加了鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和马赛菌属（Massilia）的相对丰度，显著降低了镰刀菌属（Fusarium）的相对丰度。基于Spearman的相关性分析表明，鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、TM7a、马赛菌属（Massilia）和芽单胞菌属（Gemmatimonas）与白菜生长呈显著正相关，Leptolyngbya_EcFYyyy-00、无茎真菌属（Acaulium）、瓶毛壳属（Lophotrichus）、Sodiomyces和镰刀菌属（Fusarium）与白菜生长呈显著负相关。填闲也改变了细菌和真菌的多样性指数，豌豆填闲处理降低了土壤细菌香农指数和逆辛普森指数，降低了真菌香农指数，增加了逆辛普森指数；小麦填闲处理和混合填闲处理增加了真菌香农指数，降低了逆辛普森指数。PCoA分析表明土壤微生物群落结构差异显著。土壤EC值是显著影响土壤微生物群落结构的土壤环境因子。【结论】填闲处理均能促进白菜幼苗生长，其中以小麦和豌豆混合填闲对白菜幼苗的促生效果最好。填闲处理增加了潜在促生菌鞘氨醇单胞菌属、TM7a、马赛菌等属的相对丰度，混合填闲处理显著降低了Leptolyngbya_EcFYyyy-00和镰刀菌属的相对丰度，增加了潜在生防菌毛壳菌的相对丰度。

【目的】了解中国小麦条锈病西北重要越夏菌源区甘肃陇东和陇南近20年育成小麦品种（系）中抗条锈病基因的利用情况，为陇南小麦条锈病遗传多样性控制，持久抗病品种的培育和可持续绿色健康生态农业奠定基础。【方法】于2019—2020年和2020—2021年种植季对117份冬小麦品种（系）甘肃清水县和四川郫都区进行成株期抗条锈病鉴定，2021年分别用条锈菌CYR33和CYR34对117份品种（系）进行苗期抗条锈病鉴定，并利用分子标记对15个抗条锈病基因进行检测。【结果】田间成株期对条锈菌主要流行致病性混合小种抗病的品种（系）占29.1%，其中，25.6%为陇南区域品种（系），3.4%为陇东区域品种（系），另有25.6%陇南区域感病品种（系）表现慢病性（严重度<20%）。有70.1%品种（系）苗期对CYR33表现抗病，其中，57.3%为陇南区域品种（系），12.8%为陇东区域品种（系）；仅6.0%品种（系）苗期对CYR34具有抗病性，为陇南区域的兰天131等7个品种（系）。苗期和成株期抗病品种（系）以2010年后育成的兰天、中梁、天选、兰航选系列品种为主。分子标记检测结合系谱分析，发现抗条锈病基因Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41、Yr46、YrZH22和YrZH84在所有检测品种（系）中的频率分别为49.6%、1.7%、12.8%、7.7%、12.8%、20.5%、10.3%、34.2%、2.6%、16.2%、15.4%和27.4%，且多以基因聚合体形式存在于品种（系）中，62.4%品种（系）中聚合了2—5个抗条锈病基因，YrZH84、YrZH22和Yr17中的一个或多个基因与其他抗条锈病基因聚合后，品种（系）的条锈病抗性明显高于其他基因组合。此外，在陇南菌源区，以种植小麦为主的山旱地区域（条锈菌越夏区）所推广的品种（系）中，含有Yr10、Yr17、Yr18、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41和Yr46的频率较高，越冬区（川水地）推广品种（系）中主要有Yr26、Yr30、YrZH22和YrZH84，越夏区和越冬区品种（系）的抗性遗传背景差异明显，且越夏区品种（系）含有的抗病基因类型多样性高于越冬区。【结论】在越夏菌源区甘肃陇南、陇东的品种（系）中，抗条锈病基因分布频率、抗病基因类型及数量均有明显提高，避免了品种抗病遗传背景单一化问题，实现了品种（系）中的抗病基因较为复杂多样，部分品种的抗病性保持时间长，表明陇南地区利用小麦品种遗传多样性控制条锈病策略的实施已初显成效。

Bt毒素是源于苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）的具有特殊杀虫功能的大分子蛋白，其制剂和转基因作物已广泛用于害虫防治，产生了巨大的经济和社会生态效益。围绕Bt毒素挖掘和提升其应用价值是持续研究的热点，特别是随着Bt毒素结构功能和作用机制日趋明晰，为其功能修饰和创新应用创造了条件，相关研究蓬勃发展，成效显著。大量研究表明，采用定点突变、结构域替换或融合以及抗独特型抗体模拟等策略，是理性设计活性更高、稳定性更强、杀虫谱更广、非靶标生物安全性更高甚至是可用于害虫抗药性治理的有别于母体Bt毒素的突变体、结构杂合体乃至功能效应物抗体等新型杀虫蛋白的有效手段；此外，采用催化毒素活化、驱动毒素靶向受体结合、促进毒素表达以及同源或异源杀虫材料复配或共表达的协同促效等创新增效策略，也是助推Bt毒素应用价值的重要手段。本文总结了Bt毒素结构功能和作用机制，梳理了基于Bt毒素功能修饰的突变体、结构杂合体以及功能效应物抗体等新型杀虫蛋白理性设计和基于Bt毒素功能增效的创新应用策略等相关研究进展，并结合作者团队在模拟Bt毒素杀虫功能效应物抗体靶向设计研发方面的最新成果，探讨了基于Bt毒素的杀虫蛋白理性设计与创新应用策略未来发展动向及潜在可行捷径，为相关研究提供较为全面的最新有价值的文献资料和启发思路。

【目的】冠层活性是反映作物生长发育的重要指标，发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系，为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑。【方法】以166份国内外小麦品种为材料，将其种植于河南安阳和安徽濉溪，结合已构建的包含326 570个来源于小麦90K和660K SNP芯片标记的高密度整合物理图谱，对苗期和花后10 d归一化植被指数（NDVI-S和NDVI-10）及花后10 d旗叶叶绿素含量（Chl-10）进行关联分析，并与前期利用相同材料得到的产量相关性状结果进行比较。【结果】NDVI-S、NDVI-10和Chl-10在基因型、环境及基因型×环境互作间变异方差均达极显著（P<0.01）差异，广义遗传力（h2 b）分别为0.81、0.81和0.91。分别检测到13、12和15个与NDVI-S、NDVI-10和Chl-10显著相关的位点，其中，有12、11和12个为新位点，5个位点与2个以上性状有关。166份小麦品种含有NDVI-S、NDVI-10和Chl-10优异等位基因数变幅分别为4-11、3-11和4-12，且随着优异等位基因数目增加其对应表型值呈递增趋势。NDVI-S与千粒重、粒长和粒宽显著正相关（P<0.01）;Chl-10与产量和旗叶宽显著正相关（P<0.01），与单位面积穗数、株高和穗下节长显著负相关（P<0.01）。检测到7个同时与产量和冠层活性相关的多效性位点。【结论】NDVI-S可用于品种产量性状的选择，检测到的稳定位点和多效性位点可在开发标记后用于育种材料的检测。

