全球人口的持续增长和气候变化给粮食供给带来了严峻挑战，粮食安全问题因此愈发突出。为了满足不断增长的人口对粮食的需求，提升作物产量并增强其对环境的适应性已成为农业领域的重要目标。在此背景下，基因组学被视为加速作物育种进程的重要手段。通过深入挖掘和利用作物优异功能基因信息，不仅能有效提高作物产量，还能增强其抗逆性和适应性，为保障全球粮食安全和实现农业可持续发展提供有力支撑。然而，传统的单一参考基因组往往无法全面反映作物在驯化和改良过程中所累积的所有基因组变异，导致研究者对功能基因及其调控网络的认识存在局限。随着高通量测序技术的不断发展，基因组学研究开始迈入泛基因组学时代。通过整合多个高质量基因组，构建涵盖物种基因序列全集的泛基因组，能精准地鉴定包括单核苷酸多态性（SNPs）及结构变异（SVs）在内的多种遗传变异，全面地捕获物种在不同品种、亚种及野生亲缘种中广泛存在的遗传多样性，为系统挖掘优异功能基因提供更完善的分析框架。通过结合多组学数据（如转录组、蛋白质组、表观组等），泛基因组研究能在更精细的水平上挖掘优异功能基因，进而为分子育种提供更具针对性和准确性的基因靶标。同时，借助CRISPR-Cas9等基因编辑技术，可进一步对重要基因位点进行定向改造，剔除影响作物生长的不利性状或强化其对环境胁迫的抗性，从而为培育兼具高产、优质和抗逆特性的新一代作物品种奠定坚实基础。本文阐述了目前泛基因组的主要构建方法及展现形式的研究进展，并系统地梳理了作物泛基因组的发展及其在育种改良中的应用，深入探讨了泛基因组在未来作物育种中面临的挑战，对如何更好地应用泛基因组进行作物遗传改良进行了讨论，为未来精准分子育种改良提供了新的思路和策略。

【目的】 小麦是中国乃至世界最重要的口粮之一，随着全球性的气候变化，高温成为限制小麦安全生产的主要逆境因素。筛选、鉴定优异耐热种质资源、挖掘耐热候选基因，可以丰富我国小麦耐热性遗传基础，为培育小麦耐热品种提供先决条件，保证国家粮食生产安全。【方法】 以331份小麦种质组成的自然群体为材料，采用人工气候箱模拟高温的方法，通过调查不同处理时长下小麦幼苗的存活率，以耐热级数为指标，评价其耐热性。结合55K SNP芯片基因型分析结果，通过全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）方法，发掘耐热性相关的遗传位点。结合小麦热胁迫下根、叶等多组织的表达量数据，筛选耐热性相关基因，最后，以极耐热种质西农889和热敏感种质中国春为材料，利用qPCR方法对候选基因进行验证。【结果】 高温胁迫下，不同小麦的存活率存在极端差异，极耐热、中等耐热、中等热敏感、极热敏感的种质资源分别是110、104、110和7份，占比为33.23%、31.42%、33.23%和2.12%，鉴定获得西农889、郑麦7698、中麦895、周麦18和丰产3号等耐热种质资源；通过全基因组关联分析，共检测到293个与12 h存活率、耐热级数显著关联的SNP位点，表型变异解释率为4.40%—12.46%，其中，与12 h存活率相关的位点200个，与耐热级数相关位点257个，定位到的相同耐热相关位点164个；基于显著关联的SNP标记，共预测到313个耐热相关基因。根据基因注释信息，以及热胁迫下的表达量数据，筛选出23个耐热候选基因，对差异表达的候选基因进行qPCR验证，鉴定到20个关键耐热候选基因。【结论】 鉴定了331份小麦种质的苗期耐热性，建立了一种45 ℃高温下测定不同处理时长的幼苗存活率鉴定小麦耐热性的快速方法，筛选出38份耐热种质。共检测到293个与小麦苗期耐热性显著关联的位点，筛选出TraesCS1A02G355900、TraesCS1A02G389500、TraesCS5A02G550700、TraesCS5D02G557100、TraesCS6D02G402500和TraesCS7A02G232500等关键候选基因。

【目的】明确转基因复合抗虫耐除草剂玉米LD05的分子特征和目标性状有效性，为产业化应用提供数据基础、技术支撑和产品储备。【方法】利用生物信息学分析设计改造获得的自主产权抗虫融合基因m2cryAb-vip3A，针对创制的新型转基因复合抗虫耐除草剂玉米LD05，选取其BC₄F₃、BC₄F₄、BC₄F₅代开展试验研究。利用特异性PCR和Southern blot开展基因组整合稳定性分析；利用qRT-PCR和ELISA开展表达稳定性分析；通过室内生测和田间接虫试验评价其对靶标害虫的抗性，通过田间喷施草铵膦测试其除草剂的耐受稳定性。【结果】发掘设计出自主产权新型抗虫融合基因m2cryAb-vip3A，创制出复合抗虫耐除草剂玉米转化体LD05，其外源T-DNA以单拷贝形式整合进玉米基因组中。qRT-PCR结果表明，m2cryAb-vip3A和bar在3个世代不同组织器官中均有表达，表达量变化趋势基本一致。其中，m2cryAb-vip3A在连续3个世代苗期叶中表达量最高，平均表达量为36.73，而在成熟期穗轴中表达量最低，平均表达量仅有0.91；bar与m2cryAb-vip3A表达模式相似，在苗期叶片中表达量最高，平均表达量为7.35，在拔节期以后表达量变低。ELISA结果表明，M2CryAb-VIP3A在3个世代不同时期、不同器官中均能稳定积累，且不同世代蛋白积累量相似，其中，不同世代苗期叶中积累量最高，均高于19.67 μg·g^-1 FW；PAT蛋白在连续3个世代的不同组织中均能检测出较高目标蛋白的表达，且在不同世代之间表达量无明显差异，其中，在不同世代苗期叶中表达量最高，平均含量为16.61 μg·g^-1 FW，而在成熟期根中的积累量最低，平均含量为0.30 μg·g^-1 FW。室内生测结果显示，取食LD05的心叶期玉米叶片组织96 h后，玉米螟、草地贪夜蛾、黏虫的校正死亡率均达到100%，为高抗级别；花丝期接虫96 h后，玉米螟、草地贪夜蛾、棉铃虫的校正死亡率分别为100%、100%和98.67%，均为高抗级别。田间接虫试验结果显示，LD05转化体在心叶期和花丝期对玉米螟、心叶期对黏虫，以及在花丝期对棉铃虫的抗性等级均为高抗。草铵膦耐受性试验结果表明，转基因玉米LD05能够耐受4倍草铵膦。农艺性状调查显示，转基因玉米LD05和对照郑58无差别。【结论】研发出自主产权新型抗虫融合基因m2cryAb-vip3A，创制的转基因复合抗虫耐除草剂玉米LD05分子特征清晰、遗传稳定、功能性状突出。

【目的】探究RothC在东北地区旱地和稻田土壤有机碳储量动态变化的适用性及不同模型校准方法对于模型模拟性能的影响。【方法】选取了一个典型的旱地和一个典型的稻田长期试验点，旱地试验来自中国科学院海伦农业生态试验站（2004—2015年），稻田试验来自八五〇农场的试验数据（2010—2017年）。每个试验点选取两个试验处理分别为仅施无机肥（NPK）和施无机肥+秸秆还田（NPKS）,用于模型模拟验证与性能评价。针对稻田土壤除采用RothC外，还选取了两个修正版本RothC_p和RothC_0.6用于适用性评价，选用3种不同模型校准方法分别为平衡法（M1）、参数优化法（M2）、传递函数法（M3），分析不同模型校准方法对于模型模拟性能的影响。选用归一化均方根误差（nRMSE）、平均差（MD）、一致性指数（d）作为模型评价指标。【结果】海伦站的有机碳输入量表现出明显的波动趋势，NPK、NPKS处理的年均碳投入量分别为1.71、3.52 t·hm^-2，八五〇农场的有机碳投入较为稳定，NPK、NPKS处理年均有机碳输入量分别为1.89、5.90 t·hm^-2。海伦站的模拟验证结果显示，采用不同模型校准方法进行模拟时其nRMSE均小于5%，d在0.60—0.74，说明不同模型校准方法下的模型性能均表现为优秀，RothC能够准确的模拟出旱地NPK、NPKS处理的SOC储量变化趋势。当采用M2方法时NPK、NPKS处理的nRMSE最小，分别为3.46%、3.09%。八五〇农场的模拟验证结果显示，RothC和RothC_p的MD范围为-1.47—-13.41，nRMSE范围为2.90%—26.48%，d值均小于0.1，说明这两个模型大幅度高估了SOC储量的增加，RothC和RothC_p不能够模拟出稻田SOC储量的变化趋势。RothC_0.6在NPK处理下，其MD范围为-0.08—0.44，nRMSE的范围为0.24%—0.85%，d值范围为0.31—0.76；而在NPKS处理下，MD范围为-5.71—-6.22，nRMSE范围为11.21%—12.12%，d值范围为0.12—0.13，说明RothC_0.6能够模拟出NPK处理下SOC储量的动态变化，但大幅高估了NPKS处理的SOC储量的变化。【结论】RothC和RothC_0.6分别适用于东北地区旱地和稻田秸秆不还田情况下SOC储量动态变化的研究，能够准确模拟出SOC储量的变化趋势；不同模型校准方法对于模型模拟性能有影响但均在可接受范围，而传递函数法（M3）计算过程简单、节省模型运行时间，且模型模拟性能较佳，因此本研究推荐优先使用传递函数法（M3）用于模型校准。

