【目的】从‘月月粉’月季全基因组中鉴定NAC家族成员，并进行生物信息学和表达模式分析，为研究‘月月粉’NAC的潜在功能提供理论基础，筛选可能参与皮刺发育的候选基因。【方法】以拟南芥NAC氨基酸序列为参考，利用双向Blast及HMM结构域检索筛选RcNAC；对筛选成员进行理化性质、亚细胞定位、序列特征、顺式元件和系统进化分析；基于已释放转录组数据，分析RcNAC在不同组织器官，和不同逆境处理条件下的表达特性；同时通过‘月月粉’不同发育阶段皮刺组织转录组测序，筛选与皮刺发育可能相关的RcNAC。【结果】共鉴定得到116个RcNACs，均含有完整典型的NAM保守结构域，其编码蛋白包含69—713个氨基酸，等电点从4.43—9.54，分子质量从7.87—79.99 kD，81个RcNACs被预测定位于细胞核内；115个RcNACs在7条染色体上不均匀分布，1个RcNAC未明确位置信息；系统进化树分析将AtNACs、OsNACs和RcNACs聚为21类；在不同组织器官中，116个RcNACs表达模式各异，遭受水胁迫和感染灰霉病之后，31个RcNACs表达量发生变化；在衰老的花组织中，6个RcNACs表达量上升；皮刺转录组数据中检测到53个RcNACs，其中26个RcNACs为差异表达基因。【结论】基于已有转录组数据分析，RcNACs协同调控植物组织发育及逆境胁迫响应；结合皮刺转录组数据，部分成员可能参与皮刺细胞增殖、次生细胞壁生物合成及细胞程序性死亡等过程，可作为皮刺发育相关候选基因进行深入研究。

全球农业正在面临着严峻的挑战，育种技术是种业发展的基础和关键。基因编辑技术是指对目标基因进行定点修饰，实现对特定靶标基片段的删除、插入和替换。利用基因编辑技术可以精准修改目标基因或将某种优良基因引入到作物中产生优良农艺性状，在分子设计育种中具有巨大潜力，对保障粮食安全具有重大意义。杂草危害对作物的产量和品质影响巨大，如何高效、安全、可持续地防治草害一直是研究的热点。目前，全球市场已经出现超过200种的化学除草剂，利用化学方法来防治草害已成为现代化农业的重要组成部分，抗除草剂作物的推广也显著降低了杂草防治成本，但随着抗除草剂作物的大面积推广和长期使用单一除草剂，杂草抗/耐药性和抗性基因逃逸等环境安全问题逐渐被发现。目前，功能基因组学、生物信息学、基因工程技术的发展（特别是基因编辑技术在植物中的广泛应用），为创制抗除草剂作物和新型高效的除草剂系统创造了条件。本文首先介绍抑制植物氨基酸生物合成、植物脂类代谢、植物类胡萝卜素、质体醌和生育酚生物合成途径除草剂的主要作用靶标基因及其作用机制。其次，介绍2种挖掘新型抗除草剂基因与除草剂系统的方法，包括基于CRISPR/Cas系统对作物内源的除草剂抗性基因进行定向突变方法和基于天然产物与生物体在自然界中存在共同进化理论的抗性基因导向方法。同时，介绍3种培育抗除草剂作物方法的研究进展，包括常规育种培育法、转基因育种培育法和基于CRISPR/Cas基因组编辑技术培育法。其中，重点介绍CIRSPR/Cas系统、碱基编辑技术和Prime-editing系统在培育抗除草剂作物中的研究进展。针对抗性杂草的产生及环境安全问题是当前化学防治杂草面临的主要挑战，以及抗除草剂作物所面临的主要挑战是基因逃逸问题。目前，快速发展的基因组编辑技术为后基因组时代发展抗除草剂作物提供了新的解决策略和新的机遇。最后，对除草剂作物的未来进行了展望。