【目的】干旱与半干旱地区的水肥资源贫乏，而小麦不同基因型间的磷效率差异很大，因此，鉴选耐低磷种质、挖掘磷代谢遗传位点有助于小麦的遗传改良。【方法】以282份山西小麦品种为材料，在正常磷（0.2 mmol·L^-1）、中度低磷（0.1 mmol·L^-1）和低磷胁迫（0.01 mmol·L^-1）3个磷浓度条件下对苗期根部鲜重、茎叶部鲜重、植株鲜重、根部干重、茎叶部干重、植株干重，最大根长、总根长、根表面积、根体积、根直径和根尖数共12个形态指标进行考查，运用主成分分析、隶属函数分析及聚类分析等方法综合评价苗期不同品种的耐低磷特性，在此基础上，分析苗期性状演变趋势及生物量分配等特征，并利用全基因组关联分析挖掘小麦耐低磷位点。【结果】苗期不同性状对低磷的响应程度不同，磷浓度降低导致生物量分配策略发生变化，与根部生长情况比较，地上部生长受磷浓度变化影响小；磷浓度降低会抑制地上部生长，地上部干重和鲜重显著降低，而低磷促进了根系生长，根部干重和鲜重、最大根长、总根长、根体积和根尖数等指标显著增加。根据耐低磷综合D值与形态指标相关分析发现最大根长和根直径可作为苗期耐低磷的筛选指标，D值聚类分析筛选到晋麦46、晋麦61、有芒大红茎、红秃麦、红和尚、白壳红、白线麦、火烧头和白山麦共9份耐低磷品种。性状演变分析发现品种耐低磷能力没有受到直接选择。耐低磷能力随年代变化先降后升，2010年之前品种耐低磷能力呈下降趋势，2010年后品种耐低磷能力有所提升。关联分析检测到8个R ²>10%的稳定位点，其中，1A_545074550、2B_489279799、6A_166899658和6A_273060644未见报道。【结论】苗期最大根长和根直径可作为苗期耐低磷的筛选指标。通过综合评价山西小麦苗期耐低磷能力，筛选到9份耐低磷品种。在1A、2B和6A染色体上检测到4个与耐低磷相关的新位点。

近年来，我国食用植物油自给率不到31%，进口依赖度高。油菜是唯一的冬季油料作物，适宜种植区域广泛，是我国重要的食用植物油来源。扩种油菜是保障国家食用油安全的重要举措。充分利用南方双季稻区冬闲田，推广“稻-稻-油”三熟制生产模式是扩种油菜的重要途径。适宜“稻-稻-油”生产模式的区域主要分布在我国湖南、江西、广西和湖北等省的双季稻区，约有187万hm²的潜力面积。根据温光资源条件，3个适宜区域即温光资源宽松区、温光资源紧平衡区和温光资源约束区均要求油菜品种生育期在180 d左右，10月中下旬播种，4月中下旬收获，才能适宜南方双季稻接茬。从2013年到2022年国家油菜品种试验情况来看，共有75个油菜新品种参加早熟组试验，平均生育期为169.3—185.3 d，平均单产1 635.90—2 228.55 kg·hm^-2，其中，有22个品种增产显著。截至2023年5月底，登记生育期在190 d以内，适宜在“稻-稻-油”模式区域种植的短生育期冬油菜品种共有72个，均为甘蓝型双低油菜品种，以杂交品种为主。在品种推广应用上，经相关省份调查，阳光131、丰油730、沣油320、沣油847、赣油杂906、圣光127、湘油420、景油69、沣油112、华油杂652、赣油杂1009等11个品种在“稻-稻-油”生产区有较大的推广应用面积，在2022年的推广面积均为135 hm²以上。现有品种的生育期能够基本满足温光资源宽松区的要求，但在温光资源紧平衡区和约束区生育期仍然偏长。聚焦油菜扩种增产增效，未来还需要强化政策资金保障，组织开展短生育期冬油菜品种培育联合攻关，提高温光资源宽松区品种的产量，缩短温光资源紧平衡区和约束区品种的生育期。同时，还需加强短生育期油菜品种良种良法配套技术的研究与推广，做好早稻、晚稻和油菜品种的搭配，从完善农业社会化服务、扩展油菜种植农业保险、增加油菜种植资金补贴等方面入手，保障农民收益，提高农民“稻-稻-油”模式生产积极性。

【目的】挖掘控制棉籽大小性状相关的遗传位点和相关基因，为研究棉籽大小性状形成的分子机理奠定基础。【方法】以陆地棉构建的含有300个家系的重组自交系（recombinant inbred line，RIL）群体为研究对象，对4个环境的棉籽籽指、面积、周长、长度、宽度、长宽比、圆度7个性状进行表型鉴定，利用液相芯片对RIL群体进行基因分型，得到的高质量单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）位点和表型数据进行全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS），挖掘控制棉籽大小相关性状的数量性状遗传位点（quantitative trait nucleotides，QTN），对数量性状遗传位点进行遗传效应分析，筛选候选基因。【结果】7个棉籽大小相关性状在4个环境中均表现为连续正态分布，且具有明显的表型变异，变异系数的范围为1.82%-10.70%，性状的影响基本表现为基因型>环境>基因型×环境，适用于GWAS分析。相关分析表明，籽指与面积、周长、长度、宽度显著相关，长宽比与圆度显著相关，表明可能存在一因多效位点。利用3VmrMLM模型进行全基因组关联分析，共定位到47个与棉籽大小性状相关的数量遗传位点。A07染色体上共定位到11个数量遗传位点，其中，A07：71993462、A07：72067994和A07：72198802的位点物理位置接近，在4个环境中稳定存在，与棉籽籽指、面积、周长、长度和宽度关。这3个数量遗传位点位于A07染色体71.99-72.87 Mb区间，标记间R²的平均值>0.8（P<0.001），呈现较大的连锁不平衡。遗传效应分析发现，该区段存在2种单倍型，在棉籽大小的相关性状中，单倍型Ⅱ与单倍型Ⅰ差异性显著，表明该位点直接影响棉籽大小性状，可用于分子标记辅助选择。利用TM-1转录组数据对区间内的基因进行表达模式分析，发现Gh_A07G1767在棉籽发育阶段优势表达，Gh_A07G1766在棉籽发育阶段特异性表达，推测其在棉籽生长发育过程中发挥重要的作用。【结论】鉴定了47个QTN，筛选了2个与棉籽发育相关的候选基因。

【目的】综合运用不同抗旱评价指标，筛选大豆优异抗旱种质，发掘重要抗旱基因，为大豆抗旱分子育种提供理论基础。【方法】利用188份大豆种质资源，于2018、2019、2020和2021年测定正常供水和干旱胁迫下的单株荚数、单株生物量和单株产量，利用抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数等参数鉴定大豆种质的抗旱性，通过全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）检测与大豆抗旱参数显著相关的SNP（single nucleotide polymorphisms）标记，并结合干旱胁迫下大豆幼苗叶片基因表达谱分析，筛选抗旱候选基因。【结果】188份大豆种质资源的抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数存在广泛变异，分别利用逐级分类法将供试材料划分为5个等级。其中，辽豆15、辽豆69、辽豆14、金杖子黄豆、中黄606、科新3号、Koreane 4等7份种质在不同评价方法中均被鉴定为一级抗旱。对抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数进行GWAS分析，共定位到15个显著关联的SNP位点能够在多环境下稳定表达，这些位点对表型变异的贡献率为12.46%—25.60%。在显著SNP位点上、下游各200 kb区间内共有注释基因226个。通过对抗旱品种辽豆14和干旱敏感型品种辽豆21在干旱胁迫下进行转录组测序和实时荧光定量PCR分析，鉴定出32个注释基因受干旱胁迫诱导显著差异表达。其中，Glyma.02G182900、Glyma.04G012400、Glyma.06G258900、Glyma.15G100900、Glyma.01G172600、Glyma.04G012300、Glyma.01G172200和Glyma.04G010300等8个候选基因分别编码钙依赖性蛋白激酶、通用应激蛋白A、G型凝集素S受体样丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、蛋白磷酸酶2C、异黄酮还原酶、异黄酮还原酶同源物、生长素蛋白和bZIP转录因子。【结论】综合运用不同抗旱参数，在188份大豆种质资源中筛选出7份抗旱种质资源，鉴定了15个与抗旱参数显著关联的SNP位点，并鉴定出抗旱候选基因8个。