【背景】棉花是全球最主要的农作物之一，生物工程技术应用极大地提高了分子育种的效率，但棉花遗传转化目前存在受基因型限制、时间长和转化方法单一等问题。【目的】建立由发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）介导的高效棉花遗传转化体系，丰富棉花遗传育种方法。【方法】以常用的棉花受体WC和R18为主要试验材料，利用mRUBY作为报告基因，通过诱导生根的激素组合和浓度的筛选优化、不同外植体和不同基因型棉花生根体系差异分析来对发根农杆菌介导的生根过程进行优化，在此基础上建立稳定的遗传转化体系，并将该体系应用于基因编辑。【结果】在生根培养基（RIM）中添加萘乙酸（naphthaleneacetic acid，NAA）和洛伐他汀（lovastatin）比单独添加NAA，或添加NAA+吲哚-3-丁酸（indole-3-butyric acid，IBA）、NAA+Lovastatin+IBA更易生根，进一步筛选出最适合诱导出毛状根的萘乙酸和洛伐他汀浓度均为2 mg·L^-1。子叶是最易诱导生根的外植体，WC子叶、子叶节和下胚轴单位材料的生根效率分别为398%、72%和39%，且子叶诱导生根时间最短（7 d），比子叶节至少短3 d，比下胚轴至少短8 d；R18最适合诱导生根的外植体也是子叶，但生根数量存在差异。基因型比较表明WC、R18、农大棉8号（NDM8）、新陆早61号（XLZ61）、Gb-1和Gb-2每片子叶在侵染后20 d的生根效率分别为398%、116%、199%、103%、57%和0，陆地棉的生根效率均在100%以上，海岛棉在100%以下，其中Gb-2在侵染后35 d才开始生根，陆地棉中常用的受体品种又表现出生根效率略高于生产品种的趋势。遗传转化的阳性率与生根率之间存在一定的差异，侵染后20 d NDM8、XLZ61、Gb-1和Gb-2的转化阳性率依次为59.8%、16.0%、38.5%和0。此外，以获得的阳性根作为后续试验的外植体，进行非胚性愈伤和胚性愈伤诱导，获得了转mRUBY植株，建立了完整的遗传转化体系，且发现植株颜色深浅和mRUBY表达量成正相关；同时获得了GhGI被编辑的棉花植株。【结论】优化了发根农杆菌介导的棉花生根过程，并建立了棉花遗传转化体系，同时成功将该体系应用于基因编辑，获得了转mRUBY和转GhGI的棉花植株。

本研究系统梳理了我国盐碱地开发而引发的生态问题，包括次生盐渍化、地下水大漏斗形成、湿地萎缩及功能退化、自然植被减少和治理成本与污染风险较高等。明确了盐碱地综合利用的技术发展路径，涵盖系统治理新思路下的分类施策、生态化治理新要求下的节约治理、地种互促新路径下的双向发力以及大食物观新动向下的特色农业四大方向。在此基础上，提出了统筹加强盐碱地综合治理的总体部署，重点推进盐碱化耕地的分区分类治理改造，建立协同创新体系；加快突破盐碱地综合治理与持续利用的基础理论与关键技术，打造盐碱地分级利用模式；支撑盐碱地后备资源和盐碱耕地综合利用试点，推动盐碱地特色农业发展，加快培育盐碱地新质生产力等相应战略对策。本研究可为我国盐碱地综合利用生态保护提供理论依据和战略支撑。

随着我国农业供给侧结构性改革的深入推进以及对优质、安全、环保农产品需求的不断增长，棉花生产面临产量提升、品质优化、轻简高效、绿色环保等多重目标协调发展的挑战。为应对这些挑战，本文提出“棉花多目标协同栽培”（简称协同栽培）的新理念，系统梳理支撑该理念的基础性理论研究成果，包括精量播种促进成苗壮苗的机理、分区灌溉与水肥高效协同机制、密植化控塑型免整枝的群体调控机理、脱叶催熟集中成熟的生理机制，以及逆境适应与产量稳定性的补偿性生长机制。在此基础上，结合国内外相关研究成果，总结提出棉花协同栽培的关键技术，包括精量播种与逆境成苗技术，密植化控免整枝塑型技术，变量滴灌水肥协同管理技术，集中成熟调控技术，并论述这些技术在优化资源利用、提高生产效率和保证产品质量等方面的应用成效。案例分析表明，协同栽培通过综合应用这些关键技术，不仅能提升棉花产量和品质，也可实现环境保护与资源可持续利用，印证了多目标协同的可行性，契合当前绿色、环保、高效和可持续农业发展的要求。未来研究需进一步聚焦多目标协同的优化路径，深化“品种-环境-措施”互作机制，强化逆境补偿生长与资源高效利用的协同机制，推动多熟制系统内作物间协同，拓展协同栽培的外延效益。通过多学科交叉与技术创新，协同栽培有望为棉花产业的高质量发展提供系统化解决方案，助力棉花产业绿色转型与可持续发展。

【目的】棉铃虫和田间杂草是制约大田棉花高产的重要因素，现有单一抗虫或耐除草剂品种难以满足高效生产需求，培育兼具抗虫与耐除草剂复合性状的转基因棉花品种，为棉花抗逆育种提供高效种质资源。【方法】通过农杆菌介导法将抗虫融合基因cry1Ac-vip3Da与耐草甘膦基因g10-epsps导入棉花品种R15中，利用PCR鉴定再生株系，对阳性株系持续多代自交纯合，筛选抗性优良的稳定株系；利用qRT-PCR、ELISA分析转基因株系不同组织中目标基因的表达情况；并通过生物活性测定和草甘膦耐受试验分别鉴定不同转基因株系T₄—T₆代际间抗虫与耐草甘膦抗性的遗传稳定性；同时，综合分析不同转基因株系的农艺性状。【结果】PCR鉴定获得8个抗虫耐草甘膦转基因株系，其中，3个转基因株系CA-6、CA-7、CA-17的抗性表现较优；qRT-PCR分析发现cry1Ac-vip3Da和g10-epsps在3个转基因株系各组织中均高表达，且在同株系不同组织中的表达量有所差异；经ELISA检测，在3个转基因株系各组织之间，Cry1Ac-Vip3Da和G10-EPSPS蛋白的含量差异显著，其中，叶片中的蛋白含量最高，且随生育期（四叶期至吐絮期）逐渐下降，但T₄—T₆代际间蛋白表达稳定；生物活性测定和草甘膦耐受试验表明，3个转基因棉花株系T₄—T₆代的校正死亡率为65.12%—82.75%，可耐受4倍以上推荐剂量的草甘膦，且抗性在世代间无衰减；农艺性状分析表明，与对照相比，转基因株系在株高、果枝数、单株铃数、铃重、衣分和籽棉、皮棉产量等农艺性状方面无显著差异。【结论】外源基因cry1Ac-vip3Da和g10-epsps在转基因株系CA-6、CA-7和CA-17中稳定遗传，协同赋予抗虫性与草甘膦耐受性，且农艺性状未受外源基因影响。

【目的】盐胁迫是制约水稻生产的主要环境胁迫之一，研究耐盐水稻品种响应盐胁迫的生理特征，分析耐盐基因等位变异及表达，为耐盐水稻品种选育提供重要的基因资源和遗传材料。【方法】首先对南粳系列优质水稻品种（系）的苗期耐盐性进行鉴定，以盐处理条件下的存活率作为指标，筛选耐盐性强的品种。分析其在盐胁迫下的生理指标变化，包括叶绿素、Na⁺、K⁺、MDA、H₂O₂、可溶性糖等含量。通过基因组测序解析强耐盐性品种中耐盐基因的变异类型，以及通过检测耐盐基因的表达水平，解析强耐盐品种响应盐胁迫的分子机制。【结果】在140 mmol·L^-1 NaCl处理6 d条件下，南粳9108、南粳5718、南粳盐1号的存活率大于60%，在供试品种中的存活率最高；与对照品种日本晴相比，盐胁迫下，南粳9108、南粳5718、南粳盐1号幼苗含有较高的叶绿素含量、较低的MDA含量，表明盐胁迫对这3个品种造成的细胞损伤较低；南粳9108、南粳5718和南粳盐1号的根系Na⁺/K⁺明显高于日本晴，而地上部Na⁺/K⁺明显低于日本晴，表明这3个耐盐品种根系吸收或者储存的Na⁺较多，但向上运输的Na⁺少，有利于维持细胞离子平衡，对地上部造成的离子毒害和渗透胁迫影响较小；这3个耐盐品种有23个耐盐基因存在94个SNP或InDel位点，分布于外显子、内含子、5′UTR和3′UTR，11个基因的24个变异位点发生在外显子上，其中，有7个基因发生移码突变或错义突变，分布于Os02g0813500（OsGR2）、Os05g0343400（OsWRKY53）、Os06g0685700（OsRST1）、Os07g0685700（OsEIL2）、Os10g0431000（OsPQT3）、Os11g0446000（OsRSS3）、Os12g0150200（P450）；盐胁迫显著诱导耐盐品种中耐盐基因OsSKC1、OsBAG4、OsGPX1、OsCCX2、OsGR3、OsDREB2a、OsRAB21、OsP5CS、OsbZIP23、OsAPX37、OsLEA3等的表达，可增强水稻对盐胁迫的耐受性，减少盐害对水稻生长的不利影响。【结论】南粳9108、南粳5718和南粳盐1号3个品种具有较强的苗期耐盐性，这与盐胁迫下的钠钾离子平衡、多个耐盐基因的等位变异、基因表达水平等密切相关。南粳9108、南粳5718和南粳盐1号聚合了多个耐盐优质基因，可作为耐盐品种选育的骨干亲本进行遗传改良和育种应用研究。

【目的】氮肥的大量应用造成了生态环境的污染和农业资源的浪费。培育氮高效小麦新品种，提高小麦的氮素利用效率，是实现农业可持续发展和保护环境的有效途径。筛选耐低氮种质资源，挖掘耐低氮性相关遗传位点及候选基因，为氮高效小麦新品种的培育提供材料和奠定理论基础。【方法】以389份小麦品种组成的自然群体为材料，分别在高氮（HN）和低氮（LN）处理下的10个田间环境中测定小麦单株籽粒产量（GYP）。然后，基于GYP计算各品种的耐低氮指数（stress tolerance index，STI），并筛选出具有不同耐低氮性的小麦品种。结合自然群体660K单核苷酸多态性（SNP）标记芯片的基因型分析数据，对STI进行全基因组关联分析（GWAS），鉴定与小麦田间耐低氮性稳定关联的遗传位点。进一步根据候选基因的单倍型分析、表达分析和功能注释，筛选与小麦耐低氮性相关的候选基因。【结果】共筛选出12份具有强耐低氮性的小麦品种，分别为中洛08-1、冀麦15、京花2号、科红1号、绵阳19、济麦22、镇麦4号、豫麦35、丰抗7号、绵阳11、晋麦31和鲁麦5号。共检测到14个与STI显著关联的位点，其中4个位点（qSTI1A.1、qSTI3B、qSTI6A和qSTI7A.2）的物理区间与前人已报道的小麦耐低氮性或产量相关遗传位点存在重叠，且qSTI3B在3个环境中被重复检测到，是一个调控小麦耐低氮性的重要遗传位点，进而对其候选基因进行了筛选。结果显示，候选基因TraesCS3B02G042400的功能注释为AP2/EREBP（APETALA2/乙烯响应元件结合蛋白）转录因子。携带该基因不同单倍型的小麦品种间STI值呈现显著差异，且其表达水平会随着氮素供应而持续上升。结果表明，TraesCS3B02G042400是一个与小麦耐低氮性相关的关键候选基因。【结论】筛选出12份强耐低氮性的小麦品种。鉴定到一个与小麦耐低氮性稳定关联的重要遗传位点qSTI3B。挖掘到一个小麦耐低氮候选基因TraesCS3B02G042400。