【背景】脂肪酸转运蛋白1（FATP1）能够促进哺乳动物脂肪酸摄取，该过程对维持机体脂代谢平衡十分重要，也对家畜的肉质好坏有着重要影响。【目的】通过获得山羊FATP1的CDS区序列，检测该基因在山羊不同组织中的表达量，探究其对山羊肌内脂肪细胞脂质代谢的影响，为进一步揭示FATP1在山羊脂代谢中的作用机制提供参考，为山羊的遗传育种改良提供理论依据。【方法】利用RT-PCR方法克隆获得山羊FATP1的CDS区序列，利用在线工具分析其亲疏水性、跨膜区域、信号肽等生物学特性，并构建其氨基酸序列系统进化树。利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术检测FATP1在山羊不同组织中的表达水平，构建其组织表达谱。利用构建的真核表达载体和筛选出的siRNA对山羊肌内脂肪细胞进行FATP1过表达和干扰处理，通过油红O染色和甘油三酯测定检测FATP1过表达和干扰后对山羊肌内脂肪细胞脂质沉积的影响，并通过RT-qPCR技术进一步探究该基因过表达和干扰后对脂质代谢相关基因表达的影响。【结果】克隆获得了FATP1CDS区1 941bp，共编码646个氨基酸残基，预测其分子式为C₃₁₉₆H₅₀₂₆N₈₈₄O₈₉₈S_25，推测该蛋白为碱性疏水稳定蛋白。三级结构预测显示，山羊与绵羊的FATP1蛋白质三级结构相似，而与牛的FATP1蛋白质三级结构略有不同。氨基酸序列系统进化树分析显示，山羊FATP1与绵羊亲缘关系最近。RT-qPCR检测发现FATP1在山羊小肠中表达量最高。油红O染色及甘油三酯测定表明过表达FATP1后山羊肌内脂肪细胞内脂滴数量增多，脂质含量增加，而干扰FATP1后则得到了相反的结果。进一步检测脂质代谢相关基因的表达变化，发现在山羊脂肪细胞中过表达FATP1后，脂肪酸合成、转运等相关基因AGPAT6（P<0.01）、PLIN1（P<0.01）、DGAT2（P<0.01）、FADS2（P<0.01）、FADS1（P<0.01）、ACSL1（P<0.01）及ELOVL3（P<0.05）的表达水平显著升高，而脂解相关基因ACOX1（P<0.01）的表达水平则显著降低；干扰FATP1后，脂肪酸转运、延长等相关基因SCD5（P<0.01）、FABP3（P<0.01）和ELOVL3（P <0.05）的表达量显著下降，脂解相关基因ACOX1（P<0.01）和CPT1B（P<0.05）的表达量显著上升。【结论】FATP1可能通过促进细胞脂质生成相关基因的表达，降低脂质降解相关基因的表达，从而显著促进山羊肌内脂肪细胞脂质的沉积，这些结果为进一步揭示FATP1在调控脂质代谢中的作用及分子机制提供了试验参考。

【目的】解析茶园间作鼠茅草对土壤营养成分、土壤微生物群落结构以及茶叶品质成分的影响，为鼠茅草间作改良茶树种植生态环境，提升茶叶品质提供数据支撑。【方法】以间作鼠茅草2年的茶园土壤和茶叶鲜叶为试验材料，清耕茶园为对照，对茶园表层土壤pH、有机质、矿质营养成分等进行测定；运用16S、ITS高通量测序技术分别对土壤细菌和真菌种群结构进行测定分析；茶叶品质成分采用Agilent-7890B气相色谱仪进行检测。【结果】在茶园间作鼠茅草2年后，茶园土壤pH提高0.29，土壤有机质含量增加16.46 g·kg^-1；另外，有效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮等在鼠茅草间作的茶园土壤中有不同程度的增加，其中有效磷是清耕茶园的5.88倍。鼠茅草间作茶园土壤全氮含量高于清耕茶园，全磷、全钾、全钠含量均低于清耕茶园。有效锌、有效铁、有效铜和阳离子交换量在鼠茅草间作茶园土壤中的含量均高于清耕茶园。鼠茅草间作茶园土壤细菌数量增加，真菌数量减少。有机质分解相关放线菌门细菌和子囊菌门真菌在鼠茅草间作茶园土壤中的相对丰度增加。鼠茅草间作茶园与清耕茶园茶叶鲜叶中共鉴定出259个茶叶代谢物组分，其中20种代谢物的含量存在显著差异，差异代谢物主要包括糖类、脂肪酸类和儿茶素类等。鼠茅草间作茶园茶树叶片中麦白糖、甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷、乳糖醇、半乳糖甘油及α-乳糖含量是清耕茶园的2倍以上；（9Z）-十八碳烯酸和（9Z,12Z,15Z）-十八碳三烯酸含量显著低于清耕茶园；(+)-没食子儿茶素、没食子儿茶酚、表儿茶素等4种儿茶素类代谢物在鼠茅草间作茶园茶叶中的含量也显著低于清耕茶园。【结论】茶园间作鼠茅草能有效缓解茶园土壤酸化，增加土壤有机质及矿质营养元素含量；土壤细菌和真菌数量及群落结构的变化能有效提升茶树对土壤营养成分的吸收和利用。土壤营养成分和微生物群落结构的改变对茶叶品质成分有重要影响。