【目的】籼粳亚种间杂交F₁的育性问题严重阻碍了亚种间杂种优势的利用，探究籼粳杂种不育的遗传机理，挖掘新的籼粳杂种不育调控基因，为促进籼粳杂种结实率遗传改良提供理论依据。【方法】粳稻品种Sasanishiki和籼稻品种Habataki杂交后，采用单粒传法自交10代，获得包含95个株系的稳定遗传重组自交系（RIL），基于Illumina平台，对双亲和RIL进行高通量测序，在全基因组水平分析RIL中Habataki血缘的分布与比例，进而鉴定偏分离区域作为潜在的籼粳杂种不育位点。同时，剖析“全球3000份水稻核心种质资源重测序计划”中典型籼粳稻基因组变异数据，对群体水平进一步验证并趋近目标育性基因区域。最终通过序列比对锁定籼粳杂种不育候选基因。应用CRISPR基因编辑技术进行定点基因敲除，对目标基因进行功能验证。【结果】Habataki和Sasanishiki的杂交F₁在穗数、每穗粒数和千粒重上体现出明显的杂种优势，但其结实率显著降低，I₂-KI镜检发现F₁花粉育性显著降低。RIL的全基因组高通量测序在第1、3、5、6、7和12染色体上检测到明显的偏分离，即该区域的基因型趋向于籼稻Habataki。通过序列比对，进一步确定已知育性基因Sc、S5和HSA1为第3、6和12染色体上偏分离区域的目标基因。应用CRISPR基因编辑技术敲除Habataki中Sc-Haba-3的多拷贝，成功改善了其与Sasanishiki杂交F₁的花粉育性和结实率，说明该基因可独立行使功能。同时，在第1染色体的偏分离区域发现Habataki和Sasanishiki之间存在复杂的结构性变异，Sasanishiki基因组中一段24.7 kb包含4个预测基因的片段在Habataki中被一段64.8 kb包含10个预测基因的片段取代，此结构性变异可能参与籼粳杂种育性的调控。【结论】检测到多个籼粳杂种不育相关位点，应用CRISPR基因编辑技术敲除Habataki中Sc的多拷贝成功改善其杂种F₁育性，确定其为水稻亚种间育性改良的目标基因。同时锁定了第1染色体Sd区域的目标基因。

【目的】研究水杨酸（SA）引发对低温下水稻种子萌发活力的影响及生理响应，揭示SA引发对脱落酸（ABA）和赤霉素（GA）代谢途径相关基因以及细胞壁松弛基因的诱导模式，为水稻种子低温萌发研究提供理论依据。【方法】以籼型三系杂交水稻泰丰优208种子为材料，通过种子引发处理，分析SA对种子低温萌发活力及生理的影响，并通过qRT-PCR技术分析ABA、GA和扩展蛋白基因响应SA引发的表达模式。【结果】低温（15 ℃）显著推迟水稻种子萌发进程。在低温下萌发1 d种子中，其内源SA浓度是常温（28 ℃）下的1.7倍；但对于5 d的幼苗而言，低温下的SA浓度仅为常温下浓度的0.6%。SA引发可有效提高种子在低温下的萌发活力，尤其以2 000 μmol·L^-1 SA效果最为显著，该浓度显著提高了低温下种子的发芽指数、活力指数、芽长、根长、鲜重和干重，其中活力指数分别为未引发种子（CK1）和水引发种子（CK2）的3和2倍。在生理指标方面，SA引发提高了低温萌发过程中种子的可溶性糖、脯氨酸以及活性氧含量，增加了总淀粉酶、β-淀粉酶、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性，降低了丙二醛（MDA）含量。与CK1相比，2 000 μmol·L^-1 SA引发将种子ABA含量降低了79%，同时将IAA和GA₁含量增加了32.2%和2.66倍。在基因表达方面，对于2 000 μmol·L^-1 SA引发的种子，ABA合成基因OsNCED2和OsNCED3的表达量分别比CK1降低了94.26%和90.24%；而ABA分解基因OsABA8’ox2和OsABA8’ox3的表达量分别为CK1的5.9和3.9倍。与CK1相比，SA引发显著上调了GA合成基因OsCPS1、OsKAO和OsGA20ox1的表达量，并显著下调GA分解基因OsGA2ox2和OsGA2ox6的表达量。在几个候选的细胞壁松弛因子扩展蛋白基因中，除了OsEXPB11外，其余几个同源基因均在一定程度上被引发而上调表达。与CK1相比，2 000 μmol·L^-1 SA引发分别使OsEXPA2、OsEXPB4和OsEXPB6的表达量上调12.2、5.9和6.1倍。【结论】SA引发可显著缓解低温对于水稻种子萌发和幼苗生长的影响。可能是由于SA提高SOD、CAT等抗氧化酶活性，降低MDA的产生，增加可溶性糖和脯氨酸的含量，进而增强种子和幼苗对于低温的耐受能力。另一方面，SA引发通过降低种子内源ABA含量，增加GA₁含量，增强总淀粉酶和β-淀粉酶活性，促进细胞壁松弛相关基因的表达，从而促进低温下的种子萌发和幼苗生长。

【目的】 AGL16是棉花MADS-box基因家族中一个重要的转录负调控因子，在抵御干旱和盐胁迫过程中发挥着重要作用。利用病毒介导的基因编辑技术（virus-induced gene editing，VIGE）筛选靶向敲除棉花GhAGL16的sgRNAs，并验证这些sgRNAs的特异性，为定向创制棉花agl16突变体奠定重要基础。【方法】 根据在棉花YZ-1中A亚组和D亚组上实际克隆GhAGL16的基因组序列，预测了3个能靶向敲除GhAGL16的sgRNAs；基于棉花叶皱缩病毒（cotton leaf crumple virus，CLCrV）介导的VIGE系统，构建3个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体；利用qPCR检测Cas9超表达（Cas9 over-expression，Cas9-OE）植株中Cas9的表达量，确定Cas9是否稳定遗传表达；将3个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体分别转化Cas9-OE棉花子叶，并通过PCR/RE方法检测3个靶点的突变情况；利用生物信息学方法分析3个GhAGL16-sgRNAs的二级结构；对突变植株进行Hi-TOM高通量测序，明确基因编辑效率。同时，对转化GhAGL16-sgRNA2的突变植株进行脱靶率鉴定，检测基因编辑的特异性。【结果】 成功构建了3个能同时靶向敲除GhAGL16-A亚组和GhAGL16-D亚组序列的sgRNAs。对不同Cas9-OE植株中Cas9表达量检测结果表明，Cas9在不同Cas9-OE棉株中稳定表达。用3个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体转化Cas9-OE棉花子叶，PCR/RE突变检测结果表明，GhAGL16-sgRNA2可有效用于GhAGL16的靶向敲除，在棉花A亚组和D亚组靶位点上出现了不同碱基缺失的突变类型，而GhAGL16-sgRNA1和GhAGL16-sgRNA3是2个无效sgRNA。3个GhAGL16-sgRNAs的二级结构分析结果表明，GhAGL16-sgRNA1和GhAGL16-sgRNA3可能存在引导序列容易与其他序列发生配对并且不易解链的现象，干扰了引导序列对目标位点的识别，导致sgRNA无效。进一步量化GhAGL16-sgRNA2对GhAGL16的编辑效率，对每一株转化CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNA2的Cas9-OE植株突变检测结果表明，在转化的9株Cas9-OE植株中有6株发生了突变，突变效率为66.67%。此外，Hi-TOM高通量测序结果表明，GhAGL16-sgRNA2对GhAGL16的编辑效率为13.69%—54.42%。脱靶率鉴定结果表明，预测的4个潜在脱靶位点都没有发现脱靶现象，说明GhAGL16-sgRNA2不仅具有高效的基因编辑效率，而且具有专一的基因编辑特异性。【结论】 利用CLCrV介导的VIGE系统转化Cas9-OE棉花筛选获得1个能高效敲除GhAGL16的sgRNA，为定向创制棉花agl16突变体提供了理想的sgRNA。