【目的】分析开花期高温对不同基因型籼稻的花粉粒吸胀膨大、花药开裂、花粉粒残留和雌蕊柱头捕获花粉粒数量等开花授粉性状的影响，解析开花期高温诱导水稻颖花不育的原因。【方法】不同基因型籼稻种质通过错期播种种植于江西南昌，使高温处理在8月上旬的自然高温条件下同期开花、冠层处气温36.5―37.8 ℃，使适温对照在9月中旬的适温条件下同期开花、冠层处气温30.8―32.5 ℃。调查并比较高温对不同基因型籼稻的颖花育性、花粉粒吸胀膨大、花药开裂、花粉粒残留、雌蕊柱头捕获花粉粒数量等开花授粉性状的影响。【结果】水稻在高温条件下开花时，供试种质江西吉安丝苗、粤香占和黄广油占等表现高温钝感，颖花育性分别为91.6%、89.2%和87.9%；而水稻种质珍富、玉针香、IR64和密阳46则表现高温敏感，颖花育性依次为55.2%、60.3%、61.1%和73.2%，极显著或显著低于对照。高温敏感种质珍富、玉针香、IR64和密阳46在高温条件下开花时的花粉粒吸胀膨大率依次为1.99%、1.16%、1.12%和2.70%，极显著小于对照；而其余供试种质在高温和适温条件下的花粉粒吸胀膨大率无显著差异。高温条件下，高温敏感种质珍富、玉针香、IR64和密阳46的花药裂口长度相对花药总长度的百分率为66.0%、45.4%、48.7%和63.6%，极显著或显著小于对照，花药中花粉粒残留量也明显多于对照；而其他供试种质在高温和适温下的花药裂口长度与花粉粒残留量均无明显差异。高温条件下，高温敏感种质的雌蕊单个柱头捕获花粉粒数量平均为20粒，极显著低于对照；而其余供试种质在高温和适温条件下捕获的花粉粒数量无显著差异。【结论】开花期高温抑制水稻花粉粒吸胀膨大、影响花药正常开裂、增加花粉粒“黏性”，从而阻碍花粉粒从花药中散落至雌蕊柱头，减少雌蕊柱头捕获有效花粉粒数量，造成水稻颖花不育而降低结实率。

【目的】AP2/ERF（APETALA2/ethylene responsive factor）超家族是一类对植物生长发育以及响应逆境胁迫起重要调节作用的转录因子，在植物中广泛存在，且成员众多。探究AP2/ERF家族基因在水稻籽粒大小调控中的功能，为水稻粒形改良提供重要的基因资源。【方法】通过同源重组法克隆OsDREB1J（LOC_Os08g43200），利用生物信息学、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）等技术对该基因的基本特性、组织表达特性及在激素下的表达模式等进行分析；利用酵母异源表达、水稻原生质体瞬时表达、烟草瞬时表达技术分析该基因的转录活性和亚细胞定位；利用遗传转化体系获得该基因的过表达和基因敲除水稻突变体，并运用表型分析技术对其粒型进行分析。【结果】亚细胞定位结果显示，OsDREB1J定位于细胞核。生物信息学分析结果显示，该基因序列全长为711 bp，编码236个氨基酸；OsDREB1J蛋白不具有跨膜结构域，相对分子质量为27.47 kDa，理论等电点为5.54，具有AP2/ERF家族特有的AP2保守结构域。启动子元件分析发现，该基因启动子的顺式作用元件包括与激素响应、光响应、逆境胁迫响应等相关的元件。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析结果显示，OsDREB1J在水稻不同组织中均有表达，无组织特异性，但在穗中的表达量最高；同时，在不同激素处理下，OsDREB1J的表达受不同程度的诱导或抑制。转录活性分析结果显示，OsDREB1J全长无转录自激活活性，但C端是转录自激活所必需的结构域。表型分析结果表明，osdreb1j突变体的粒长、长宽比、千粒重显著高于ZH11，OsDREB1J过表达转基因水稻则相反，改变OsDREB1J的表达不影响水稻籽粒的粒宽。表明OsDREB1J可能是通过调控籽粒细胞的长度而非细胞增殖和细胞扩展来影响籽粒大小的。【结论】OsDREB1J可能通过激素信号通路调控水稻籽粒大小。

【目的】探究秸秆不同还田方式对东北黑土氮组分、氮矿化及氮循环功能基因丰度的影响，明晰长期秸秆还田下土壤氮素供应能力及土壤氮循环基因群落结构的变化。【方法】基于东北黑土区秸秆还田长期定位试验，选取玉米连作下的秸秆混合还田（RI）和秸秆覆盖还田（RC）为研究对象，以秸秆移除为对照（CK）。测定土壤氮组分含量，采用间歇淋洗好气培养法对土壤进行氮素矿化培养，采用荧光定量PCR（qPCR）测定土壤中氮循环基因拷贝数。【结果】试验8年后，与CK相比，RC处理提高了土壤表层（0—5 cm）颗粒有机氮（PON）和矿物结合态有机氮（MAON）的含量，分别增加了0.21和0.27 g·kg^-1，而RI处理仅使土壤中MAON含量提高了0.13 g·kg^-1（P<0.05）。秸秆还田（RI和RC）土壤中微生物量氮（MBN）含量显著增加了1.4—2.8倍（P<0.05），RI处理具有较高的铵态氮（NH₄⁺）和可溶性有机氮（DON）含量，RC处理的硝态氮（NO₃^-）含量最低。与CK相比，秸秆还田土壤氮矿化量显著提升25.3%—83.2%（P<0.05），各处理土壤氮矿化量由大到小排序为：RC、RI、CK。采用一级反应动力学模型对土壤氮矿化过程进行拟合发现，秸秆还田显著提高了土壤氮矿化势（N₀）和矿化速率常数（k）（P<0.05），且以RC处理为最高，N₀和 k分别达到了199.8 mg·kg^-1和0.31 mg·kg^-1·d^-1。随机森林分析表明，PON、MBN和NO₃^- 3个氮组分对N₀影响较大。此外，与秸秆移除相比，秸秆还田的nifH、AOB和nirS基因丰度均显著升高，而秸秆还田的AOA和nirK基因丰度则均显著下降（P<0.05），表明秸秆还田改变了土壤氮循环功能基因群落结构。冗余分析（RDA）发现，秸秆不同还田方式土壤氮循环基因群落结构变化受到土壤中不同氮组分的影响。【结论】长期秸秆覆盖还田土壤有机氮含量和氮素矿化潜力最高，有利于土壤氮库提升及保证作物生长过程中氮素供应，可为东北黑土区农田化学氮肥减施提供更大可能。

【目的】氮素穗肥是影响水稻产量与品质的关键因素之一，研究氮素穗肥对南方香粳稻产量、品质与香气的影响，拟为南方香粳稻优质丰产栽培提供理论依据。【方法】试验于2022—2023年进行，以南方香粳稻代表品种南粳9108为材料，设置不施氮肥（N0）、仅施基蘖肥（N1）和常规施用穗肥（N2，施用70%基蘖肥+30%穗肥）3种施氮模式，分别在不同叶龄时期倒六叶、倒五叶、倒四叶、倒三叶、倒二叶和倒一叶期叶尖刚抽出叶鞘时一次性施用穗肥，依次记为L6、L5、L4、L3、L2和L1，研究氮素穗肥对南粳9108产量、品质和香气的协同调控机制。【结果】与不施氮肥和不施穗肥相比，施用穗肥可显著增加香粳稻单位面积穗数与每穗粒数，从而提高产量；随着穗肥施用时期的后移，产量呈先增后降趋势，在倒四叶处理达到最大值。穗肥施用及施用时期会对香粳稻加工、外观、食味与香气品质产生影响。随着穗肥施用时期的后移，南粳9108整精米率呈现上升趋势，但垩白度升高，外观品质变劣；同时直链淀粉含量降低，蛋白质含量升高，导致食味值下降，食味品质降低。稻米香气主成分2-乙酰基-1-吡咯啉（2-AP）含量也随着穗肥施用期的后移而降低。施用穗肥使籽粒脯氨酸含量与脯氨酸脱氢酶活性显著提高；穗肥施用时期的前移，对于水稻结实期脯氨酸积累具有显著的促进作用，脯氨酸脱氢酶活性也随之升高，有利于成熟期籽粒中保持较高的脯氨酸含量与脯氨酸脱氢酶活性，进而促进水稻籽粒中2-AP的合成。基于实产、整精米率、垩白度、食味值与籽粒2-AP含量等指标综合评价穗肥施用时期的影响，发现倒四叶处理综合评分最高。【结论】本试验条件下，施用穗肥有助于实现南方香粳稻产量、品质协同提升，在保证稳产的基础上，倒四叶期时施用穗肥，南方香粳稻产量、食味和香气等综合效益最佳。

【目的】镉（Cd）是我国耕地的主要污染物，而稻米是人体Cd摄入的主要来源。OsNRAMP5是介导Cd进入水稻体内的主要转运蛋白，在水稻特定组织中特异表达OsNRAMP5，探索并构建种子低积累Cd水稻的途径，为应对耕地Cd污染水稻改良的分子设计提供参考。【方法】选取OsLCT1起始密码子上游2 500 bp序列作为启动子，驱动OsNRAMP5在水稻日本晴中表达，并通过在OsNRAMP5的C端融合红色荧光蛋白mRFP以观察OsNRAMP5在转基因水稻中的组织表达情况。获得独立的纯合转基因株系后，首先用qRT-PCR检测OsNRAMP5在水稻中的表达，利用激光共聚焦显微镜观察OsNRAMP5在水稻根和节点处的组织定位；其次，观察和统计野生型和转基因株系在不同浓度Cd处理条件下对Cd的积累和耐受特性的变化；最后，在含Cd污染的农田土壤中种植，统计Cd和其他矿质元素在种子和叶片中的积累及产量性状。【结果】在OsLCT1启动子驱动下，OsNRAMP5主要在水稻根部的表皮、外皮层、中柱，以及节中的扩大维管束韧皮部和扩散维管束中表达，这与水稻OsNRAMP5的原有表达模式显著不同。与野生型相比，在幼苗期，转基因株系表现出根部Cd积累增加，地上部Cd积累减少的表型，而且对Cd胁迫的耐受性增强；在含Cd污染的农田土壤中种植后，转基因株系的株高产量等没有变化，但种子和叶片中Cd的积累显著减少。其中，种子中Cd的积累降低约80%，减少的比例远大于叶片。地上部和种子中Mn的含量也略有减少，但是Fe、Zn、Cu等矿质元素积累变化不显著。【结论】OsLCT1启动子驱动OsNRAMP5在水稻中表达，减少了Cd从根部向地上部转运，同时，在节点部位使Cd更多地分配至叶片，从而进一步降低了种子中Cd的积累。因此，利用OsLCT1启动子驱动OsNRAMP5表达是降低水稻种子Cd积累的有效方式。

