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。

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】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】 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】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】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】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】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】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】小麦新品种泰科麦33兼具优质高产抗病等优良特性，遗传基础丰富，是一个具有较大应用潜力的新品种。通过构建泰科麦33基因型图谱，解析其遗传构成，为小麦新品种的选育和亲本选配提供依据。【方法】利用55K SNP芯片标记对泰科麦33及其系谱亲本中郑麦366、淮阴9908、豫麦47、PH82-2-2、豫麦13、豫麦2号、百农3217、偃大24、咸农39、丰产3号和阿夫等小麦品种（或品系）进行全基因组扫描，绘制基因型图谱，分析不同供试亲本对泰科麦33的遗传贡献，解析泰科麦33的遗传构成。【结果】泰科麦33及其供试系谱亲本之间的相似性系数为0.72—0.93，泰科麦33与郑麦366具有较大的遗传相似度，遗传相似系数为0.93。SNP标记分析表明，系谱母本和系谱父本对泰科麦33的遗传贡献率分别为66.57%和33.43%，两系谱亲本遗传贡献和理论值出现了较大偏离，说明泰科麦33更多地继承了系谱母本的遗传物质。在亚基因组水平上，系谱母本在A、B和D 3个亚基因组水平上的遗传贡献率分别为71.0%、85.0%和49.4%；而系谱父本的遗传贡献率分别为29.0%、15.0%和50.6%。在各染色体水平上，系谱母本在1A、2A、3A、4A、7A、1B-7B、1D和2D等14条染色体上遗传贡献率均高于系谱父本，系谱父本在5A、4D、6D和7D等4条染色体上遗传贡献率均高于系谱母本；系谱母本和系谱父本在6A、3D和5D等3条染色体上遗传贡献率相当。基因型图谱分析发现，系谱母本贡献位点分布在1A、5A、7A、2B、7B和2D染色体；系谱父本的贡献位点分布在4A、5A、6D和7D染色体上。对比泰科麦33与亲本郑麦366和淮阴9908的SNP多态性，发现有109个SNP位点与两亲本基因型均不相同，分布在除1A和6A之外的19条染色体上；泰科麦33在4A、2B、6B和7D染色体上的差异位点数目最多且成簇分布，各染色体差异位点数分别为10、9、11和9。【结论】构建了泰科麦33的基因型图谱，明确了其遗传构成特点；发现泰科麦33更多地继承了系谱母本的遗传物质，确定了其来源于不同亲本的贡献位点及自身特有的差异位点。

【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】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】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】分析2000—2020年四川小麦品种的产量及产量相关性状变化趋势，为四川小麦品种的产量遗传改良提供参考。【方法】2019—2022年，采用小区试验设计，测定2001—2016年以来145份四川省审定小麦品种及2000—2020年以来的60份高产小麦品种（四川省历年区试中产量位于前列的品种）的产量及产量相关性状，进而分析2000—2020年来四川小麦育成品种的产量及产量相关性状的变化趋势。【结果】145份2001—2016年四川小麦品种产量年均遗传增益为37.20 kg·hm^-2或0.66%，穗粒数和单位面积有效穗数呈增加趋势，千粒重和株高呈降低趋势。相关分析表明，单位面积有效穗数和产量呈极显著正相关，通径分析表明，单位面积有效穗数的持续增加（年均增加0.42×10⁴/hm²或0.13%）是145份2001—2016年四川小麦品种产量潜力提升的主要因素；60份2000—2020年四川高产小麦品种产量年均遗传增益为61.10 kg·hm^-2或0.89%，单位面积有效穗数呈增加趋势，株高呈降低趋势，穗粒数和千粒重几乎无变化。相关分析表明，产量与单位有效面积穗数呈显著正相关，通径分析表明，单位面积有效穗数的持续增加（年均增加1.80×10⁴/hm²或0.51%）也是60份2000—2020年四川高产小麦品种产量潜力提升的主要因素。【结论】近20年来，四川省小麦产量遗传改良育种取得一定进展，尤其是高产育种产量改良效果显著，四川省小麦品种产量水平正在逐步提升，单位面积有效穗数的持续增加是四川小麦品种产量潜力提升的主要因素。在产量要素中，高穗粒数和千粒重是四川小麦高产的重要基础，但其遗传改良处于瓶颈期。在此基础上，增加单位面积有效穗数是四川小麦产量进一步提升的关键。