【目的】分析山西省冬小麦种质资源的遗传多样性演变规律，为山西省小麦育种的亲本选配和品种选育提供更丰富多样的原始亲本材料。【方法】以山西省冬小麦323份地方品种和105份育成品种为自然群体，利用55K SNP芯片对428份自然群体进行全基因组扫描，分析品种间的遗传多样性、遗传结构、主成分、遗传聚类及亲缘关系。【结果】SNP位点在21条染色体上的分布范围为329—1 639个，平均值为1 152个；7个部分同源群中的分布范围为2 154—3 852个，平均值约为3 456个；基因组的分布规律为：B基因组>A基因组>D基因组；基因组注释多态性标记，在基因间区分布最多，约占50%，分析表明，SNP位点在21条染色体、7个同源群和3个基因组上均有覆盖，但分布各异，多态性比率为45.60%。整个群体的平均观测杂合度（0.0185）均低于平均期望杂合度（0.4992），整个自然群体的香农-威纳指数和多态性信息含量的变化幅度不大。对比自然群体多样性各参数，发现群体的遗传多样性不高，育成品种的遗传多样性比地方品种略高。群体结构分析将群体分为2个类群，第Ⅰ类群307份材料，以地方品种为主；第Ⅱ类群121份材料，以育成品种为主。主成分和聚类分析均将自然群体分为5个类群，第Ⅰ类群品种间的遗传距离平均值为0.21831，变幅为0.00127—0.72461；第Ⅱ类群品种间的遗传距离平均值为0.14619，变幅为0.00038—0.76489；第Ⅲ类群品种间的遗传距离平均值为0.16521，变幅为0.00049—0.43033；第Ⅳ类群品种间的遗传距离平均值为0.17643，变幅为0.00118—0.60496；第Ⅴ类群品种间的遗传距离平均值为0.12039，变幅为0.00042—0.37032，可见，山西省冬小麦品种间的遗传距离变异幅度较大，但平均遗传距离值较低，聚类分群明显，类群中部分品种的遗传关系较近。经对比，第Ⅰ类群和第Ⅳ类群的平均遗传距离均要高于第Ⅱ类群、第Ⅲ类群和第Ⅴ类群，第Ⅰ类群和第Ⅳ类群的遗传距离变幅大于第Ⅲ类群和第Ⅴ类群，可知，育成品种的遗传距离普遍大于地方品种。【结论】利用55K SNP芯片对山西省冬小麦种质资源进行遗传多样性分析，明确了山西省冬小麦育成品种和地方品种在基因组层面上的遗传多样性分布特点，育成品种通过外源基因的导入有利于品种的遗传多样性提高，地方品种的遗传多样性相对较低，同时，极少数品种的亲缘关系呈两极分化，在后续利用时应合理地区分利用。

【目的】采用双螺杆挤压工艺，以杏鲍菇粉和米粉为原料生产杏鲍菇挤压米产品，并分析产品的预测血糖指数，为开发营养全面、血糖生成指数低的食用菌挤压米产品提供技术支持。【方法】测定20%、40%、60%杏鲍菇粉添加量的挤压米蛋白质、粗纤维、氨基酸、脂肪等基本成分的含量;通过RVA快速粘度分析仪、旋转流变仪对不同杏鲍菇粉添加量的混合粉糊化特性、流变特性进行分析;通过扫描电镜、色度计、质构分析仪并结合体外消化和感官评价对不同添加量的杏鲍菇挤压米的内部结构、颜色、质构特性、淀粉水解率、预测血糖指数（pGI）、感官评分进行分析。【结果】与空白挤压米相比，杏鲍菇粉的添加使杏鲍菇挤压米的蛋白质、粗纤维、氨基酸含量显著增加，20%、40%、60%杏鲍菇粉添加使蛋白质含量分别增加了71.84%、70.19%、96.70%，粗纤维含量分别增加了14.22%、28.88%、49.81%，总氨基酸含量分别增加了40.98%、58.96%、66.03%。随着杏鲍菇粉添加量的增加，混合粉体系的糊化特性和流变特性均呈降低趋势，峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值、回生值逐渐减小，储能模量（G′）和损耗模量（G″）逐渐降低，典型弱凝胶，弹性占比大，其中20%的杏鲍菇粉添加量最接近米粉的粉质参数。通过扫描电镜发现，与空白挤压米相比，杏鲍菇挤压米横截面孔隙随着杏鲍菇粉添加量的增加而增多，结构紧密程度降低，其中20%的杏鲍菇挤压米结构紧密，裂痕少。杏鲍菇挤压米L^*、b^*值显著减小，a^*先增加后减小;蒸煮过后的吸水率、蒸煮损失率随着杏鲍菇粉添加量的增加而增加，膨胀率影响不显著，20%杏鲍菇挤压米的蒸煮特性在添加组中最好。挤压米饭的硬度、弹性、胶着度、咀嚼性随杏鲍菇粉添加量的增加而增加，粘聚性、回复性先减小后增加;淀粉的消化率、快速消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）、预测血糖指数（pGI）也随着杏鲍菇粉添加量的增加而增加，但均低于普通大米和空白挤压米;而抗性淀粉（RS）的含量均大于其他两组，且随杏鲍菇粉添加量的增加而增加，20%杏鲍菇挤压米预测血糖指数（pGI）值最低（60.18），相较于普通大米降低了20.60，而且其抗性淀粉（RS）含量最高;感官评价结果显示，杏鲍菇挤压米饭外观结构、适口性、滋味、冷饭质地及综合评分随着杏鲍菇粉添加量的增加而降低，气味评分则是先减小后增加，从得分来看，20%的杏鲍菇挤压米是66.75分，最容易被消费者所接受。【结论】20%的杏鲍菇挤压米营养丰富，质构指标适中，预测血糖指数（pGI）60.18，为中血糖生成指数（GI）食品，口感味道良好。添加杏鲍菇粉使挤压米的营养价值显著提高，具有较好的食用品质。

【目的】明确高产小麦品种间籽粒氮含量差异及其与产量形成和氮磷钾养分吸收、转移及分配的关系，为旱地高产高氮含量的优质小麦品种选育和小麦丰产优质绿色生产的养分管理提供依据。【方法】于2017—2022年，以14个产量相近、籽粒氮含量差异显著的高产小麦品种为供试材料，在陕西黄土高原旱地连续5年开展田间试验，研究小麦籽粒氮含量差异及其与产量、产量三要素和各器官氮磷钾养分含量的关系，并分析高产高籽粒氮含量小麦品种的生物量累积、产量构成和氮磷钾吸收、转移及分配对施肥的响应。【结果】小麦品种的籽粒氮含量与千粒重显著正相关，籽粒千粒重每增加1.0 g，籽粒氮含量增加0.3 g·kg^-1。高产小麦品种间籽粒氮含量差异显著，高氮品种籽粒含氮量平均为24.9 g·kg^-1，比低氮品种（21.5 g·kg^-1）高16%。高产高氮品种产量、生物量和穗数在施氮和施磷后增加幅度均高于低氮品种。高产高氮小麦品种籽粒含磷量和茎叶含钾量在不同施肥条件下均高于低氮品种，籽粒和地上部氮磷钾吸收量在施氮和施磷后增幅均高于低氮品种。高产高氮品种颖壳向籽粒转移氮的能力高于低氮品种，茎叶向籽粒和颖壳转移钾的能力却低于低氮品种，施氮后茎叶向籽粒和颖壳转移钾的能力大幅下降。施氮、磷和钾均有利于提高高产高氮小麦品种地上部向茎叶的钾素分配。【结论】高产小麦品种间籽粒氮含量存在显著差异，其中高籽粒氮含量品种的千粒重、籽粒含磷量和茎叶含钾量较高，茎叶向籽粒和颖壳转移钾的能力低，籽粒和地上部氮磷钾吸收量对施氮和施磷响应更敏感。因此，在高产的基础上，选育高籽粒氮含量的优质小麦品种，应关注高千粒重、磷向籽粒和钾素向茎叶转移分配能力强的材料，在生产中应注意磷钾与氮的协同供应，以提高小麦籽粒氮含量。