【目的】增加种植密度是目前生产上提升玉米产量的主要农艺措施之一，但增密会导致群体结构不合理进而降低光照等有限资源利用效率，限制玉米产量潜力释放。基因编辑可以通过改良玉米株型来优化冠层结构使其适应密植进而增加产量，探明株型改良对春玉米根冠特性、籽粒产量及密度响应的影响及机制，可为春玉米的株型改良和密植高产提供理论与技术支撑。【方法】于2019和2020年在吉林省公主岭试验站进行为期2年的田间试验，以京科968和该品种的株型改良型品种京科Y968为试验材料，设置3个种植密度分别为6.0万株/hm²（D1）、7.5万株/hm²（D2）、9.0万株/hm²（D3）。研究相同遗传背景下株型对春玉米根-冠特征和产量的影响。【结果】在D1条件下，2种不同株型的春玉米品种间叶面积指数（LAI）、净光合速率（Pn）、光能利用效率（PUE）、干物质积累量及籽粒产量均无显著差异。但与京科968相比，京科Y968在D3条件下具有相对较高的主根条数（7.2%）和较大的根系干物质重量（6.0%），促进了营养物质的吸收；同时，在D2和D3条件下，京科Y968植株上部、中部和下部均具有相对较低的茎叶夹角和较高叶向值、叶面积指数。因此，D2和D3条件下灌浆中后期京科Y968穗位叶的Pn分别提高了7.5%和7.7%，PUE提高了4.3%和10.8%。结构方程模型分析表明，较高的叶向值和叶面积指数可正向直接地提升地上部干物质积累量，进而增加籽粒产量8.7%（D2）和11.2%（D3）。【结论】株型的改良使京科Y968在高密度条件下具有更高的主根条数和更大的根系干物质重，有利于地下部营养吸收，同时其叶片更为紧凑，光合速率显著提高，冠层光能利用率得到有效提升，根-冠结构更为合理，促进了地上部干物质积累，进而可以获得相对较高的籽粒产量。

【目的】穗部性状是影响小麦产量的重要因素，通过对小麦穗部性状进行全基因组关联分析，旨在发掘控制小麦穗部性状显著位点，为小麦穗部性状的遗传改良研究提供理论参考。【方法】以261份冬小麦品种（系）为材料，测定小麦穗部表型性状，结合小麦90K SNP芯片，采用固定随机循环概率模型（Farm CPU）进行穗部性状全基因组关联分析，并对筛选出稳定且显著的位点进行单倍型分析。【结果】在3个环境下，11个穗部性状均表现出广泛的表型变异，变异系数为3.63—64.29，各穗部性状遗传力为0.42—0.84，且基因型、环境、基因型×环境间均呈现出极显著差异。通过全基因组关联分析，共检测到171个与11个性状显著关联的位点（P<0.001），其中，20个关联位点在2个及以上的环境中被检测到，分别与穗长（3个）、穗下节长（7个）、不育小穗数（1个）、可育小穗数（2个）、总小穗数（2个）、穗粒数（1个）、穗粒重（2个）和千粒重（2个）等8个穗部性状关联，表型贡献率为0.95%—18.54%。在7B染色体上检测到1个与穗粒重和穗粒数显著关联的多效位点Ra_c10072_677，贡献率为2.62%—6.16%。筛选在2个以上环境条件下均能检测到与穗下节长显著关联的wsnp_Ex_rep_c69639_68590556（可解释遗传变异的5.94%）标记，进行单倍型分析。共鉴定出3种单倍型Hap1、Hap2和Hap3，分布频率分别为77.40%、13.70%和8.80%。结合表型分析，含单倍型Hap3（30.58 cm）的261份冬小麦品种（系）穗下节长平均值显著高于（P<0.001）含Hap1（28.67 cm）和Hap2（27.49 cm）品种（系）的穗下节长。冬小麦单倍型分布频率呈显著差异，其中，在北部冬麦区Hap1单倍型的品种（系）占比较大，在黄淮冬麦区Hap2单倍型的品种（系）占比较大，而Hap3单倍型的品种（系）在所有冬麦区无较高出现频率。对3个环境下检测到稳定遗传的显著关联位点进行候选基因挖掘，筛选到4个与小麦穗部相关的候选基因。这些基因与MYB转录因子和F-box结构域等有关，可作为影响穗部性状的重要候选基因。【结论】小麦穗部性状在不同基因型间差异显著，在2个及以上环境中检测到20个稳定存在的关联位点，在7B染色体上鉴定到与穗下节长显著相关的3个不同单倍型，并筛选出4个与穗部性状相关的候选基因。

【目的】探讨秸秆、绿肥覆盖还田对西南旱地土壤肥力及作物产量的影响，为合理高效、生态健康的保护性耕作措施提供依据。【方法】以西南地区“蚕豆/玉米/甘薯”旱三熟套作模式中的甘薯季为研究对象，设无覆盖（CK）、秸秆覆盖（S）、紫云英覆盖（M）、秸秆+紫云英覆盖（S+M）4个处理，研究其对土壤理化性质、微生物碳源代谢活性以及甘薯干物质积累和产量的影响。【结果】（1）较地表无覆盖（CK），秸秆覆盖（S）和紫云英覆盖（M）对甘薯季土壤理化性质、生物学特性具有一定的改善作用，其中以秸秆与紫云英（S+M）协同覆盖的效果最佳。（2）基于主成分分析的土壤肥力综合评价表明，S和M处理的土壤肥力均高于CK，其中S+M处理在根际与非根际土壤的综合得分均为最高。（3）S+M处理显著提高了甘薯各器官干物质量以及甘薯产量，S+M、S、M处理下甘薯产量相较于CK处理分别提高34.53%、14.60%、11.55%。【结论】在西南“旱三熟”区进行秸秆与紫云英覆盖，能有效改善土壤理化性质及生物学特性，提升土壤肥力，提高甘薯干物质量及产量。

【目的】李种植业是辽宁地区重要产业，李细菌性穿孔病的大面积流行制约了李种植业的绿色、健康和持续发展。本论文旨在明确引起辽宁地区李细菌性穿孔病的病原菌种类，探究不同药剂对病原菌的毒力，为李细菌性穿孔病防控提供理论依据。【方法】2023—2024年，从辽宁省李产区调查10个果园李细菌性穿孔病发生的情况，采集具有典型症状的叶片、果实和枝干病样20份，共分离纯化获得细菌30株。观察并记录其菌落形态、颜色、大小及边缘形态等特征，通过透射电镜观察其形态，并进行革兰氏染色。利用细菌16S rDNA通用引物27F/1492R以及多基因位点进行扩增，登录NCBI数据库对测序结果进行BLASTn比对分析并下载对应属的参考序列，通过网站GIPRES Science Gateway利用最大似然法构建多基因联合系统发育树。通过刺伤接种菌悬液的方式对‘秋姬’李离体叶片进行病原菌接种，28 ℃高湿条件下培养，定期观察和记录叶片发病情况，针对叶片的病健交界处进行病原菌再分离，完成整个科赫氏法则验证。采用抑菌圈法测定病原菌对0.15%梧宁霉素、80%乙蒜素、3%噻霉酮、1.8%辛菌胺醋酸盐、3%中生菌素和6%春雷霉素的敏感性。【结果】经形态学观察和分子生物学鉴定，明确引起李细菌性穿孔病的病原菌种类为树生黄单胞菌李致病变种（Xanthomonas arboricola pv. pruni，Xap）（36.67%，11株）和瓦氏泛菌（Pantoea vagans）（63.33%，19株）。敏感性测定结果表明，0.15%梧宁霉素和80%乙蒜素的抑制效果最好，其中0.15%梧宁霉素对树生黄单胞菌李致病变种、瓦氏泛菌的EC₅₀分别为0.026、0.502 μg·mL^-1；80%乙蒜素对二者的EC₅₀分别为1.162、25.643 μg·mL^-1；其次为3%噻霉酮，EC₅₀分别为5.200、96.075 μg·mL^-1；1.8%辛菌胺醋酸盐、3%中生菌素对树生黄单胞菌李致病变种、瓦氏泛菌的EC₅₀分别为176.008、273.072和621.697、72.270 μg·mL^-1；6%春雷霉素对瓦氏泛菌的EC₅₀为886.467 μg·mL^-1，对树生黄单胞菌李致病变种抑制效果较差。【结论】引起辽宁地区李细菌性穿孔病的病原菌为树生黄单胞菌李致病变种和瓦氏泛菌，0.15%梧宁霉素和80%乙蒜素对这两种病原菌具有较好的抑制效果。研究结果可为李细菌性穿孔病的田间精准防控提供理论依据。

【目的】 海岛棉具有优异的纤维品质，纤维断裂比强度是棉花纤维品质的一个重要指标。开发InDel分子标记，通过RIL群体和资源材料进行验证，并分析其有效性，为选育优异纤维品质海岛棉新品种提供一定的理论依据。【方法】 以前期构建的213份Pima S-7和5917 F_5:6重组自交系（RIL）群体为材料，进行QTL定位，获得调控海岛棉纤维强度数量性状基因座位点qFS-chr17-1，根据亲本全基因组测序（WGS）数据开发设计InDel标记，并在亲本间筛选多态性标记。根据表型数据选取40份极端家系材料初步验证所开发的多态性标记。在213份RIL群体和213份海岛棉资源材料中进行基因分型，并结合多年纤维品质数据验证标记的有效性。【结果】 利用开发的2个InDel标记在RIL群体与海岛棉资源材料进行基因分型检测，结果表明，2个标记能够与纤维强度表型数据紧密连锁，所区分材料间纤维强度性状具有显著差异。通过组合2个标记基因型检测结果，发现4种组合类型的纤维强度呈现上升趋势，且携带Hap3（B/A）与Hap4（B/B）基因型的材料纤维强度显著强于Hap1（A/A）与Hap2（A/B）。InDel-3L2标记与纤维长度、纤维整齐度和纺纱一致性指数等纤维品质性状显著相关，所区分材料表型趋势与相关性分析结果一致。根据多年环境下两试验点的纤维品质数据分析，发现不同环境间的纤维品质有差异，结合气温数据，发现所开发的分子标记受环境影响小。通过对213份海岛棉资源材料纤维品质数据进行聚类分析，并结合分子标记分型结果，共筛选出8份优异纤维品质材料。【结论】 针对海岛棉纤维强度QTL位点（qFS-chr17-1）开发出2个与纤维强度紧密连锁的InDel分子标记，将两标记分型结果组合后仍具有有效性。InDel-3L2可以与纤维长度、纤维整齐度和纺纱一致性指数连锁。开发的InDel标记可以高效准确地检测海岛棉纤维高强度资源材料，可以用于海岛棉纤维品质改良育种。还筛选出8份优异纤维品质材料。