【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】以具有拟茎点种腐病不同抗性水平的大豆为试材，建立准确快速的大豆芽期室内病害鉴定体系，并基于170份自然群体大豆筛选出高抗病性品种，为大豆拟茎点种腐病的快速高通量鉴定和抗性品种培育提供方法及材料基础。【方法】选取已报道拟茎点种腐病抗性品种齐黄34、感病品种Williams，以及中作09-560、z13-631-2、ZDD26268、辰溪青皮豆1和通县黄豆，挑选各品种大小均一、种皮完好的种子，经过消毒后于黑暗中发芽，在不同萌发时长后分别接种拟茎点种腐病病原菌24、48、72和96 h，统计不同侵染时长下种子表层的菌丝覆盖率与种子腐烂率，确定评价大豆拟茎点种腐病的最适鉴定时期。随后，以该时期的种子表层菌丝覆盖率和种子腐烂率作为评价指标，对自然群体170份不同大豆种质进行抗性鉴定，并划分5个抗病等级，筛选出高抗病性品种。【结果】以种子表层的菌丝覆盖率和种子腐烂率作为评价指标，发现不同抗性水平的大豆在萌发96 h后接种拟茎点种腐病病原菌表现出最为明显的表型差异；进一步比较侵染24、48、72和96 h后的发病情况，发现侵染72 h后的不同品种之间抗病差异最为明显，因此，确定萌发96 h后的芽期大豆侵染72 h为评价不同品种拟茎点种腐病抗性水平的最适时期，随后对170份大豆自然品种进行拟茎点种腐病抗性鉴定，并划为高抗、中抗、中感、感病、高感5个抗病等级，其中Ⅰ级（高抗）品种30个、Ⅱ级（中抗）品种51个、Ⅲ级（中感）品种71个、Ⅳ级（感病）品种4个、Ⅴ级（高感）品种14个，表明大豆种质资源对拟茎点种腐病抗性存在广泛变异。【结论】以萌发96 h后的芽期大豆侵染病原菌72 h作为最佳鉴定时期、种子表层的菌丝覆盖率和种子腐烂率作为拟茎点种腐病的评价指标，该鉴定体系具有较高的准确性与可靠性，可为不同品种室内快速高通量鉴定提供有效方法，进一步筛选出30个高抗种质可为抗病品种选育提供材料基础。

【目的】FWL（Fruit Weight2.2-Like）基因是细胞增殖的负调控因子，不仅调控植物器官发生和大小，也参与调控植株金属离子转运积累及信号转导，解析OsFWL3功能，有助于揭示作物体内微量金属元素转运机制，为减少重金属积累、改善作物品质提供理论支持。【方法】通过生物信息学方法，分析OsFWLs家族基因概况、基因组结构及系统进化树，并预测OsFWL3的时空表达分析。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，获得2个Osfwl3敲除株系，在苗期和灌浆期进行ZnSO₄处理，分析处理后的幼苗和籽粒表型，测定Zn等金属元素含量变化，探究OsFWL3对Zn等金属离子转运和积累的影响。【结果】OsFWLs家族基因功能存在一定程度的相似性。OsFWL3在花药和圆锥花序中高表达，暗示其与水稻生殖发育密切相关，突变体Osfwl3的一级枝梗数显著增多，其种子在长度、厚度和百粒重方面显著大于WT。同时，OsFWL3影响水稻幼苗和籽粒中Zn等金属离子的含量和分布，OsFWL3缺失影响Zn、Cd、Mn从植株地下部向地上部、穗下部向穗中部以及稃壳向糙米的竞争性转运。【结论】OsFWL3影响水稻籽粒及植株中Zn等金属元素的积累和转运，对水稻植株生长发育和籽粒大小均起重要调控作用。

【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】可溶性糖含量是鲜食大豆重要的品质性状之一，研究大豆鲜籽粒可溶性糖含量的遗传变异，深入解析可溶性糖含量的遗传机制，为鲜食大豆种质创新及品质育种提供依据。【方法】利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆生态区和南方大豆生态区的133份大豆地方种质，在2021年连江春季、福清春季和秋季3个环境下对鲜籽粒可溶性糖含量进行表型测定，结合82 187个高质量SNP标记，基于混合线性模型MLM（Q+K）对可溶性糖含量进行全基因组关联分析，挖掘可溶性糖含量显著相关的SNP位点，并以显著SNP位点为中心，两端各扩展119.07 kb连锁不平衡衰减距离为候选区间，根据候选区间内基因的注释和组织表达信息预测候选基因。【结果】3个环境下，鲜籽粒可溶性糖含量的变异范围为3.37—33.84 mg·g^-1，遗传变异系数为24.59%—32.69%，可溶性糖含量遗传率为68.14%。通过全基因组关联分析，连江春季、福清春季和秋季3个环境下分别检测到与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP有6、8和22个，表型变异解释率为12.43%—29.27%，以表型变异解释率较高的9个显著SNP位点所在的候选区间进行搜索，共获得86个基因，结合基因注释和组织表达信息，进一步筛选到9个候选基因，主要涉及转录因子、糖蛋白家族和糖类合成转运等生物学过程。其中，Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300在大豆种子及荚中表达水平较高，可作为大豆鲜籽粒可溶性糖的最具潜力候选基因。【结论】通过全基因组关联分析，检测到36个与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP，进一步筛选出9个候选基因可能参与大豆鲜籽粒可溶性糖含量的调控，其中，Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300可作为调控大豆鲜籽粒可溶性糖含量的关键目标基因。