【目的】甘蔗褐锈病是由黑顶柄锈菌（Puccinia melanocephala H. Sydow & P. Sydow）引起的最具破坏性的真菌病害之一，能造成蔗糖分降低10%—36%，严重威胁甘蔗产业发展。已有研究揭示抗褐锈病主效基因定位于Bru1区域，克隆其关键候选基因，并进行功能研究，为选育抗褐锈病甘蔗新品种提供重要的候选基因资源。【方法】利用PacBio SequelⅡ测序平台获得甘蔗栽培品种ROC22的contig水平基因组信息，鉴定到抗褐锈病Bru1区域，对其进行基因注释和克隆，分析其组织特异性和抗、感褐锈病甘蔗品种中的表达模式及其在烟草叶片的亚细胞定位和瞬时表达。【结果】基于Bru1位点区域紧密连锁的标记R12H16和9O20-F4，从该区域中注释到33个基因，结合典型抗病基因结构域，共筛选获得5个候选抗病基因，分别为Brrg99、Brrg103、Brrg108、Brrg115和Brrg116。以甘蔗栽培品种ROC22的cDNA为模板，克隆获得Brrg116的全长序列729 bp，编码242个氨基酸残基。将该基因序列分别比对甘蔗热带种和割手密种及二倍体近缘种高粱的基因组数据库，发现其与热带种和割手密种的同源基因序列相似性很高，达到98%以上，而与高粱的相似性为93.77%。系统进化树揭示该基因起源甘蔗割手密种。实时荧光定量PCR检测表明，Brrg116在甘蔗栽培品种的多个组织中组成型表达，尤其是在+1叶中的表达量最高，是蔗芽的9.8倍；在褐锈病菌侵染抗、感甘蔗栽培品种的6和72 h时，呈现显著差异表达。亚细胞定位结果显示，该基因编码蛋白定位于细胞膜上。在本氏烟（Nicotiana benthamiana）叶片中瞬时过表达Brrg116，其后接种茄病镰刀菌蓝色变种，二氨基联苯胺法（3,3′-diaminobenzidine，DAB）染色逐渐加深，超敏反应相关基因、水杨酸信号和乙烯信号途径中的相关基因持续上调表达。【结论】Brrg116在甘蔗不同组织中组成型表达，且在受褐锈病菌侵染的抗病甘蔗栽培品种中呈现快速的诱导表达。此外，过表达Brrg116引发水杨酸和乙烯等激素信号通路产生防御响应，推测该基因可能在提高植物的抗病性方面发挥重要调控作用。

【目的】 干旱是全球范围影响玉米生产的最主要胁迫因素之一。解析抗旱性的遗传基础与分子机制为玉米的抗旱改良提供依据。【方法】 利用代表性玉米自交系，以叶片相对含水量和散粉-吐丝间隔为指标开展田间抗旱性精准鉴定。筛选2个抗旱性极端差异的自交系，开展基因组重测序分析和转座子插入鉴定；利用全基因组重亚硫酸盐测序（WGBS）方法分析不同水分处理下叶片和根系组织的DNA甲基化水平；同时利用转录组测序方法对相同样品的基因表达进行分析；通过比较分析获得2个材料间的转座子插入缺失变异、差异甲基化区域和差异表达基因，并综合分析这三者间的相关关系。针对前期克隆的玉米抗旱基因ZCN7，分析该基因区域转座子插入缺失变异介导的DNA甲基化和基因表达变化情况。【结果】 在田间干旱处理下，自交系H082183的叶片相对含水量和散粉-吐丝间隔均与正常处理没有显著差异，而旅28在所有试验材料中表现最低的叶片相对含水量和最大的散粉-吐丝间隔。利用H082183和旅28这两个抗旱性极端差异的玉米自交系开展基因组重测序和转座子插入分析，分别检测到333 754和333 296个转座子插入，其中，有89 954个转座子插入在2个自交系间具有多态性。基因组DNA甲基化分析表明，转座子、内含子和启动子区域较外显子和非编码区呈现较高的CG和CHG甲基化水平，经差异甲基化分析，在2个自交系间共检测到41 352个差异甲基化区域，其中60%的差异甲基化区域位于转座子插入缺失变异的上下游5 kb范围内。基因表达水平与基因的CG和CHG甲基化水平负相关，在2个自交系干旱下的叶片和根系中分别鉴定到4 196和3 500个差异表达基因，其中19.5%和19.7%与差异甲基化区域关联。通过对抗旱相关基因ZCN7的研究，发现该基因34 kb区间内的3个LTR类转座子插入，造成自交系旅28在干旱和正常处理下的CG和CHG甲基化显著高于抗旱自交系H082183，并且H082183中ZCN7表达量也显著高于旅28。【结论】 揭示了转座子介导的表观遗传调控在玉米响应干旱胁迫中的重要作用，进一步扩展了转座子变异和DNA甲基化调控抗旱基因ZCN7表达的分子机制。

【目的】对玉米1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶ACO基因家族进行全基因组鉴定，分析其在玉米不同器官和不同发育时期以及响应外源激素和病菌侵染中的表达模式，为明确玉米ACO基因家族功能打下基础。【方法】利用生物信息学方法，在玉米B73自交系基因组中鉴定ACO，对其基因结构、蛋白质理化性质、家族成员间的亲缘关系以及保守基序进行分析，利用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantitative PCR，qRT-PCR）技术分析ZmACO基因家族的表达模式。【结果】除ZmACO11外，ZmACO家族成员均具有Fe²⁺离子结合位点和底物抗坏血酸结合位点。系统发育分析显示，ZmACO2与ScACO在同一分支，亲缘关系较近，Bootstrap值达98。基因表达分析表明，ZmACO2、5、9、15、20、35在各发育时期均活跃表达，且在叶片中呈优势表达，因此选择上述6个基因进行下一步检测。喷施乙烯利后，上述6个基因的表达均有所波动，其中ZmACO2的表达量受影响较大，变化幅度在8倍左右。在乙烯利处理的0—24 h内这6个基因的表达量存在波动，但在处理后24 h，6个基因的表达量均接近0。水杨酸处理后，ZmACO5的表达量受影响较大，变化倍数在2倍左右。其他基因的表达量在处理后24 h均接近0。ZmACO9、35在3—12 h的表达量存在波动，ZmACO2、15、20表达量呈下调趋势。在响应生物胁迫方面，接种玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）后，ZmACO5、9的表达量变化幅度最大，在接种后第10天，这两个基因的表达量分别升至对照组的50和60倍。接种玉米小斑病菌（Cochlibolus heterostrophus）后，ZmACO5的表达量变化幅度较大，变化倍数在40—90倍。接种立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）后，ZmACO5、35表达量变化幅度最大，在病菌接种的第3天达到200倍。【结论】ZmACO2、5、20、35在玉米生长发育过程中表达变化最活跃；施加外源乙烯利和水杨酸可以对ZmACO的表达水平造成显著影响。病菌侵染玉米后ZmACO的表达水平产生显著变化，与生物胁迫应答关系密切。

【目的】干旱是限制小麦生产最主要的逆境因子之一。挖掘、鉴定优异抗旱新种质、克隆抗旱新基因，以期丰富我国小麦抗旱遗传基础，为小麦抗旱遗传改良提供材料。【方法】以198份从国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）引进的抗旱种质为材料，采用PEG-6000模拟干旱方法，通过调查苗期干旱和正常条件下的地上部鲜重、地下部鲜重、生物量和根冠比4个性状，鉴定、评价其抗旱性，结合660K SNP芯片对其抗旱性进行全基因组关联分析，发掘抗旱性相关染色体区间及关联位点，结合干旱胁迫下根等多组织的表达量数据，筛选抗旱性相关基因，最后以强抗旱性品系IR214和干旱敏感品系IR36为材料，利用qRT-PCR方法对候选基因进行验证，并分析关键候选基因的优异单倍型。【结果】干旱胁迫下，小麦的生长发育受到显著抑制，各性状表型均显著低于正常对照，不同小麦品系间也表现出显著差异，4个性状在2种处理下均呈现正态分布，变异系数为0.363—0.760，多样性指数为0.310—0.400；基于加权隶属函数值（D值）综合评价各个品种的抗旱性，发现品系IR214的D值最大，为0.851，其次为IR92、IR213、IR235和IR218等，它们可作为新的优异抗旱种质；在此基础上，通过全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS），共检测到102个与4个性状抗旱系数显著关联的SNP位点，表型变异解释率范围为1.07%—38.70%，其中，与地上部鲜重相关的位点60个、地下部鲜重相关位点1个、生物量相关位点36个以及根冠比相关位点5个；基于基因组注释信息，筛选到31个抗旱相关基因，结合根等不同组织的RNA-seq数据，筛选出4个抗旱候选基因，对差异表达的候选基因进行qRT-PCR验证，鉴定到2个关键抗旱候选基因；最后，分析候选基因的单倍型效应，发现TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点，2种基因型在抗旱性状上具有显著差异，是潜在的功能位点。【结论】共检测到102个与苗期抗旱性显著关联的位点，筛选出TraesCS5B02G053500和TraesCS6A02G048600 2个关键候选基因，TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点是潜在的抗旱性功能位点。