【背景】酚氧化酶（PO）激活系统在昆虫先天免疫中发挥着关键作用，特别是在病原体防御方面。该系统的核心组分是酚氧化酶原激活蛋白酶（PAP），它能够直接激活酚氧化酶原（proPO）。尽管这些组分在昆虫的PO激活系统中具有重要意义，但相关研究仍然较为有限。【目的】探究微小RNA（microRNA，miRNA）在小菜蛾（Plutella xylostella）免疫金龟子绿僵菌（Metarhizium anisopliae）侵染的酚氧化酶激活系统中的调控作用，为害虫防治提供新的靶点和途径。【方法】通过生物信息学方法筛选并鉴定miRNA及其靶向的mRNA。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术，检测miRNA、PAP2和PAP3在小菜蛾感染绿僵菌（1×10⁶ CFU/mL）后不同时间的转录水平。采用体外双荧光素酶系统测定miRNA对PAP2和PAP3的调控作用。将miRNA模拟物（mimic）或抑制物（inhibitor）注射到小菜蛾体内，12 h后感染绿僵菌，使用qRT-PCR检测PAP2和PAP3的表达水平，同时统计死亡数并测定PO活性。【结果】miR-6497-x、miR-8545-x、novel-m0313-3p和novel-m0592-5p靶向PAP3；novel-m0042-5p、pxy-miR-2756-3p和miR-9215-x靶向PAP2。qRT-PCR检测结果显示，在绿僵菌侵染后的24和48 h，miRNA与靶基因之间存在负调控关系。体外试验结果表明，miR-6497-x、novel-m0313-3p和novel-m0592-5p靶向PAP3，表现出负调控作用，而miR-9215-x靶向PAP2，表现出显著的负调控作用。活体注射miR-6497-x mimic后，在绿僵菌侵染的12—48 h，PAP3表达量显著下调，幼虫死亡率显著增加，PO活性显著减弱。相反，活体注射miR-6497-x抑制剂后，在绿僵菌侵染的12—48 h，PAP3表达量显著上调，幼虫死亡率显著降低，PO活性显著增强。然而，过表达或抑制miR-9215-x后，在绿僵菌侵染的12—48 h，PAP2表达量、幼虫死亡率和PO活性与对照组相比均无显著变化。【结论】筛选并鉴定了靶向PAP3的miR-6497-x。离体和活体试验证实，miR-6497-x对PAP3具有负调控作用，进而影响PO级联反应。这表明miR-6497-x在调控小菜蛾对金龟子绿僵菌感染的免疫防御中发挥了重要作用，为针对害虫免疫系统的生物防治策略提供了理论依据。

【目的】稻瘟病严重危害水稻的安全生产。由于稻瘟病菌的高度变异特性，以及当前水稻育种亲本的遗传背景狭窄，使得当前水稻稻瘟病抗性的遗传改良进展缓慢。利用种质资源鉴定稻瘟病抗性基因位点，有助于水稻稻瘟病抗性的遗传改良。【方法】利用已测序的265份籼稻品种（包括120份国际资源品种和145份华南地区栽培品种）进行田间稻瘟病抗性鉴定，通过全基因组关联分析鉴定稻瘟病抗性QTL，分析稻瘟病抗性QTL不同单倍型对稻瘟病抗性的效应，结合水稻基因组注释对新鉴定的稻瘟病抗性QTL进行候选基因分析。【结果】田间抗性评价筛选出穗瘟抗性和叶瘟抗性均高抗的材料47份，包括18份国际资源品种和29份华南地区栽培品种。全基因组关联分析共鉴定到9个稻瘟病抗性QTL，分布在水稻第1、5、6、11和12染色体上，其中，有4个QTL与前人研究报道的稻瘟病抗性基因共定位，有5个QTL为新鉴定位点。这9个QTL峰值SNP的等位变异衍生的不同单倍型材料的稻瘟病抗性存在差异，其中8个QTL的高抗性单倍型在华南地区栽培品种中的分布高于国际资源品种，只有qPB11的高抗性单倍型在华南地区栽培品种的分布频率（1%）低于其在国际资源品种的分布频率（16%）。在新鉴定QTL的候选基因分析中，挖掘到4个编码NBS-LRR抗病蛋白和4个编码NB-ARC结构域蛋白的候选基因，在第11染色体27.22—27.35 Mb的区间内成簇分布。【结论】华南地区栽培品种比国际资源品种具有更强的稻瘟病抗性。qPB1-1、qPB1-2、qPB1-3、qPB5、qPB6、qPB12-1和qLB12/qPB12-2的高抗性单倍型在华南地区栽培品种的遗传改良过程中受到选择。qPB11候选区间内有编码NBS-LRR抗病蛋白和NB-ARC结构域蛋白的基因，有可能为新的稻瘟病抗性基因。

【目的】探明麦后复种绿肥协同不同水平氮肥对春小麦产量和籽粒品质的影响，对构建青海省基于绿肥的化肥减施与优质生产模式提供理论指导。【方法】于2023—2024年在青海大学农林科学院试验地进行裂区试验，主区为麦后复种绿肥（W-G）和麦后休闲（W）2种种植模式；副区为不施氮（N0）、氮肥减施30%（N1，157.5 kg N·hm^-2）、当地习惯施氮（N2，225 kg N·hm^-2）3个施氮水平，测定小麦产量及籽粒品质（籽粒蛋白、沉降值、形成时间、稳定时间、湿面筋等）。【结果】2023和2024年,W-GN1处理籽粒产量较WN1分别增加5.5%和13.4%，较WN2处理增加了2.0%和5.3%；W-GN1处理生物产量较WN1分别增加5.1%和10.6%，较WN2处理增加1.5%和4.6%。W-G较W处理能获得较高的收获指数。复种绿肥补偿效应在不施氮水平下呈负值，在施氮水平下为2.0%—14.0%，复种绿肥结合氮肥减施30%对增加作物产量的贡献最佳。同时，W-GN1处理可通过增加籽粒蛋白含量、沉降值、形成时间和稳定时间改善籽粒品质，其籽粒蛋白含量较WN1分别增加10.62%和9.48%；籽粒沉降值分别增加25.05%和18.13%；籽粒形成时间分别增加34.70%和8.66%；籽粒稳定时间分别增加41.30%和13.68%。通过主成分分析可知，麦后复种绿肥对籽粒蛋白含量、沉降值、形成时间和稳定时间的提升更为显著。【结论】麦后复种绿肥协同氮肥减施30%（N1，157.5 kg N·hm^-2）显著提高了小麦籽粒产量，改善了籽粒品质，可作为青海省减施化肥条件下小麦提质稳产的适宜种植模式和施氮水平。

【目的】叶绿素作为植物光合作用的核心色素，直接影响植物的光合效率和产量，通过挖掘与海岛棉叶绿素相关的分子标记和候选基因，为海岛棉品种改良提供理论依据。【方法】利用203个海岛棉品种作为研究对象，在4个环境下（2年2点）分别测定海岛棉3个时期（蕾期、花期、铃期）的叶绿素含量，并对4个环境下的叶绿素含量进行相关性分析，将全基因组重测序数据和叶绿素含量的最佳线性无偏预测值（BLUP）进行全基因组关联分析，筛选与叶绿素含量相关的候选基因。【结果】对4个环境的叶绿素含量进行描述性统计，蕾期、花期和铃期叶绿素含量在不同年份和不同地点均呈正态分布，表明该性状是受多基因控制的数量性状。叶绿素含量在不同生长时期存在显著差异，并受环境影响显著，蕾期叶绿素含量的相关系数为0.021—0.287，花期为0.017—0.180，铃期为-0.118—0.212。经全基因组关联分析（GWAS）分析，共筛选出52个显著SNP位点。其中，在蕾期、花期和铃期分别筛选到20、20和12个显著SNP位点，主要分布在A05、A06、D05、D06和D10等染色体上，并注释到80个候选基因，其中，GB_A05G0103、GB_A05G0104、GB_A05G0105、GB_A05G0106、GB_A05G0107、GB_A05G0108、GB_A05G0109、GB_A05G0110、GB_A05G0111和GB_A05G0112等10个基因在typeⅠ（4个环境）的花期和typeⅡ（新疆北部2个环境）的花期均被注释到，GB_A06G1512和GB_A06G1513在typeⅠ的花期和铃期、typeⅡ的花期均被注释到，GB_D09G0836、GB_D09G0837和GB_D09G0838在typeⅠ的铃期和typeⅡ的花期均被注释到。通过相对表达量分析，鉴定到9个与叶绿素含量相关的基因，其中，GB_A05G0097、GB_A05G0093和GB_D05G0109在叶绿素代谢、光合作用和植物抗逆性中具有重要作用。【结论】海岛棉叶绿素含量在不同生长时期存在显著差异，并受环境影响显著，GWAS分析共检测到52个与海岛棉叶绿素含量相关的位点，发现9个基因可作为海岛棉叶绿素的候选基因。

【目的】明确耕作方式和施肥措施对长江流域稻油轮作系统作物产量和养分利用的影响，为区域粮油协同增产的可持续养分管理提供科学依据。【方法】基于2016—2023年稻油轮作田间定位试验，采用裂区试验设计，主处理为不同耕作方式，分别为旋耕（RT，耕作深度12 cm）和深耕（DT，耕作深度20 cm）；副处理为不同施肥处理，包括不施肥（CK）、单施化肥（F）和有机肥无机肥配施（FM与F处理为等养分设计。FM处理水稻季化肥用量与F处理一致，油菜季有机肥配施化肥）3个处理。分析水稻和油菜产量、养分吸收量和养分利用效率，结合产量稳定性指数和可持续性指数进行综合评估。【结果】与不施肥处理相比，施肥后水稻和油菜平均增产47.6%和288.1%，产量稳定性增加6.1%、10.6%，可持续指数增加14.7%、16.7%。施肥是影响作物产量的主要因素，且有机肥无机肥配施增产效果优于单施化肥。深耕较旋耕进一步增加水稻（9.2%）和油菜（7.0%）产量，且产量稳定性（YSI降低17.9%和4.7%）与可持续性（SYI提高5.7%和7.7%）显著优化。在所有处理中，FM-DT处理水稻和油菜的产量及其稳定性和可持续性均最高。进一步分析发现，FM-DT处理最有利于促进养分向籽粒中转移，提高作物养分收获指数，水稻氮素和磷素收获指数达76.9%和76.0%，油菜达68.5%和69.5%。有机肥投入减少了化肥施用，但提高了氮和磷养分利用效率，其中水稻季分别增加23.1%和24.5%，油菜季分别增加63.7%和22.8%。在有机肥替代的基础上进行深耕，进一步提高了氮肥和磷肥表观利用率。【结论】有机肥无机肥配施结合深耕显著提高稻油轮作系统生产力、稳定性和可持续性，提高养分利用效率，是长江流域稻油轮作实现可持续发展的有效养分管理方式。