【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】 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】合理增密配合适量施氮是玉米丰产增效的重要技术途径，研究氮密互作对玉米生长、生育期内耗水量及水分利用率的影响，可为玉米增密控氮条件下水资源的高效利用提供技术依据。【方法】分别于2022和2023年在吉林省设置田间试验，采用良玉99和德美亚3两个玉米品种，设置5、7、9万株/hm² 3个种植密度和0、100、200、300 kg N·hm^-2 4个施氮水平，研究种植密度和施氮量对不同品种玉米各生育时期植株干重、土壤含水量、耗水量、水分利用效率和籽粒产量及水分生产力的影响。【结果】种植密度显著影响玉米植株干重和籽粒产量，但品种间响应趋势不同。良玉99在种植7万株/hm²的产量较5、9万株/hm²两年平均分别显著提高11.1%和18.3%，德美亚3种植7、9万株/hm²较5万株/hm²两年平均分别显著提高10.5%和9.3%。施氮显著提高玉米植株干重和产量，且与品种、密度存在显著交互作用。与N0相比，良玉99施氮增产38.0%—60.7%，德美亚3增产24.4%—38.2%，良玉99施氮产量增幅更高。随种植密度的提高，2个品种在低施氮量与高施氮量下产量差距均呈逐渐增大趋势，且良玉的表现更为明显。种植密度和施氮量也显著影响玉米对水分的消耗和利用，且密度与品种间存在交互作用。德美亚3的生育期总耗水量随密度的增加呈持续上升趋势，而良玉99以种植7万株/hm²显著高于其他密度。不同密度条件下，2个品种的耗水量均随施氮量的增加而持续上升。受年际降雨量及分布的影响，玉米不同生育时期的水分利用效率对种植密度和施氮表现出复杂的响应趋势。良玉99在种植5、7万株/hm²的水分生产力较9万株/hm²两年平均增幅为8.6%和10.4%；德美亚3则在种植7万株/hm²的水分生产力最高，较5、9万株/hm²增加5.8%和5.3%。施氮对玉米水分生产力的影响在不同密度下存在差异，总体上低密度下施氮处理间差异较小，而中、高密度下显著增大。相比德美亚3，良玉99的水分生产力在中、高密度施氮后的增幅更高。相关分析表明，氮密互作通过影响玉米植株各生育阶段对水分的利用而显著影响产量和水分生产力。【结论】氮密互作显著影响东北雨养区玉米产量与水分利用，良玉99和德美亚3在适度增密至7万株/hm²配合200 kg N·hm^-2施氮量条件下可获得较高产量和水分生产力。

【目的】探索无人机遥感在氮效率分类识别中的潜力，构建小麦品种氮效率分类方法，为氮高效品种筛选提供理论依据和技术支持。【方法】通过6个成熟期与氮效率密切相关的农学指标（产量、植株氮积累、氮素生理利用效率、植株干生物量、籽粒总吸氮量、N收获指数）构建主成分综合值，并对其进行K-Means聚类分析，将121个小麦品种划分为氮高效型、氮中效型和氮低效型3种类型。利用无人机遥感平台搭载多光谱相机，在小麦拔节期、孕穗期和开花期获取无人机遥感影像，并提取34种植被指数，分析植被指数与氮效率综合值的相关性；对比支持向量机（SVM）、随机森林（RF）和K最近邻（KNN）分类方法的氮效率分类模型精度，使用总体分类精度（OA）和Kappa系数比较不同生育时期下小麦品种氮效率分类识别的能力；并使用3种不同的特征集筛选方法（ReliefF算法、Boruta算法和RF-RFE算法）对优化的特征子集进行综合评价，确立适宜的小麦品种氮效率分类识别方法。【结果】随着小麦生育时期的不断推进，植被指数与氮效率综合值的相关性逐渐提高，开花期最高（r=0.502）；利用植被指数全特征集对小麦品种氮效率进行分类，对于单生育时期数据而言，以开花期的SVM模型分类效果最好（OA=77.1%，Kappa=0.591），拔节期最差（OA=65.6%，Kappa=0.406）；总体而言，多生育时期数据融合的品种氮效率分类精度高于单生育时期，其中以拔节期+孕穗期+开花期3个生育时期数据融合的SVM模型的分类效果最优（OA=80.6%，Kappa=0.669）。为减少多生育时期数据融合的特征集变量数量，比较分析RF-RFE、Boruta和ReliefF 3种算法的特征优化效果，基于RF-RFE算法得到的优化特征子集分类精度最高，其OA和Kappa系数比全特征集分类模型分别提高了4.0%和10.1%，其中，以3个生育时期数据融合的分类效果最好（OA=85.4%，Kappa=0.749）。【结论】确立6个氮效率指标—主成分分析—K-Means氮效率评价方法；RF-RFE算法有效优化多生育时期组合的特征子集数量，且获得较高的分类精度，确立基于多生育时期组合—RF-RFE—SVM技术融合的小麦品种氮效率分类模型，为小麦氮高效品种的快速准确分类鉴定提供理论依据和技术支撑。