【目的】农业生态系统增温潜势是影响全球气候变化的重要部分。本研究通过田间试验明确施用生物炭和秸秆还田对农田增温潜势的影响，以期为减缓气候变化和农业废弃物资源化利用提供理论依据。【方法】在山东省桓台县农业生态系统试验站的冬小麦-夏玉米轮作农田中开展了3年田间定位试验，试验共设置4个处理：① 对照（CK）；② 施用生物炭9.0 t·hm^-2·a^-1（C）；③ 全量秸秆还田（S）；④秸秆还田配施9.0 t·hm^-2·a^-1生物炭（CS）。4个处理均施等量的氮磷钾化肥，其中氮肥为尿素，用量为200 kg·hm^-2·a^-1，磷肥为过磷酸钙，用量为55 kg·hm^-2·a^-1，钾肥为硫酸钾，用量为40 kg·hm^-2·a^-1。采用静态暗箱-气相色谱法测定各处理温室气体（CO₂、N₂O和CH₄）的排放通量并计算净全球增温潜势（NGWP）和温室气体排放强度（GHGI），分析连续施用生物炭和秸秆还田对农田温室气体排放及增温潜势的影响。【结果】（1）综合3年的温室气体排放情况，与CK处理相比，S和CS处理的年平均生态呼吸排放量（Re）分别增加了47.8%和67.9%（P<0.05）；C处理的年平均N₂O累积排放量降低了20.3%（P<0.05），而S和CS处理的N₂O年平均累积排放量分别增加了23.6%和41.4%（P<0.05）。（2）与CK处理相比，C、S和CS处理的土壤有机碳年平均变化量（ΔSOC）均有显著增加，其中CS处理增幅最大，增加了150.6%（P<0.05）。与第1年相比，C、S和CS处理第3年的ΔSOC均有显著增加（P<0.05），分别增加了21.7%、20.8%和17.8%。各处理的NGWP和GHGI均存在显著差异，与CK相比，C、S和CS处理的年平均NGWP分别降低了163.5%、171.7%和273.0%（P<0.05），与第1年相比，C、S和CS处理第3年的NGWP均有显著降低（P<0.05），分别降低了73.4%、58.8%和54.7%。与CK相比，C、S和CS处理的年平均GHGI分别降低了236.2%、253.3%和388.9%（P<0.05），C、S和CS处理第3年的GHGI较第1年分别降低了126.3%、98.2%和108.6%（P<0.05）。就产量而言，C、S和CS处理的作物产量保持相对稳定，有轻微增长，但与CK相比无显著差异。【结论】与单施化肥相比，在施化肥的基础上添加生物炭、秸秆还田、秸秆还田配施生物炭的措施均能够在不影响作物产量的前提下抑制增温潜势，其中秸秆还田配施生物炭能够最大程度地降低农田增温潜势，因此秸秆还田配施生物炭是增加农田固碳、缓解气候变化的一项有效措施。

【目的】14-羟基芸苔素甾醇相比其他芸苔素甾醇类化合物，生物活性提高50%以上，探明14-羟基芸苔素甾醇对油菜种子和包衣药剂的影响，对建立高效新型油菜种子处理技术，促进油菜绿色高产高效生产具有十分重要的意义。【方法】以14-羟基芸苔素甾醇调节剂与包衣杀虫剂处理甘蓝型中熟冬油菜品种（阳光2009）和短生育期早熟品种（阳光131）种子，调查种子发芽、苗期生长量、产量和抗虫性等性状，分析不同环境、品种、植物生长调节剂之间的互作效应。【结果】14-羟基芸苔素甾醇调节剂处理种子后，在不同主产区，不同品种油菜受不同拌种处理的影响不一致，早熟油菜发芽受拌种处理影响不显著，而中熟油菜呈极显著差异。0.0075 mg·L^-1的14-羟基芸苔素甾醇比芸苔素内酯具有更强的生物活性，0.015 mg·L^-1的14-羟基芸苔素甾醇与芸苔素内酯差异不显著，0.0075和0.015 mg·L^-1的芸苔素内酯分别平均增产5.19%和8.15%，0.0075和0.015 mg·L^-1的14-羟基芸苔素甾醇分别平均增产11.98%和5.50%。14-羟基芸苔素甾醇调节剂与噻虫胺（种卫士）和噻虫嗪（苗得意）等包衣剂复配对油菜苗期生长均具有显著促进作用，独立使用种卫士和苗得意分别增产4.7%和4.6%，0.0075和0.015 mg·L^-1的14-羟基芸苔素甾醇与种卫士复配分别增产6.8%和3.3%，与苗得意复配分别增产3.5%和8.2%。抗虫性试验表明，添加植物生长调节剂不会影响噻虫嗪类种衣剂的防虫效果。【结论】14-羟基芸苔素甾醇调节剂拌种对早期油菜生长具有积极促进作用，能显著提高油菜生长速度和产量。为适应不同产区、品种的互作效应，需要针对性地利用调节剂优化种子处理技术，推动我国油菜产量显著提升。

【目的】在世界气候变化加剧和气象灾害频发的背景下，探究气象因素对玉米单产的重要性并准确预测玉米单产对于促进农业生产和田间管理具有重要意义。本文旨在量化分析玉米各生育阶段气象因素对单产的重要性并建立高精度、高可靠性的玉米气象单产堆栈集成学习估测模型来预测单产。【方法】利用HP滤波法和移动平均法确定各县域趋势单产模型并分离出各县气象单产。采用轻量级梯度提升机（LightGBM）、Bagging和Stacking 3种集成学习方法，通过对中国12个省份596个县级行政区域和气象观测站跨度34年的日度气象数据和玉米产量数据进行分析，建立3种基于不同集成学习框架（LightGBM、Bagging和Stacking）的玉米气象单产预测模型。【结果】适用HP滤波法作为趋势单产模型的县域主要集中在陕西、河南、江苏和安徽地区。相较于HP滤波法，更多县域适用于移动平均法，且多数县域R ²分布于0.8以上。基于5年滑动预测和模型精度评价指标，3种模型对玉米单产的平均绝对百分比误差（MAPE）指标均低于6%。Stacking模型MAPE值达到4.60%，预测精度高，泛化性强。结果表明玉米气象单产堆栈集成学习预测模型（Stacking）具有更高精度和更强鲁棒性，并能有效利用各基学习器特点与优势，提升预测精度，是根据气象因素预测玉米单产的最优模型。此外，基于12省玉米生育阶段27个气象因素的随机森林特征重要性评分对玉米单产的定量分析，对作物监测和田间管理有借鉴和参考意义。【结论】3种集成学习方法，尤其是堆栈集成学习模型（Stacking）预测效果能够详细反映出玉米单产的时空分布变化情况。基于气象因素的玉米单产堆栈集成学习模型可为田间管理和精准预测玉米单产提供新方法。