【目的】黄曲霉毒素污染是制约花生产业良性发展的重要因素之一，评价国内外育种材料抗性水平，发掘新的抗性材料，为抗性新品种培育及遗传学研究提供种质资源。【方法】2020—2021年连续2年对国内外322份花生种质进行繁殖和收获，以强侵染力、高产毒的黄曲霉As 3.4408为接种用菌株，采用室内接种法，对3个“环境”繁殖的花生籽仁进行黄曲霉侵染抗性鉴定，并对其植物学类型、株型、籽仁营养品质等进行测定与分析，综合评价和筛选性状优异的抗性材料。【结果】从供试材料中筛选出13份抗黄曲霉侵染材料，占鉴定资源总数的4.04%，且大部分属于普通型花生，其中，包含2份稳定高抗材料（C203和C206），未获得对黄曲霉侵染免疫的种质。统计分析表明，322份花生种质黄曲霉侵染指数表现为连续变异，广义遗传力大于0.80，表明花生对黄曲霉菌的抗性受基因型和“环境”的显著影响，且表型变异主要由遗传因素控制。相关性分析表明，不同“环境”繁殖种质的侵染指数之间均呈极显著正相关关系（P<0.001），同一份种质在不同“环境”收获后的侵染抗性表型较为一致。籽仁营养品质与抗性之间的相关性分析发现，供试花生种质的黄曲霉侵染指数与其营养品质性状无显著相关关系。对不同植物学类型和株型花生种质的侵染抗性分析表明，抗黄曲霉菌侵染的材料在普通型/蔓生型花生种质中占比更高。【结论】不同“环境”繁殖花生种质响应黄曲霉侵染的表型较为稳定，种质之间侵染抗性的差异主要受基因型控制，遗传较为稳定。鉴定获得的稳定高抗材料C203和C206，可作为优异抗源用于黄曲霉抗性基因挖掘和抗黄曲霉花生品种改良。

【目的】了解农田土壤细菌种群结构、关键物种以及细菌碳代谢功能与长期不同施肥土壤理化、生物学性质的关联性。【方法】基于细菌16S rRNA分子标记，采用扩增子测序技术，解析沈阳农业大学长期定位实验站29年连续实施不同施肥（不施肥，CK；单施化肥，N4；化肥减量配施有机肥，M2N2）后，土壤细菌群落结构、生态网络、潜在碳代谢功能与土壤理化生物学性质的关系。【结果】不同施肥处理导致土壤理化生物学性质以及细菌种群、多样性和潜在碳代谢基因丰度发生明显变化。与不施肥（CK）相比，长期单施化肥（N4）显著降低了土壤pH、细菌物种数量和群落多样性，化肥减量配施有机肥（M2N2）具有良好的维持作用。长期施肥（N4和M2N2）虽显著增加土壤呼吸作用，但明显降低0—20 cm土层土壤净氮矿化速率。其中，与N4处理相比，M2N2处理可明显提升土壤净氮矿化速率。土壤NH₄⁺-N含量、净氮矿化速率和pH是土壤细菌种群差异的重要影响因子。网络共现分析显示，Bradyrhizobium elkanii 和 beta proteobacterium WWH154是维持细菌生态网络稳定性的关键物种，其中，100株优势细菌物种全部与beta proteobacterium WWH154呈共现关系，54%的物种与Bradyrhizobium elkanii表现出共现关系。长期施肥（N4和M2N2）可增加两个关键物种的相对丰度，增幅61.9%—169.4%，M2N2处理的增幅更为明显。碳代谢基因功能预测发现，N4处理降低土壤细菌碳固定、氨基酰基转运RNA生物合成和氨基酸相关酶等碳代谢基因的丰度，M2N2处理则能较好地稳定碳代谢途径。【结论】长期施肥改变农田土壤理化和生物学性质，化肥减量配施有机肥（M2N2）通过富集关键物种，增加微生物网络复杂性来响应环境变化，维持土壤生态功能，进而提升作物产量。

【目的】 瘤黑粉病是我国玉米生产中的重要病害之一。筛选抗性种质资源，解析其在病原菌侵染下的生理生化响应，以期为抗病育种提供科学依据。【方法】 选取425份玉米种质资源，系统筛选其瘤黑粉病抗性水平，并结合糖代谢、氧化应激及光合参数分析，筛选出高抗、中抗和高感自交系。采用WGA-AF488/PI染色分析菌丝增殖状况，以揭示不同自交系的抗病特性。【结果】 2021年和2022年瘤黑粉病的发病指数和发病率存在显著年际差异，主要受气温和降水影响。主成分分析显示，接种4、8和12 d的病情指数是病害严重程度的关键指标，而灌浆期（R2）和蜡熟期（R4）的发病率揭示了生长阶段的差异。此外，筛选出6份高抗（如Q319）、67份中抗（如599）和171份高感（如M407）自交系。糖代谢分析显示，不同抗病性自交系在蔗糖、果糖和葡萄糖含量上存在显著差异，表明糖代谢在病原菌与寄主竞争中具有重要作用。氧化应激分析表明，感染后H₂O₂和O^2-含量显著升高，且高抗自交系的OH^-清除能力最强。SOD和POD活性接种4和8 d显著提升，D599的SOD活性第8天提高114.98%，Q319提高96.08%；第12天，D599和Q319的POD活性分别增加164.27%和160.91%，表明抗病材料抗氧化能力较强。WGA染色结果显示，Q319的菌丝扩展受限，主要集中于维管束附近，表明其细胞壁防御能力较强；D599的菌丝扩展速度和范围介于Q319和M407之间，表现为中等防御能力；M407菌丝扩展广泛，形成大面积跨细胞侵染，表明其细胞壁防御较弱。接种后，Q319、D599和M407的净光合速率第4天分别较对照组降低52.5%、52.8%和100.2%，光合色素含量显著下降，但第4至第12天下降幅度逐渐减小。【结论】 揭示了瘤黑粉病菌侵染下，不同抗性玉米自交系在糖代谢、氧化胁迫、抗氧化能力及光合作用方面的显著差异。高抗自交系Q319通过低蔗糖、高果糖和葡萄糖的代谢特点，配合较高的叶绿素和类胡萝卜素含量及高效的抗氧化能力，展现出较强抗病性；高感自交系M407因蔗糖积累较多、抗氧化系统响应不足，导致净光合速率和蒸腾速率显著下降，病害易感性增强；中抗自交系D599在光合功能和色素积累上表现适中，抗病能力介于二者之间。

【目的】研究苗期低温对棉花花芽分化的危害和籽棉产量的影响，分析苗期低温下棉花顶芽内源激素的变化特征，为低温下棉花优质高效栽培技术提供理论依据。【方法】以早熟、优质棉花品种中425为材料，于2022-2023年在南京农业大学牌楼试验站智能温室开展苗期低温盆栽试验，模拟南疆阿克苏地区棉花苗期的日均温环境，设置2个温度处理，分别是对照（CK，日均温27 ℃，日均最高、最低温分别为32、22 ℃）、低温（LT，日均温20 ℃，日均最高、最低温度分别为25、15 ℃），研究苗期低温下棉花花芽分化数量、大小、形态解剖结构和顶芽内源激素变化，苗期低温解除后棉铃及其组分生物量、籽棉产量相关指标变化。【结果】在棉花花芽分化过程中，苗期低温下棉花顶芽内的生长素（IAA）含量升高、ZR与GA₃含量的比值（ZR/GA₃）降低使花芽分化受到抑制，脱落酸（ABA）、赤霉素（GA₃）和玉米素核苷（ZR）含量升高以响应低温带来的不利影响。顶芽内源激素受苗期低温影响发生变化，使花芽分化进程减缓，第1果枝第1果节花芽分化至苞片分化期、萼片分化期、花瓣-雄蕊分化期、雌蕊分化期、性器官形成期时，叶龄分别增加16.6%-19.4%、26.5%-31.3%、17.6%-29.0%、16.6%-23.3%、26.6%-30.0%；棉苗4叶1心、5叶1心、6叶1心期的花芽数量分别减少了33.3%-55.2%、24.0%-53.1%、26.8%-32.9%，由于苗期低温下棉苗生长发育迟缓，相同温度处理天数的棉苗花芽数量减少更为显著，与对照组棉苗4叶1心、5叶1心、6叶1心期相同低温处理天数的棉苗花芽数量减少66.7%-85.7%、74.0%-87.8%、70.7%-81.7%，棉苗4叶1心、5叶1心、6叶1心期的花芽分别减少33.3%-36.4%、70.7%-71.6%、44.6%-48.3%。苗期低温解除后，棉铃发育依然受到影响，棉铃及其组分生物量均显著降低，铃壳、纤维、棉籽生物量分别降低64.6%、65.5%、66.7%，棉花铃数降低65.4%，最终籽棉产量降低65.5%。【结论】苗期低温下，棉花顶芽IAA含量升高、ZR/GA₃降低抑制了伏前桃花芽分化。苗期低温通过推迟花芽分化使棉花生殖发育缓慢，棉铃生物量降低，苗期低温使花芽数量减少，最终棉花铃数降低，导致籽棉产量下降。

【目的】 基于不同麦区气候、土壤、耕作、田间管理条件，研究土施硒肥对我国不同麦区小麦富硒效果及土壤有效硒含量的影响，分析不同麦区小麦籽粒硒含量提升效果差异的区域影响因素，为高效利用硒肥、科学推进富硒小麦生产提供依据。【方法】 试验于2022—2024年在我国小麦主产区的陕西永寿、河北柏乡、四川梓潼、安徽舒城4个试验点进行，采用单因素随机区组设计，设置土施硒肥（亚硒酸钠）0、100、200、300和400 g·hm^-2共5个处理（Se0、Se100、Se200、Se300、Se400）。在小麦开花期和成熟期分别采集植株和土壤样品，测定分析各地的小麦产量、开花期及成熟期小麦植株硒含量、硒吸收量及土壤有效硒含量。【结果】 土施硒肥对小麦产量及地上部生物量无显著影响；小麦地上部各器官硒含量及硒积累量均随着施硒量的增加而显著提高；小麦籽粒硒含量与硒肥施用量呈线性正相关，4个供试地区小麦富硒效果依次为河北柏乡>陕西永寿>安徽舒城>四川梓潼，每增施1 g·hm^-2硒肥，籽粒硒含量分别提升1.03、0.57、0.35和0.33 μg·kg^-1；相同施硒量下，开花期硒转运系数TF_穗/茎叶值均高于TF_茎叶/根值，成熟期硒转运系数TF_{籽粒/茎叶}值随着施硒量的增加而提高，说明亚硒酸盐不易从小麦根部进入茎叶中，却易从茎叶向穗中转运。土壤有效硒含量随着施硒量的增加显著提高，增加幅度表现为陕西永寿>河北柏乡>安徽舒城>四川梓潼，每增施1 g·hm^-2硒肥，4个试验点土壤有效硒含量分别提升0.141、0.077、0.008和0.008 μg·kg^-1；陕西永寿、河北柏乡、四川梓潼、安徽舒城达到富硒小麦籽粒硒含量要求（>150 μg·kg^-1）的施硒量分别为232、0、376和354 g·hm^-2。【结论】 在土壤硒含量不高的情况下，土施硒肥在不同麦区均可实现富硒小麦的生产并提高土壤有效硒含量，但在碱性土壤中小麦富硒效果更好、土壤有效硒含量提升更高；达到小麦富硒（>150 μg·kg^-1）要求时碱性土壤所需硒肥用量低于酸性土壤。