【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】基于当前“双碳”战略目标，厘清农业净碳汇现状特征、时空格局及其影响因素，为加快推进农业增汇减排提供重要支撑。【方法】在科学重构指标体系的基础上，利用碳汇/碳排放因子法对中国农业净碳汇进行测算并分析其现状特征；而后运用空间自相关模型探讨其空间依赖性与空间异质性；最后利用最小二乘法剖析影响农业净碳汇强度变化的主要因素。【结果】2005—2022年中国农业净碳汇总量虽存在一定年际波动，但整体上升趋势明显，结合其演变特征可大致划分为“持续上升”“波动下降”“快速上升”与“缓慢上升”4个阶段；农业净碳汇强度同样处于上升态势仅演变轨迹略有区别，结合其增速差异可大致划分为“持续较快增长”“缓慢增长”“波动起伏”与“缓慢增长”4个阶段。2022年农业净碳汇量省际差异较大，且以内蒙古居首，上海最末，相比2005年所有省份均显著增加；2022年农业净碳汇强度以河南居首，青海最末，相比2005年所有省份均有不同程度提升。中国省域农业净碳汇强度整体表现出明显的空间依赖性，同时也存在局部空间聚类现象，超过7成省份呈现出明显的空间集聚特征，且位于高-高集聚和低-低集聚的省份数量正趋于接近。耕地利用结构、城镇化水平、农村居民收入水平和农业内部产业结构均对农业净碳汇强度产生显著影响。具体表现为粮食作物播种面积占比越高、或城镇化率越高、或农村居民收入水平越高、或种植业与畜牧业占比越大，农业净碳汇强度越高。【结论】中国农业净碳汇总量与强度均处于波动上升态势，且省际间差异明显；中国农业净碳汇强度表现出明显的空间依赖性与空间异质性；农业净碳汇强度受耕地利用结构、城镇化水平、农村居民收入水平和农业内部产业结构等因素的影响。应通过建立健全低碳农业发展政策支持体系、强化省际交流与合作、加大财政支农资金投入力度等措施推进增汇减排，促进农业净碳汇量的提升。

【目的】耕地种植制度是农业生产方式的具体体现，其形成受自然资源要素与人类土地利用行为综合影响，反映了“人类-自然”的耦合关系。本研究旨在科学掌握全国耕地种植制度格局，为优化农业生产布局、提高农业生产能力、推动农业可持续性发展提供依据。【方法】结合遥感监测与空间决策树模型等手段，构建适合我国农情的跨年度种植制度探测方法体系，并开展空间格局分析。首先，通过辨析种植强度、复种指数等概念，从长期性、周期性、稳定性等方面，定义种植制度的内涵；其次，构建连续度、频度指标，并利用基于时序遥感的2001—2018年中国复种指数监测结果，结合时间滑动窗口方法，在像元尺度分别计算两个指标的具体值；最后，评估耕地的种植强度与种植制度特征的显著性，利用决策树方法确定种植制度类型，从区域差异、动态规律等方面分析不同区域种植制度的时空异质特征。【结果】（1）面积上看，一年一熟所占面积最大，占53.52%，超过耕地总面积的一半；其次是一年两熟，占23.28%，季节性休耕（如两年三熟）与年度休耕分别占12.80%和6.94%。（2）空间上看，一年一熟、一年两熟、季节性休耕与年度休耕的集中分布区分别为东北地区、华北地区、长江以南地区与“镰刀弯”地区。（3）时间上看，动态稳定的种植制度从时间维度上揭示了静态复种指数背后的异质性，例如，2018年复种指数为1的区域，其中75.18%属于一年一熟、6.60%属于一年两熟、8.92%属于季节性休耕、8.02%属于年度休耕。【结论】本研究提出了一种结合时序遥感监测与空间决策树模型的跨年度分类体系，揭示了中国耕地种植制度分区聚集、种植强度南高北低的空间格局，直观展现了松嫩平原、“镰刀弯”等空间聚集区；分析了耕地复种与种植制度的时空差异特征，主要表现在种植制度与年度复种指数的空间不一致性，以及种植制度特有的周期性。研究结果可为合理提高耕地复种强度、推动实施“藏粮于地”战略提供案例支撑。

【目的】针对黄淮冬麦区抗赤霉病小麦品种短缺问题，开展产量与赤霉病抗性协同改良，为该麦区培育高产抗赤霉病小麦新种源。【方法】以苏麦3号为供体亲本（抗源），以矮败周麦16、周麦16、轮选136和轮选6号为受体亲本，利用骨干亲本矮败小麦结合Fhb1分子标记辅助选择和双单倍体（double haploid，DH）技术（简称矮败小麦分子育种策略）快速获得DH系，并对这些稳定品系进行株高、抽穗期和产量等主要农艺性状评价和赤霉病抗性鉴定。【结果】共获得51份半冬性、矮秆、白粒且携带Fhb1的DH系。在2个环境（2020河南和2020北京）下，51份DH系平均病小穗数分别为5.7和7.3，平均严重度分别为27.7%和35.2%，与中感对照淮麦20无显著差异；平均每公顷产量为8.3 t，略低于对照品种周麦18（8.5 t）。结合赤霉病抗性和主要农艺性状综合评价结果，选择DH116（轮选20）作为重点系进一步进行赤霉病抗性和农艺性状鉴定。单花滴注接种鉴定发现，轮选20在4个环境下均达到中抗-高抗对照抗性水平；每公顷产量在2个环境下均高于对照品种周麦18，每穗小穗数和千粒重显著高于对照（P<0.05），且比对照抽穗更早、植株更矮（P<0.05）。轮选20两年区试分别比对照百农207增产4.6%和1.7%，生产试验比对照增产3.5%；区试利用喷雾和单花滴注2种接种方法综合评价轮选20为中感-中抗赤霉病。分子标记检测发现，轮选20携带半矮秆基因Rht-D1b；在已知春化基因Vrn-A1、Vrn-B1和Vrn-D1位点均携带隐性等位基因。通过小麦660K SNP芯片分析显示，轮选20与4个亲本有64.7% SNP是一致的，亲本周麦16、轮选136、轮选6号和苏麦3号对轮选20的直接遗传贡献率分别为69.8%、12.6%、6.1%和11.5%。【结论】利用矮败小麦分子育种策略，实现了小麦高产和赤霉病抗性协同提高，培育出符合黄淮冬麦区生态类型的高产抗赤霉病小麦品种轮选20。