【目的】干旱是限制全球小麦生产的主要环境因素，培育抗旱品种是全球小麦育种面临的核心挑战。春小麦作为短生育期小麦品种，为国家粮食安全和种植结构提供了重要保障，确定春小麦材料的抗旱性，为选育抗旱稳产新品种提供依据。【方法】为了解春小麦品种（系）的苗期抗旱性，以来自10个不同地区的244份春小麦品种（系）为试验材料，利用控制含水量法进行苗期干旱胁迫，于三叶期选择长势均匀一致的幼苗，测定最大根长（MRL）、第一叶长（FLL），第一叶宽（FLW）、胚芽鞘长（CL）、地上部鲜重（SFW）和地下部鲜重（RFW）等13个苗期指标，通过描述统计法、隶属函数法、主成分分析、聚类分析和相关性分析等方法对各春小麦品种（系）的抗旱性进行综合评价。【结果】春小麦品种（系）之间的耐旱性表现出丰富的变异，干旱处理条件下，所测定性状的变异系数为2.1%—32.9%，对照组变异系数范围为1.0%—29.3%；与对照相比，干旱处理条件下的胚芽鞘长度、根干重、鲜重根冠比和干重根冠比均不同程度增加。主成分分析将原13个指标归纳为5个主成分，贡献率达79.6%，根据各主成分特征向量和各性状指标的抗旱系数，计算出综合抗旱系数D值，并对D值进行聚类分析，将供试材料分为5个亚群，据此筛选出根部生物量（地下部鲜重和干重）作为苗期抗旱性鉴定的有效综合指标。将苗期指标抗旱系数与田间相关农艺性状进行相关性分析，发现苗期胚芽鞘长、第一叶长和成熟期旗叶长、株高、穗长、小穗数和籽粒长呈极显著正相关性，苗期整株生物量与籽粒千粒重呈极显著正相关。【结论】筛选出高抗旱春小麦品种22份，明确了根部生物量（地下部鲜重和干重）可作为苗期抗旱性鉴定的有效综合指标。

【目的】小麦在收获季节若遇连续的阴雨天气，将会导致籽粒萌动，甚至发芽，从而影响小麦的产量和品质。将正常小麦与发芽小麦以不同比例混合、制粉，评价其对加工成品的烘焙/蒸煮品质的影响，探讨利用轻微程度芽麦的可能性，为减少粮食损失提供参考。【方法】基于郑麦583（郑583）和科成麦6号（科6）制备含芽麦比例分别为30%、50%和100%的混合小麦。以降落值、沉降值、干面筋含量、湿面筋含量、面团形成时间和面团稳定时间评估混合小麦面粉的劣化程度；从感官评分及品质参数综合评估混合小麦面粉制作的面包、饺子皮、馒头、海绵蛋糕、面条和饼干的烘焙或蒸煮特性。【结果】随着芽麦占比的增加（30%、50%和100%），郑583面粉的面团形成时间呈先增加再降低的趋势，面团稳定时间逐渐降低；但科6的2个参数变化趋势均为先降低再增加，最后降低；2个品种面粉的降落数值、湿面筋含量、干面筋含量和沉降值指标均呈逐渐降低的趋势。郑583馒头的比容先增加后降低，科6馒头的比容逐渐降低；郑583海绵蛋糕的比容逐渐增加，科6海绵蛋糕的比容保持不变。2个品种的面包比容、饼干面积、面条蒸煮损失、饺子汤浑浊参数（A*）均呈相同的梯度变化。与郑583和科6的对照（无芽麦）相比，100%芽麦占比的郑583、科6的面包比容分别降低11.33%和17.44%，饼干面积分别增加24.10%和7.49%，面条蒸煮损失率分别增加29.85%和9.69%，饺子汤A*值分别增加8.93%和13.32%。当芽麦占比为30%时，2个品种所制作的面包、馒头和饺子皮均出现显著劣化，郑583面条也出现显著劣化；当芽麦占比达到50%时，2个品种的海绵蛋糕和饼干出现显著劣化；当芽麦占比达100%时，科6的面条也表现为显著劣化。【结论】发芽小麦严重影响面包、饺子皮、馒头、海绵蛋糕、面条和饼干的蒸煮或烘焙特性。不同品种小麦受影响也有差异，但是总体趋势一致。当发芽程度较轻时，对饼干和蛋糕的加工品质影响较小。

【目的】 抽穗期是影响水稻（Oryza sativa L.）区域适应性和产量的关键性状。鉴定早抽穗期基因对于丰富和完善水稻抽穗期调控网络，为品种适应性改良提供重要信息。【方法】 以早抽穗的染色体片段代换系CL33和晚抽穗的受体亲本93-11为研究材料，对其主要农艺性状进行调查分析；构建2个极早抽穗和极晚抽穗的DNA混合池；对其进行全基因组重测序和BSA-Seq分析定位抽穗期关联的区域，开发该区域内InDel标记进行精细定位，对定位区间进行基因预测和候选基因分析，确定LOC_Os08g07740为目标候选基因；随后对该基因进行克隆和等位基因分析。此外，还利用生物信息学软件对LOC_Os08g07740上下游约40 kb范围内的基因组数据进行分析，确定该基因在Indica、Japonica和O. rufipogon 3个水稻亚群间的遗传和系统进化关系。【结果】 在南宁自然长日照和自然短日照条件下，CL33的抽穗期均比受体亲本93-11短20—25 d；此外，在自然长日照条件下，CL33植株除了穗长变短和每穗粒数减少之外，其他农艺性状与93-11无显著差异。遗传分析表明，CL33早抽穗性状受1对隐性基因控制。该基因被精细定位于水稻第8染色体短臂PSM8-6与PSM8-8标记间约100 kb区间内，该区域内有15个预测的候选基因。其中，ORF13（LOC_Os08g07740）与已知抽穗期基因DTH8/Ghd8等位；通过对ORF13基因的测序及序列比对，该基因全长888 bp，无内含子，编码295个氨基酸；与受体亲本93-11相比，CL33中的LOC_Os08g07740在第535—536位碱基和第820—821位碱基之间分别有6 bp的插入和9 bp的缺失，导致编码的氨基酸序列改变。因此，确定其为目标候选基因，暂命名为OsEHD8。进化分析表明，LOC_Os08g07740内，相较于O. rufipogon，Indica和Japonica的遗传多样性显著下降，其中，Indica减少了62.53%，Japonica减少了53.76%，而Indica和Japonica之间的差异不显著。该基因共有13个单倍型，其中Hap_2单倍型可能是3个亚群共同的祖先，不同的单倍型可能由于地理隔离或环境差异被分别固定在Indica和Japonica亚群内，以上结果表明，LOC_Os08g07740在3个亚群中经历了定向选择。【结论】 OsEHD8是DTH8/Ghd8的功能性等位基因，在自然长日照和短日照条件下均促进水稻提前抽穗。此外，携带OsEHD8的染色体片段代换系CL33在自然长日照条件下，除了穗长变短和每穗粒数减少之外，其他农艺性状与受体亲本93-11均无显著差异。

【目的】淀粉是小麦籽粒的主要成分，在加工过程中起着重要作用。而淀粉的糊化特性则是评估其品质的重要指标。深入研究淀粉糊化特性的遗传变异，为提升小麦的品质提供依据。【方法】通过对205份冬小麦品种（系）的糊化温度、峰值时间、峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、衰减值和回生值7个淀粉糊化性状进行表型测定，利用90K芯片进行全基因组关联分析，并对挖掘出的稳定且显著的位点进行单倍型分析。【结果】糊化温度等7个性状在不同环境间均表现出丰富的变异，衰减值的变异系数最大（29.31%—31.14%）。各性状在基因型、环境、基因型×环境间均呈现出极显著差异，广义遗传力为0.69—0.86。通过全基因组关联分析，共发现198个位点，这些位点与7个性状呈现出显著的关联，分布在除6D染色体外的其他20个连锁群。在2个及2个以上的环境中均稳定存在的位点有58个，涉及糊化温度（10个）、峰值时间（5个）、峰值黏度（12个）、低谷黏度（10个）、最终黏度（7个）、衰减值（4个）和回生值（10个）等所有7个性状，能解释遗传变异的5.54%—22.21%，发现新位点有21个。通过对多环境下存在且表型贡献率高的多效应位点进行单倍型分析，位于4A染色体的Kukri_c17417_407位点发掘到与峰值黏度和衰减值等性状显著相关的Hap1（占比66.84%）、Hap2（16.84%）、Hap3（9.70%）和Hap4（6.63%）等4个单倍型，其中，Hap2是高峰值黏度和高衰减值单倍型（P<0.0001）。含有单倍型Hap2的品种（系）在不同生态区中分布频率由高到低为黄淮冬麦区>国外品种>西南冬麦区>长江中下游冬麦区>北部冬麦区。有11个位点为一因多效位点，其中，最终黏度、回生值、峰值时间和低谷黏度等性状相关联的多效应位点均有3个。对位于1B、2A、3A、3B、4A、4B、5B和6B上的Jagger_c4026_328等11个稳定遗传的位点进行候选基因的挖掘，筛选到11个可能与小麦淀粉糊化性状相关的候选基因。【结论】RVA参数具有较高的遗传力，不同环境间的小麦淀粉RVA参数均表现较大差异。检测到58个与淀粉糊化性状显著关联的稳定位点，在4A染色体鉴定到与峰值黏度和衰减值等性状显著相关的4个不同单倍型，筛选出11个与淀粉糊化相关的候选基因，可为分子标记辅助优质小麦育种提供帮助。