【目的】TIFY是植物特有的一类参与调控生长发育和逆境胁迫应答的转录因子家族，在小麦中开展TaTIFY11c-4A的克隆并验证其遗传效应，为小麦高产分子育种提供依据。【方法】以小麦品种旱选10号为材料，克隆TaTIFY11c-4A，并在不同种质中检测其等位基因的变异；利用qRT-PCR检测TaTIFY11c-4A的组织表达模式，研究其对不同激素信号和逆境胁迫的响应，并通过在烟草中瞬时表达明确TaTIFY11c-4A亚细胞定位；开发TaTIFY11c-4A多态性标记并检测其在自然群体中的分布，通过候选基因关联分析的方法验证其与表型的相关性。同时，研究不同等位基因在不同年代及地域的分布和频率。通过对TaTIFY11c-4A和TaSRL1-4A单倍型进行联合分析，挖掘优异基因型组合。【结果】克隆了小麦TaTIFY11c-4A，该基因包含3个外显子和2个内含子，编码198个氨基酸，具有TIFY和Jas结构域；该基因在小麦幼苗的根、根基和叶中均有表达，在小麦孕穗期根部和叶中表达量较高。TaTIFY11c-4A启动子区含有激素应答、胁迫响应和胚乳发育相关的多种顺式作用元件，响应ABA、IAA、MeJA等植物激素和干旱、高盐、低温、高温等胁迫信号。在TaTIFY11c-4A上游启动子区-405 bp位置检测到1个SNP(G/A），依据该SNP开发了目的基因的分子标记并进行关联分析。结果显示，TaTIFY11c-4A等位基因与干旱、高温等多环境下小麦的株高、千粒重和分蘖期根深均显著相关。与SNP-G相比，携带SNP-A等位基因小麦种质平均株高较矮、千粒重较高，但分蘖期扎根较浅，在小麦育种历程中受到正向选择。TaTIFY11c-4A-SNP-A和TaSRL1-4A-SNP-C基因型对株高的降低和千粒重的提高具有加性效应。【结论】TaTIFY11c-4A编码一个核定位JAZ蛋白，在小麦植株各组织中均有表达，响应ABA、IAA、MeJA信号和干旱、极端温度和高盐等非生物胁迫；TaTIFY11c-4A-SNP与干旱、高温等多种环境下的株高、千粒重和分蘖期根深相关，并且SNP-A等位基因在育种历程中受到了正向选择。TaTIFY11c-4A和TaSRL1-4A的优异等位变异及组合单倍型为培育高产抗逆小麦品种提供基因资源。

中国是世界四大农业起源中心之一，分别形成了以长江中下游为代表的稻作农业系统和以黄河流域为代表的旱作农业系统。历史文献和考古证据均表明，早在殷商时期的甲骨文中，已出现黍、稷、麦、稻、菽等作物的名称，在先秦时期确立了“五谷”概念，而《诗经》中也出现了“百谷”这一泛指粮食作物的称谓。但令人关注的是，在上述“五谷”或主粮体系中，荞麦这一源于中国的作物却长期未被明确记载。这一缺位现象，与荞麦作为我国特有的原产作物、拥有极高遗传多样性和地方变异类型、并在冷凉山区长期栽培驯化的事实不符。本文通过对荞麦起源、进化与传播相关文献的系统梳理，结合植物考古学最新发现与遗传多样性数据分析，遵循作物起源中心判定原则，综合历史文献、生物学特征、分布规律等多元证据，系统论证了中国西南地区（尤其是云南、四川、贵州、青藏高原南缘）作为荞麦属植物的起源地、遗传多样性中心和驯化中心的科学依据。研究指出，中国境内荞麦属植物共23个种，其中包括甜荞麦、苦荞麦、金荞麦3个栽培种，及20个野生种，绝大多数集中分布于中国西南部。这一区域不仅是甜荞和苦荞2个栽培种的祖先类型（亚种）——F. esculentum ssp. ancestrale和F. tataricum ssp. potanini的自然分布地，也是荞麦属多样性最丰富的区域，体现出强烈的原产地特征。同时，分子标记和系统发育学研究也证实，中国西南部的野生荞麦与栽培种在遗传上具有密切亲缘关系，为驯化路径的建立提供了明确线索。随着现代研究的深入，荞麦不仅以其短生育期、广适性、耐瘠耐寒等生物学优势在边远冷凉山区得到广泛推广，更因其籽粒富含蛋白质、黄酮类化合物与功能性糖醇，成为极具开发潜力的功能性杂粮作物。荞麦特别适合发展中西部特色农业，兼具生态价值与营养保健潜能，未来在国家营养战略、粮食多样性保护及高附加值农业发展中具有重要作用。本研究为科学认定中国作为荞麦起源与驯化中心提供了理论支撑与实证依据，亦为后续开展荞麦种质资源保护、品种改良与产业发展奠定基础。

【目的】针对西北干旱灌区青贮玉米生产中不合理的水肥施用导致产量不稳定及品质下降等问题，探讨减量灌水结合有机无机肥等氮配施对青贮玉米产量和品质的影响，为西北灌区青贮玉米的高产优质栽培技术筛选出适宜的水肥管理模式。【方法】于2021—2022年，在甘肃农业大学绿洲农业试验基地开展基于双因素裂区设计的大田试验研究。主区为2个灌水水平，分别为I1（常规灌水量减量20%，324 mm）、I2（常规灌水量，405 mm），采用滴灌方式灌溉；裂区为5个不同的施肥处理，分别是F1（全施化学氮肥）、F2（75%化学氮肥与25%有机肥混合施用）、F3（50%化学氮肥与50%有机肥混合施用）、F4（25%化学氮肥与75%有机肥混合施用）、F5（全施有机肥）。分析不同水肥管理模式对青贮玉米产量、籽粒品质及秸秆品质的影响，并采用因子分析对青贮玉米的产量和品质进行综合评价。【结果】单一减量灌水会造成青贮玉米产量和品质的降低，有机无机等氮肥配施有利于增强减量灌水条件下青贮玉米产量和品质协同提升的潜力，其中以减量20%灌水结合75%化学氮肥+25%有机肥配施（I1F2）优势突出。I1F2可显著提高青贮玉米鲜草和干草产量，与常规灌水结合全施化学氮肥（对照，I2F1）相比鲜草与干草产量分别提高9.9%与12.7%。同时，I1F2仍可保持青贮玉米较高的籽粒与秸秆品质。与I2F1相比，I1F2籽粒蛋白、脂肪含量分别提高17.4%、20.5%，必需氨基酸含量（苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸和甲硫氨酸含量）分别提高17.4%、13.9%、19.4%、17.9%、23.1%、30.0%、44.5%和22.0%。I1F2较I2F1秸秆粗蛋白、粗脂肪和可溶性糖含量分别提高13.9%、19.1%和15.6%，中性洗涤纤维含量降低13.5%，进而相对饲用价值提高14.0%。通过因子分析发现，I1F2具有最高的综合适应性指数，有利于青贮玉米增产提质。【结论】减量20%灌水结合75%化学氮肥+25%有机氮肥是实现西北灌区青贮玉米产量和品质协同提升的最优水氮管理模式。

【目的】为明确草莓连作对土壤微生物和土壤功能的影响，解析草莓连作下细菌和真菌群落结构以及碳氮磷代谢功能基因的变化特征，为调控连作土壤微生态平衡和土壤功能提供科学依据。【方法】采用荧光定量PCR、Miseq测序和高通量芯片等技术研究未连作(T1），连作3年(T3）和连作10年(T10）条件下细菌、真菌和碳氮磷代谢功能基因变化规律，解析影响土壤功能的主效因子。【结果】草莓连作降低了土壤pH值，但提高了土壤养分含量，其中土壤有机质含量从21.2 g·kg^-1上升至32.4 g·kg^-1。连作使草莓根际和非根际细菌丰度先升高后降低，非根际真菌丰度变化与细菌变化趋势相似，但显著降低了根际真菌丰度，说明细菌和真菌对连作的响应不同。连作对细菌多样性影响不显著，而显著降低了真菌多样性，并改变了土壤微生物群落组成。通过比较不同连作年限细菌和真菌群落组成之间的UniFrac距离发现，真菌群落UniFrac距离为0.64—1.36，远远高于细菌群落的0.028—0.111，说明连作对真菌群落组成的影响高于细菌。相关性分析表明，细菌群落组成与土壤pH显著相关，而真菌群落组成与土壤养分状况(有效磷、碱解氮、有机质等）显著相关。草莓连作改变了土壤碳氮磷代谢功能基因丰度，使土壤中固碳基因accA显著降低，固氮基因nifH和磷代谢相关功能基因(phoD、phoX和pqqC）先升高后降低。进一步通过偏最小二乘路径模型(PLS-PM）分析发现，草莓连作真菌群落结构(丰度、多样性和组成）对土壤碳氮磷代谢功能基因的影响高于细菌群落结构。【结论】草莓连作引起的土壤碳氮磷代谢功能基因丰度的改变主要是通过调控真菌群落结构而实现的。未来应重点调控土壤真菌群落结构，以改良长期连作土壤的健康状况。