【目的】 玉米茎腐病是我国玉米主产区普遍发生的重要病害之一，自然条件下，玉米茎腐病多由多种病原菌共同侵染造成。筛选抗禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）和拟轮枝镰孢菌（Fusarium verticillioides）复合侵染的优异玉米种质，鉴定与复合病原引起的茎腐病抗性相关数量性状核苷酸（quantitative trait nucleotide，QTN），挖掘抗性候选基因，为玉米抗复合病原抗性分子育种提供基因资源和理论借鉴。【方法】 以一个玉米自然群体为试验材料，接种F. graminearum和F. verticillioides复合病原菌，鉴定茎腐病表型；利用全基因组关联分析，筛选显著抗性SNP位点，预测抗病候选基因。【结果】 通过田间和室内2个环境下接种复合病原后的茎腐病表型鉴定试验，发现不同来源和亚群的自交系对复合病原侵染的表型差异显著。田间表型鉴定结果表明，收集于中国的自交系普遍抗性较高，而美国的自交系普遍感病性较高；热带及亚热带亚群的自交系抗性较高，混合型亚群的自交系感病性较高。室内表型鉴定结果表明，收集于美国的自交系材料抗性较高，国际玉米小麦改良中心的自交系材料感病性高；硬秆亚群的玉米种质表现较高抗性，混合型亚群的种质表现较高感病性。于田间和室内2个环境下分别筛选出29份和16份对复合病原侵染具有较高抗性水平的种质，2个环境共同筛选到6份抗病种质。基于田间表型GWAS分析，鉴定到18个与复合病原茎腐病抗性显著相关的QTN，挖掘出93个抗病候选基因；有4个基因表现出单倍型变异，且接种后基因表达水平在抗病材料中呈上调趋势。【结论】 利用遗传背景丰富的玉米自然群体，在2个环境中共同鉴定出6份玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性材料，可作为潜在的玉米抗茎腐病育种种质资源；挖掘出4个可能参与复合病原菌抗性的候选基因，为玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性育种提供基因资源。

【目的】 针对山西省麦区降水年际变化大，休闲期降水占比高、生育期降水少且分布不均，造成雨养旱地小麦年季间产量波动大、降水水分利用率（WUE）低等问题，探寻不同降水年型下旱地麦田休闲期翻耕时间对土壤蓄水量和产量的影响，为山西南部旱地小麦根据降水型“定产”提供理论依据。【方法】 2010—2021年度，通过田间区组试验，设8月10日（P₁）、8月20日（P₂）和8月30日（P₃）左右3个翻耕时间，研究翻耕时间、降水量及其分布对旱地小麦产量、休闲期土壤蓄水特性和生育期耗水及相关性的影响。【结果】 (1)旱地小麦产量受降水年型、休闲期和生育期降水共同影响，且年型>休闲期>生育期。试验年度平均产量2 400.0—6 298.0 kg·hm^-2，年季间变异系数为29.8%，其中丰水年（2012、2014和2015年度）、平水年（2011和2013年度）和枯水年（2010、2016、2019、2020和2021年度）平均产量分别为5 524.6、3 048.2和4 088.7 kg·hm^-2；休闲期降水量和生育期降水分布主要通过成穗数和穗粒数影响产量，年度和3—4月降水多则产量明显增加；翻耕时间对旱地小麦产量影响与休闲期降水分布密切相关，7—8月降水多，P₁产量高，9月降水多，则P₂或P₃产量高。(2)降水量及其分布和翻耕时间共同影响播种前和收获期土壤蓄水特性。休闲期降水主要影响播种前和收获期下层（100—200 cm）土壤蓄水量；休闲期丰水型播前上层（0—100 cm）和下层土壤蓄水量相近或略低，平水型和枯水型则下层低于上层，分别比上层低6.17%和24.66%；7月降水多有利于下层土壤多蓄水，8—9月降水多有利于上层土壤多蓄水；生育期降水主要影响收获期上层土壤蓄水量，尤其是5月降水；播种前和收获期上层土壤平均蓄水量P₂最高，收获期下层和0—200 cm土壤平均蓄水量P₂或P₃最高。(3)耕作时间和降水量对生育期耗水量和水分利用率影响相对较小，年度降水多则旱地小麦生育期耗水多，3月降水对生育期耗水量影响大。【结论】 休闲期降水量及其分布影响旱地小麦播前0—200 cm土壤蓄水量，并与3—4月份降水量共同作用影响成穗数、穗粒数和旱地小麦产量，且水分利用率与旱地小麦产量间呈显著正相关。山西南部7—8月降水多旱地麦田于8月10日前后翻耕，降水少时则翻耕时间推迟10—20 d，可增加播种前土壤蓄水量使旱地小麦实现增产。