【目的】基因工程是柑橘品种改良的一种重要手段。本研究基于枳根消减文库中主要乳胶蛋白基因PtMLP1片段，克隆根特异启动子序列，为研究外源基因在柑橘根组织的特异表达奠定基础。【方法】同源克隆PtMLP1及启动子序列。利用ExPASy、PSIPRED、SWISS-MODEL等在线软件对PtMLP1编码蛋白的理化特征、二级结构和三级结构进行生物信息学分析，利用PlantCARE数据库对PtMLP1启动子的顺式作用元件进行预测。实时荧光定量PCR法对PtMLP1在不同树龄枳根和叶中的表达进行分析。构建PtMLP1启动子与GUS标记基因的融合载体，利用根癌农杆菌转化法转化枳上胚轴，GUS染色观察标记基因的表达部位。【结果】枳PtMLP1含2个外显子和1个内含子，开放阅读框长471 bp。PtMLP1蛋白由156个氨基酸组成，分子量17.63 kDa，等电点5.49，含Bet v I功能域。其二级结构含3个α-螺旋和7个β-折叠，三级结构包含一个保守疏水基结合位点和一个富含甘氨酸的回环结构。5′端1 666 bp的上游调控序列不仅有TATA-box、CAAT-box等启动子结构的核心元件，还具有多个根组织特异表达元件，以及TGACG-motif、P-box和ABRE等激素应答相关的顺式作用元件。3′端非翻译区具有加尾信号AATAAA。该基因在1月龄苗、6月龄苗、20年生成年枳根中的表达量分别是叶中的46.34、74.82、110.25倍。构建启动子的融合表达载体pBI121-ProPtMLP1::GUS，获得枳转基因植株。PtMLP1启动子驱动GUS在转基因枳幼苗根中特异表达，GUS在3个转基因枳株系的根中表达量分别为叶中表达量的124.78、11.53和7.76倍。【结论】获得柑橘主要乳胶蛋白PtMLP1及启动子序列，该启动子可驱动标记基因在柑橘根组织特异表达。

【目的】水稻是世界性的粮食作物，其籽粒形态直接影响水稻的最终产量和营养品质，进而影响其经济价值。此外，水稻花发育与籽粒形态又具有复杂的相关性，探究新的水稻花发育调控基因及其分子调控机制可以为培育籽粒更大、更饱满的水稻品种奠定基础。【方法】在利用甲基磺酸乙酯（ethyl methyl sulfonate，EMS）诱变西大1B（籼稻保持系）得到的突变体库中鉴定到一个颖壳和浆片发育异常且矮化的突变体abnormal hull 1（ah1）；观察并统计野生型和突变体的农艺性状；选取各个时期的小穗，对突变体的组织学、形态学变化进行分析；采用ah1和籼稻温敏不育系56S构建F₂分离群体，并将其用于遗传分析和基因定位；提取野生型和突变体的幼穗RNA并将其反转录为cDNA，对花发育调控基因和ABA合成关键基因的表达量进行RT-qPCR分析。【结果】农艺性状分析表明，突变体ah1各节间的大幅缩短直接导致其矮化；同时，突变体的小穗畸形严重，结实率极低。组织学和形态学分析发现，ah1小穗主要表现为内外稃、浆片和雄蕊等花器官发生了不同程度的退化，部分严重的小穗出现了花器官特征和花分生组织确定性的改变，且伴随大面积的白化，根据其退化程度的不同可分为一般和严重2种类型。遗传分析发现分离群体中野生型和突变体的比值为3﹕1，表明ah1突变性状受1个隐性基因控制。AH1定位于第1染色体上的分子标记RM6716和RM128之间，物理距离近8 Mb，对突变体进行重测序分析后发现该区间内的LOC_Os01g53450和LOC_Os01g51860在野生型和突变体之间出现了变异，因此，将这两个基因暂定为候选基因。RT-qPCR分析表明，在突变体幼穗早期发育过程中，各花器官发育调控基因的表达量发生了显著的变化；同时，ABA合成关键基因OsNCED1/OsNCED2/OsNCED3/OsNCED4/OsNCED5的表达严重受阻。【结论】AH1对于维持水稻内外稃等花器官的形态建成起到至关重要的作用，将LOC_Os01g53450和LOC_Os01g51860暂定为候选基因。

【目的】叶面积指数（leaf area index，LAI）是表征作物长势、光合、蒸腾的重要指标。论文旨在研究不同生育期、多生育期无人机多光谱数据棉花LAI估测模型，明确不同生育期间棉花LAI估测模型变化规律，为实时掌握棉花长势并因地制宜进行田间科学管理提供依据。【方法】利用大疆精灵4多光谱无人机获取棉花现蕾期、初花期、结铃期、吐絮期多光谱图像和RGB图像。选用归一化差植被指数（NDVI）、绿度归一化差植被指数（GNDVI）、归一化差红边指数（NDRE）、叶片叶绿素指数（LCI）、优化的土壤调节植被指数（OSAVI）5种多光谱指数和修正红绿植被指数（MGRVI）、红绿植被指数（GRVI）、绿叶指数（GLA）、超红指数（EXR）、大气阻抗植被指数（VARI）5种颜色指数分别建立棉花各生育期及棉花生长多生育期数据集合，结合打孔法获取地面LAI实测数据，使用机器学习算法中偏最小二乘（PLSR）、岭回归（RR）、随机森林（RF）、支持向量机（SVM）、神经网络（BP）构建棉花LAI预测模型。【结果】覆膜棉花LAI随着生育期的变化呈现先增长后下降的趋势，现蕾期、初花期、结铃期内侧棉花叶面积指数均值均显著大于外侧（P<0.05）；选择的指数在各时期彼此间均呈显著相关（P<0.05），总体而言，多光谱指数与颜色指数间的相关性随着生育期的进行而呈现下降趋势，选择的指数在各时期均与棉花LAI相关性显著（P<0.05），多光谱指数相关系数介于0.35—0.85，颜色指数相关系数介于0.49—0.71，相关系数绝对值较大的指数多为多光谱指数，颜色指数与棉花LAI的相关系数绝对值较小；估测模型性能结果显示棉花各生育期模型中多光谱指数优于颜色指数，且各指数模型预测性能随着生育期的变化呈现一定规律性，NDVI是预测棉花LAI的最优指数。从模型结果上看，RF模型和BP模型在各生育期下获得了较高的估计精度。初花期LAI反演模型精度最高，最优模型验证集R²为0.809，MAE为0.288，NRMSE为0.120。多生育期最优模型验证集R²为0.386，MAE为0.700，NRMSE为0.198。【结论】棉花内外侧LAI在现蕾期、初花期、结铃期存在显著差异。在各生育期中，RF和BP模型是预测棉花LAI较优模型。NDVI在各指数中表现最好，是预测棉花LAI的最优指数。多生育期模型效果较单生育期明显下降，最优指数为GNDVI，最优模型为BP。本研究中预测棉花LAI的最优窗口期是初花期。研究结果可为无人机遥感监测棉花LAI提供理论依据和技术支持。