【目的】 分析陆地棉与海岛棉铃形态特征、铃重、纤维与籽仁品质的差异性及其关系，以期为棉花新品种选育和高产优质栽培提供理论依据。【方法】 试验于2022—2023年在新疆维吾尔自治区乌兰乌苏农业气象试验站进行，选择299份陆地棉和274份海岛棉种质资源，采用相关性、主成分和灰色关联度等统计方法，明确陆地棉与海岛棉铃形态特征差异对纤维及籽仁品质的影响。【结果】 海岛棉铃长变化范围为3.79—6.20 cm，显著高于陆地棉，而陆地棉铃直径、铃表面积和铃体积均高于海岛棉，其中铃直径范围为2.81—4.27 cm，铃表面积和铃体积分别为21.86—37.42 cm²和14.76—33.58 cm³；陆地棉断裂比强度随铃直径的增加呈上升趋势，海岛棉纤维品质随着铃体积的增大而变优。海岛棉铃壳重为0.97 g，较陆地棉显著减少37.01%，陆地棉比壳重显著高于海岛棉，其变化范围为2.24—9.88 g·dm^-2；陆地棉纤维长度和断裂比强度与铃壳重和比壳重呈显著正相关关系；海岛棉纤维长度与铃壳重和比壳重呈显著负相关关系，断裂比强度与铃壳重呈显著正相关关系，陆地棉与海岛棉铃壳重和比壳重的增加均与铃重的上升呈显著正相关关系。陆地棉单铃纤维重和单铃棉籽重变化范围为0.85—3.69和1.85—6.16 g，较海岛棉分别增加了48.34%和37.97%。陆地棉纤维长度和断裂比强度与其单铃棉籽重呈显著正相关关系，海岛棉则与单铃纤维重呈显著负相关关系。海岛棉籽仁油脂含量为35.04%，较陆地棉显著高1.75%，陆地棉籽仁蛋白质含量为40.75%，较海岛棉显著高2.86%；纤维品质与籽仁蛋白质含量呈显著负相关关系，随籽仁蛋白质含量的增加，纤维长度和断裂比强度呈显著下降趋势。【结论】 光合产物在纤维和籽仁的分配差异性是陆地棉和海岛棉纤维品质差异的主要原因，扩大棉铃库容能够协同提升陆地棉与海岛棉铃重与纤维品质。

【目的】 全基因组选择（genomic selection，GS）是一种通过全基因组标记信息预测个体表型或遗传值的核心技术，在农业育种和遗传研究中具有重要的理论价值和实践意义。然而，高维特征冗余和非线性关系建模是全基因组选择中的关键挑战。提出一种从基因型到表型的堆叠集成模型（genotype to phenotype stacking ensemble，G2PSE），旨在提高预测精度和泛化能力，为高维基因组数据分析提供高效的解决方案。【方法】 构建G2PSE堆叠集成模型框架，综合应用十折交叉验证、集成学习、特征选择（LAR算法）和特征增强策略。模型采用随机森林（RF）、支持向量回归（SVR）和梯度提升回归（GBR）作为基学习器，并以普通最小二乘回归（OLSR）作为元学习器，同时，评估随机森林、支持向量回归和神经网络等元学习器对模型性能的影响。G2PSE模型包含3种核心子模型：（1）全特征堆叠集成（AFSE），充分利用所有SNP特征；（2）LAR特征堆叠集成（LFSE），通过特征选择减少冗余信息，提升泛化能力；（3）LAR特征增强堆叠集成（LFESE），结合特征选择与增强策略，在高维数据环境中优化预测能力。探讨3种特征增强变体（AFESE、HFESEⅠ、HFESEⅡ）的性能。最终，模型在小麦、大豆、罗非鱼3个物种的多性状数据集上进行试验评估，并进一步利用Pepper203数据集进行独立测试集评估，验证模型的鲁棒性。【结果】 G2PSE模型在皮尔逊相关系数（PCC）和平均绝对误差（MAE）2项指标上显著优于传统方法和单一机器学习模型。3种核心子模型中，LFESE通过结合特征选择与增强策略表现最佳，LFSE通过特征选择减少了冗余信息并增强了泛化能力，而AFSE在全面捕获基因型全局信息方面具有显著优势。此外，3种特征增强变体模型进一步验证了特征质量相较于特征数量对提升预测性能的重要性。试验还表明，在元学习器选择中，线性回归模型的表现最佳，而在计算效率上，LFESE和LFSE子模型展示了较为均衡的性能。且合理的特征选择阈值对模型性能至关重要，其中，低维数据集的最优阈值为10%—20%，而高维数据集的最优阈值为1%。最后，在独立测试集上的评估证明LFESE子模型具有最佳的泛化能力。【结论】 G2PSE模型通过集成学习、特征选择与增强策略显著提升了全基因组选择的预测性能。

【目的】利用逆转录重组酶介导的核酸等温扩增技术（reverse transcriptase recombinase-aided amplification，RT-RAA）结合CRISPR/Cas12a系统，建立李属坏死环斑病毒（prunus necrotic ringspot virus，PNRSV）的RT-RAA-CRISPR/ Cas12a可视化检测方法。【方法】依据PNRSV外壳蛋白（coat protein，CP）编码基因的保守序列，设计并筛选扩增效率高、特异性强的引物；针对引物和探针的浓度、扩增体系、反应温度和时间等条件进行优化，建立PNRSV的RT-RAA-CRISPR/Cas12a可视化检测方法。利用该方法对PNRSV、李痘病毒（plum pox virus，PPV）、苹果花叶病毒（apple mosaic virus，ApMV）、黄瓜花叶病毒（cucumber mosaic virus，CMV）、马铃薯X病毒（potato virus X，PVX）、马铃薯Y病毒（potato virus Y，PVY）等李属植物常见病毒进行检测，验证方法的特异性；将PNRSV的总RNA进行10倍梯度稀释，分别采用RT-PCR、RT-RAA以及RT-RAA-CRISPR/Cas12a方法进行检测，比较3种方法的灵敏度；对口岸收集的31份疑似感染病毒的桃果实试验样品进行RT-RAA-CRISPR/Cas12a和RT-PCR方法检测，验证该可视化检测方法的实用性。【结果】成功建立了用于检测PNRSV的RT-RAA-CRISPR/Cas12a可视化检测方法。最终体系优化结果为引物RT-RAA-PNRSV-F2/R2、荧光报告基因FQ、CRISPR-Cas12a、PNRSV-crRNA（CRISPR RNA，crRNA）的工作浓度分别为0.4 μmol·L^-1、800、200、240 nmol·L^-1，反应条件为41 ℃下反应45 min。该方法可特异性检测PNRSV，与李属植物常见病毒无交叉反应。对携带PNRSV的桃果实样品RNA的检测灵敏度，RT-RAA和RT-RAA-CRISPR/Cas12a分别可达3.06 pg·μL^-1和306 fg·μL^-1，RT-RAA-CRISPR/Cas12a灵敏度是RT-RAA和RT-PCR的10倍。口岸收集的31份桃果实试验样品中，RT-PCR检出14份阳性样品，RT-RAA-CRISPR/Cas12a检出15份阳性样品，两者检测结果一致率基本一致。【结论】建立了PNRSV的RT-RAA-CRISPR/Cas12a可视化检测方法，该方法具有简便、快速、高灵敏度、高特异性和直观的特点，适用于现场快速检测PNRSV。

【目的】黄河流域棉区现行播后覆膜技术依赖人工放苗定苗，制约全程机械化发展。探究西北内陆棉区干播湿出技术在黄河流域的适应性，通过比较不同播种方式对种子萌发环境及棉花出苗率、苗期生长的影响，揭示关键环境制约因素，为机械化种植棉花技术优化提供理论支撑。【方法】于2023—2024年以冀863为供试材料，设置露地单粒直播（T1）、单粒播后覆膜（T2）、干播湿出单粒播种（T3）、干播湿出双粒播种（T4）4个试验处理，在河北省曲周县研究不同播种方式对土壤环境、棉花出苗、棉花地上部和根系生长变化的影响。【结果】相较于露地单粒直播，单粒播后覆膜、干播湿出单粒播种的土壤5 cm处地温、土壤含水量、出苗率、株高、地上部干物质重、根系长度、表面积、体积和根系活力显著增加，土壤紧实度、出苗天数和根系直径显著降低；相较于单粒播后覆膜，2023和2024年干播湿出单粒播种的播种30 d内土壤5 cm处地温日较差分别显著降低3.67和1.58 ℃，播种10 d内土壤紧实度分别显著降低9.36%和27.06%，出苗天数在2024年显著降低0.6 d，根系长度、表面积、体积和根系活力在2023和2024年显著增加；相较于干播湿出双粒播种，2023和2024年单粒播种的出苗时间显著增加、出苗率显著降低，但地上部干物质重显著增加13.98%和55.00%。结构方程模型结果表明，不同播种方式通过改变土壤5 cm处地温、5 cm处地温日较差、土壤含水量和土壤紧实度影响棉花出苗率，而苗期干物质重则主要受到土壤含水量、株高和土壤紧实度的直接影响。【结论】在黄河流域棉区，干播湿出通过降低土壤5 cm处地温日较差和土壤紧实度来提高出苗速度和出苗率，促进苗齐、苗壮，以每穴播种1粒种子为最优。

【目的】适当减少氮肥投入是水稻生产中可持续性的管理措施。研究减施氮肥对华南地区早晚兼用型水稻产量和稻米品质的影响，可为‘丝苗米’品种的优质丰产栽培和氮素管理提供理论依据。【方法】于2022—2023年在广东省农业科学院大丰试验基地开展了2年原位大田试验，以2个早晚兼用型‘丝苗米’品种（19香、南晶香占）为试验材料，采用双因素裂区试验设计，主区为减少20%氮肥施用量（RN）和常规氮肥施用量（CN）2个处理，裂区为水稻品种，比较分析减氮条件下早晚兼用型水稻产量和稻米品质的变化特征。【结果】与CN相比，RN条件下的早晚兼用型水稻晚季产量无影响，但显著降低早季产量，2年平均降幅为11.7%，早季产量的降低主要与其总颖花数的减少有关。RN对早季稻米精米率、垩白粒率和垩白度无影响，但显著降低早季整精米率，2年平均降低3.30%；RN对早季米饭硬度无影响，显著降低稻米中蛋白质含量、米饭黏性和食味值，平均降幅分别为0.61%、12.80%和2.80%，而显著提高稻米中直链淀粉含量，平均提高1.23%。RN对晚季稻米精米率、整精米率、垩白粒率、垩白度、直链淀粉和蛋白质含量、米饭硬度和黏性以及食味值均无显著影响。另外，RN条件下早季整精米率的降低可能与蛋白质含量下降有关，米饭黏性和食味值的降低与直链淀粉含量升高有关。【结论】短期减施氮肥降低早晚兼用型水稻早季产量、稻米加工品质和食味品质；但减施氮肥并不影响早季外观品质，晚季产量、加工品质、外观品质以及食味品质。因此，在早晚兼用型水稻生产中，早季应保障充足的氮素供应以维持水稻产量和品质；而在当前氮肥施用水平下，晚季减施20%氮肥仍可实现水稻稳产优质。