【目的】探究高温胁迫下不同耐热型芝麻品种全基因组DNA甲基化差异及其与关联基因表达的关系，以深入理解DNA甲基化在芝麻响应高温胁迫中的调控机制，为芝麻耐热性育种提供理论依据。【方法】选取郑太芝3号（耐热型）和山东白芝麻（敏感型）2个芝麻品种作为试验材料，在高温（41 ℃）和对照（30 ℃）条件下培养10 d。采用纳米孔测序技术（nanopore sequencing）对2种芝麻品种的基因组DNA进行甲基化测序，并通过转录组测序分析关联基因的表达变化。使用Minimap 2软件进行参考基因组序列比对，Tombo软件检测5mC、CpG和6mA甲基化位点，并基于基因组分割方法检测差异甲基化区域（DMRs）。最后，对DMRs关联的差异表达基因（DMR-DEGs）进行GO、COG和KEGG功能注释及通路分析。【结果】在高温胁迫下，郑太芝3号和山东白芝麻的全基因组DNA甲基化模式发生显著变化。郑太芝3号的m6A和胞嘧啶甲基化（mC）含量均有所增加，而山东白芝麻则呈现下降趋势。全基因组范围内共鉴定出621个（郑太芝3号）和374个（山东白芝麻）DMRs，主要分布在启动子和基因间区域。进一步分析发现，这些DMRs与113个（郑太芝3号）和56个（山东白芝麻）差异表达基因（DMR-DEGs）显著相关，且去甲基化的DMRs与基因表达上调密切相关。功能注释结果显示，这些DMR-DEGs主要参与碳水化合物运输和代谢、翻译后修饰、蛋白质转换、信号转导和次生代谢产物生物合成等生物学过程。【结论】揭示了高温胁迫下不同耐热型芝麻品种全基因组DNA甲基化差异及其与关联基因表达的关系。耐热型芝麻郑太芝3号在高温胁迫下通过增加DNA甲基化水平来调控相关基因的表达，而敏感型芝麻山东白芝麻则表现出甲基化水平下降的趋势。特别是CpG位点的甲基化动态变化在调控芝麻高温胁迫响应中起重要作用。

【目的】基于田间分期播种试验，研究华北北部冬小麦、夏玉米播期调整，其生长发育、光合生理特性、籽粒灌浆和产量形成及品质对气候变暖的不同响应，为华北平原农业生产采取措施应对气候变化提供科学依据。【方法】采用分期播种方法，于2017-2023年在华北北部的河北固城农业气象国家野外科学观测研究站开展冬小麦和夏玉米的大田分期（早播10 d、正常播期、晚播10 d、晚播20 d）播种试验，获取冬小麦和夏玉米的生育进程、地上干物质累积和分配、叶片光合特性、籽粒灌浆速率以及产量农艺性状和籽粒营养成分等资料。【结果】冬小麦全生育期随播期推迟而缩短，主要原因在于冬前幼苗期缩短；夏玉米全生育期与播期呈抛物线关系，播期每推迟10 d，幼苗期缩短1.3 d，花粒期和籽粒形成-灌浆期分别延长1.5和1.6 d。冬小麦、夏玉米籽粒灌浆过程对播期调整的响应完全不同，冬小麦籽粒灌浆特征在播期间反应并不敏感，夏玉米籽粒灌浆速率在播期间差异较小，但籽粒形成期、灌浆结束日期和峰值日期因播期推迟顺次延后，且灌浆持续日数因播期每推迟10 d，灌浆持续日数缩短4 d。北方麦区在秋暖和冬暖背景下，冬小麦播种期界限延宽，播期对产量的影响明显减弱，播期推迟配套增加播种量，产量不减且会小幅增产；夏玉米产量随播期推迟明显递减，理论产量播期每推迟10 d递减率1 381.50 kg·hm^-2，但冬小麦和夏玉米晚播20 d产量都凸显跳跃变小。播期每推迟10 d，冬小麦籽粒分配率递增1.67%，夏玉米则递减1.57%，冬小麦收获指数提高0.017，而夏玉米降低0.016。冬小麦和夏玉米叶片光合速率（Pn）对播期的响应亦不同，冬小麦播期间的Pn较为相近，而夏玉米播期每推迟10 d Pn递减率1.21 μmol·m^-2·s^-1。播期调整对华北北部冬小麦、夏玉米籽粒品质不会产生明显影响。【结论】气候变暖背景下我国北方冬小麦延迟播种，延宽适宜播种期是适应气候变暖的积极有效措施，华北平原夏玉米适期早播可避免高温热害影响，有助于稳产增产。

【目的】实现玉米养分高效利用的遗传改良是保障国家粮食安全的重要途径。挖掘玉米氮高效QTL与相关候选基因可为提高玉米氮肥使用效率，为培育高产高效玉米品种提供理论基础。【方法】通过对KA105/KB024构建的重组自交系群体在不同氮素处理下的籽粒产量以及氮肥偏生产力、耐低氮系数、氮肥农学利用效率进行QTL定位分析，同时，结合亲本KA105在苗期低氮水平下的转录组数据筛选差异表达基因，利用共表达分析挖掘玉米氮效率候选基因，并利用qRT-PCR对筛选到的候选基因进行验证。【结果】通过定位分析，共检测到36个分布在不同染色体上的QTL，可解释1.63%—17.26%的表型变异。其中，鉴定到8个表型变异解释率超过10%的主效QTL，7个在不同性状或环境下共同被鉴定到的遗传稳定QTL。其中，位于第1染色体的qNNGYP1在前人研究中被多次检测到，其表型解释率可达11.73%，不同环境下多个QTL（qNNGYP1和qPFPN1）在此区间内被检测到，可作为重点区段进行更进一步的研究。结合苗期低氮胁迫下转录组数据，在QTL区间内共筛选到39个差异表达基因，进行共表达网络预测后，鉴定到6个节点基因作为候选基因，qRT-PCR结果显示，在2种氮处理下，候选基因的表达趋势与转录组数据相同。其中，GRMZM2G366873参与生长素稳态的调控，可能通过生长素信号转导参与玉米低氮胁迫、干旱胁迫与硼胁迫的响应，并调控玉米穗长；GRMZM2G414192参与光合系统对低氮胁迫的响应，其蛋白含量受油菜素甾醇调控；GRMZM2G414043与玉米粒长及生物量相关；GRMZM2G040642可能参与氮的远距离信号传导。【结论】检测到36个QTL，分布于第1、4、5、7、8和9染色体上，其中，包含8个主效QTL（PVE>10%）。筛选到GRMZM2G366873、GRMZM2G414192、GRMZM2G414043、GRMZM2G040642可作为玉米氮效率候选基因。

【目的】 提高开花后营养器官氮素转运量和开花后氮素积累量，改善籽粒氮素积累特性，有利于提高小麦氮素积累量和产量。为明确不同产量水平麦田植株氮素利用效率差异形成的生理机制，缩小产量差和提高氮素利用率，实现小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】 于2020—2022年连续两年在山东省小孟镇史王村进行大田试验，以烟农1212为种植材料，选择常年冬小麦产量水平在10 500 kg·hm^-2（S）、9 000 kg·hm^-2（H）和7 500 kg·hm^-2（M）左右的3个产量水平麦田，比较分析不同产量水平麦田植株氮素积累与转运、籽粒氮素积累特征和籽粒产量的差异。【结果】 相较于H和M麦田，S麦田显著提高了单位面积穗数和千粒重，籽粒产量比H、M麦田分别高19.64%—27.91%、51.68%—80.87%，从而获得了最高的氮素吸收效率、氮肥偏生产力和氮素收获指数；S麦田开花期营养器官氮素积累量较H、M麦田分别提高14.22—42.11、53.74—103.16 kg·hm^-2，成熟期营养器官氮素积累量表现为S、H>M；与H和M麦田相比，S麦田显著提高了开花前营养器官氮素的转运量和开花后氮素积累量，提高了开花后营养器官氮素积累量对籽粒的贡献率，从而获得最高的成熟期籽粒氮素积累量；S麦田显著提高了开花后旗叶游离氨基酸和可溶性蛋白含量，促进了氮素的源库间转运；Logistic方程拟合可知，S麦田显著提高了籽粒氮素最大积累速率和平均积累速率，延长籽粒氮素积累持续时间，是其获得最高籽粒氮素积累量的主要原因。【结论】 S麦田适宜的土壤环境显著提高了单位面积穗数和千粒重，有利于促进营养器官贮存氮素向籽粒的转运量，提高籽粒氮素积累速率，延长籽粒氮素积累持续期，是其获得最高籽粒产量和氮肥利用效率的主要原因。

【目的】挖掘适应坝上生态条件的高效结瘤大豆种质，鉴定调控大豆-根瘤菌共生结瘤的遗传位点和候选基因，提高大豆共生固氮效率。【方法】以包含260份大豆种质的自然群体为研究对象，在河北坝上室外盆栽条件下接种根瘤菌菌株USDA110。以单株根瘤数量、单株根瘤干重数值作为表型数据，结合大豆260份种质基因型数据，对其进行全基因组关联分析，挖掘大豆共生结瘤相关基因。【结果】共检测到18个与大豆根瘤数量显著关联的SNP，分别位于第2、7、8、13、18和19染色体上。其中，位于第2染色体上的显著关联位点BARC_2.01_Chr02_43161654_A_G是控制大豆根瘤数量的主效位点（LOD=3.89），对该位点上下游共200 kb区间进行连锁不平衡分析，在包含BARC_2.01_Chr02_43161654_A_G的连锁区间内，共获得10个调控大豆根瘤数量候选基因，通过单倍型分析发现，Glyma.02G243200不同单倍型所对应的材料之间的根瘤数量具有显著差异（P<0.05），在SoyBase数据库中查询该基因的表达模式发现，Glyma.02G243200在根毛中表达。该基因可能是影响大豆根瘤数量的关键基因。共检测到6个与大豆根瘤干重显著关联的SNP，分别位于第6、18和20染色体上。其中，位于第6染色体上的显著关联位点BARC_2.01_Chr06_6069381_G_A和BARC_2.01_Chr06_6192925_T_C是控制大豆根瘤干重的主效位点（LOD=3.49和LOD=3.35），对BARC_2.01_Chr06_6069381_G_A上游100 kb和BARC_2.01_Chr06_6192925_T_C下游100 kb区间进行连锁不平衡分析，获得14个调控大豆根瘤干重候选基因，并进行单倍型分析。其中，Glyma.06G079600和Glyma.06G079900不同单倍型所对应的材料之间的根瘤干重具有显著差异（P<0.01，P<0.001），在SoyBase数据库中查询这两个基因的表达模式发现，Glyma.06G079600和Glyma.06G079900在根中表达。这两个基因可能是影响大豆根瘤干重的关键基因。【结论】在第2染色体上发现一个与根瘤数量显著相关的候选基因，在第6染色体上发现2个与根瘤干重显著相关的候选基因。

【目的】硬实是种子物理休眠的表现特征，也是大豆驯化的一个重要性状。硬实性虽然有利于种子在不良环境中生存，但是在生产实践中会严重降低大豆出苗率，同时影响产量和加工品质。采用混合群体分离测序（bulked segregant analysis sequencing，BSA-Seq）解析大豆种子硬实性状的遗传基础及候选基因，为大豆硬实的分子机理研究提供理论依据。【方法】经甲基磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate，EMS）诱变大豆中品661种子获得硬实突变体M_zp661，将其与栽培大豆中黄13（父本）杂交构建重组自交系（recombinant inbred line，RIL）群体，对不同株系的种子进行硬实性、吸水率和种皮解剖结构鉴定。选取RIL群体中硬实型和正常吸胀型2种极端材料分别构建混池，利用BSA-Seq技术检测不同极端材料及亲本基因型，结合欧式距离（euclidean distance，ED）和delta SNP-index、delta InDel-index关联分析方法，开展大豆种子硬实遗传位点的挖掘，进一步利用生物信息学分析、大豆不同组织的转录组数据和基因注释信息挖掘显著关联区域的候选基因。【结果】突变体M_zp661后代中，吸胀型种子各部位均具有吸水能力，种子体积随浸水时间延长不断增大，然而，硬实型种子浸水36 h内体积未发生变化，随着浸水时间的持续延长，种皮开始局部出现皱缩，并逐渐向其他部位扩散，子叶恢复吸胀能力。硬实型种子种皮表面光滑且结构紧密、角质层呈规则的网状结构、栅栏层较厚，而吸胀型种子表皮有气孔且结构松散、角质层有微小的裂缝、栅栏层较薄，表明突变体M_zp661种子硬实与种皮不透水/气相关；ED和delta SNP-index、delta InDel-index关联分析方法不仅鉴定到已报道种子物理休眠遗传位点qHS1，而且检测到1个一致性关联区域Chr.06：45897227—47746047，该区间共含有189个基因，转录组数据及基因注释挖掘到种子中特异高表达的Glyma.06G275300可能为该关联区域调控大豆种子硬实的关键候选基因。【结论】大豆突变体M_zp661种子硬实由种皮不透水/气所致，利用BSA-Seq法鉴定到Glyma.06G275300可能为影响种皮结构的候选基因。

【目的】 小麦常规育种实质是对杂种F₁性状杂种优势连续多代选择和保持的过程，探究宁夏引黄灌区春小麦品种（系）间抗倒伏相关性状的杂种优势、配合力，明确与小麦抗倒伏性状显著相关的农艺性状指标，为宁夏春小麦抗倒伏性状的杂种优势利用及其后代筛选与保持提供一定的理论依据。【方法】 以14份宁夏引黄灌区春小麦品种（系）为亲本，按NCⅡ不完全双列杂交设计配制45个杂交组合，分析亲本及其杂交种F₁株高、秆型指数等13个抗倒伏相关性状杂种优势、配合力及其相关性。【结果】 不同品种（系）间抗倒伏性存在显著差异，杂种F₁代抗倒伏相关性状存在一定的杂种优势。NZ42、M6445和M8887主茎抗推力的一般配合力较高，分别为11.68、8.00和10.67，且其他性状的一般配合力也表现较为优异。主茎抗推力强优势组合有M6445×M8887、M6445×MJ48、NZ42×N2038、NZ42×M7723、NZ42×NZ39、H3015×宁春50号。与此同时，相关性分析发现株高与第一节间长和第二节重成显著正相关，与第二节间长和第四节间长成极显著正相关。其次，主茎抗推力与主茎鲜重、茎粗、弯曲力矩和秆型指数成极显著正相关，与第四节间长成显著负相关，与第二节重和第二节间充实度相关性不显著。【结论】 NZ42、M6445和M8887为本研究的优良亲本，且NZ42×NZ39、M6445×MJ48、M6445×M8887为本研究抗倒伏育种的优良组合。同时，供试材料不同组合倒伏性状间存在杂种优势利用潜力，但超亲优势不突出，且杂交组合的抗倒伏能力既受加性效应影响又受非加性效应影响，其中，受母本遗传背景影响更大。与此同时，第四节间长、弯曲力矩和秆型指数与株高和主茎抗推力相关性较高，可作为抗倒性育种后代选择的重要参考。