【目的】杂草是限制油菜丰产的重要因素之一，养分的合理管理对杂草防控起到关键作用。本研究在大田条件下，探究氮、磷、钾肥施用量对油菜与杂草生物量及养分竞争的影响，为生态控草和农业可持续发展提供依据。【方法】在湖北省武穴市开展田间试验，采用单因素试验设计，设置氮（0、90、180和270 kg N·hm^-2，分别用N0、N1、N2和N3表示）、磷（0、45、90和135 kg P₂O₅·hm^-2，分别用P0、P1、P2和P3表示）、钾（0、60、120和180 kg K₂O·hm^-2，分别用K0、K1、K2和K3表示）各4个不同用量梯度田间试验。在油菜成熟期，测定油菜籽产量、油菜和杂草的生物量及相应的养分含量，计算养分积累量，分析油菜与杂草的养分竞争关系及其对肥料用量的响应。【结果】施肥显著提高油菜籽产量、地上部总生物量和相应的养分积累量，在氮、磷、钾3种养分中，油菜生长和养分吸收对缺磷最敏感。N0、P0和K0处理的油菜籽产量分别为560、227和1 490 kg·hm^-2，分别只占相应最高产量（N3、P3和K3处理）的18.2%、7.5%和50.1%，油菜地上部总生物量随着养分的投入变化趋势与籽粒产量一致。N0、P0和K0处理的油菜相应养分积累量依次为19.96、0.88和 26.21 kg·hm^-2，分别占相应最高养分积累量的12.24%、3.72%、22.26%。杂草生物量和相应的养分积累量随着3种养分施用量的增加不断下降（磷肥用量试验P2处理最高除外），N0、P0和K0处理的杂草生物量分别为1 365、3 060和1 535 kg·hm^-2，分别是相应最低杂草生物量（N3、P2和K3处理）的7.59倍、5.19倍和3.61倍；N0、P0和K0处理杂草的相应养分积累量依次为17.60、1.91和9.38 kg·hm^-2，分别是相应最低杂草养分积累量（N3、P2和K3处理）的3.78倍、1.54倍和1.52倍。与磷和钾相比，杂草与油菜对氮的养分竞争力更强，在各氮肥处理时杂草的氮含量均高于油菜。施肥提高了油菜与杂草的生物量和相应养分积累量的比值，除不施磷处理外，其他所有处理的油菜与杂草的生物量和相应养分积累量的比值均大于1，且这个比值随施肥量的增加而不断提高（磷肥用量试验P2处理最高除外），说明充足的养分供应可以显著提高油菜的生长势及养分吸收能力，发挥了抑制杂草的作用。【结论】冬油菜田间杂草的危害程度受养分供应状况的控制，施肥有效弥补了油菜生长前期除草剂不能完全控制整个生育期杂草的不足，氮、磷、钾肥充足施用能显著降低杂草生物量和相应的养分积累量，油菜与杂草竞争能力对3种养分的响应程度为磷>氮>钾。

图位克隆是鉴定特定表型变异遗传基础的经典有效策略。棉花功能基因图位克隆，对育种工作者创新利用种质资源、培育和定向设计新品种、提高育种效率有重要指导作用。近年来，随着雷蒙德氏棉、亚洲棉、陆地棉和海岛棉等基因组测序的完成和不断完善，基因的物理位置信息已知，省去了筛选基因组文库和构建候选区段物理图谱的过程，棉花功能基因图位克隆研究进入快速发展期。2016年，利用正向遗传学方法首次图位克隆了陆地棉显性无腺体Gl₂^e（GoPGF），目前已有20个质量性状基因和5个数量性状基因通过图位克隆策略鉴定。本文从基因符号、名称、染色体定位、候选基因等方面系统综述棉花纤维、腺体、蜜腺、叶型、株型、植株颜色、育性等性状相关图位克隆基因；并从图位克隆作图群体和集团分离分析法测序（bulked segregate analysis-sequencing，BSA-seq）应用等方面系统综述图位克隆策略。随着基因组测序技术的升级、测序成本的降低、BSA-seq等新方法的应用，图位克隆发展更加快速准确。利用转基因和基因组编辑技术对基因功能开展全面系统的鉴定评价，将为棉花分子设计育种提供理论基础和基因资源，加快棉花遗传改良进程。

【目的】茉莉花的生殖障碍十分严重，种质创新工作长期受阻。类成束阿拉伯半乳糖蛋白(fasciclin-like arabinogalactan proteins，FLAs）在植物生殖发育过程中起着重要作用。通过对茉莉花FLA基因家族进行全基因组鉴定与分析，研究其基本特性及表达模式，为深入解析JsFLAs在茉莉花生殖发育中的生物学功能提供理论依据。【方法】利用HMMER 3.0软件在茉莉花全基因组中筛选鉴定FLA基因家族成员，并通过Smart和CD-Search进一步验证；利用ExPASy、SignalP 5.0、big-PI Plant Predictor、NetNGlyc-1.0和Plant-mPLoc等网站分析JsFLAs的理化性质及亚细胞定位；利用MEGA、TBtools、MEME、PlantCARE等对JsFLAs进行系统进化树构建、基因染色体定位、基因结构分析、蛋白保守基序分析及其启动子顺式作用元件预测；利用转录组数据分析JsFLAs在授粉后不同时间的柱头和不同发育阶段花中的表达特征；采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR）检测JsFLA2在茉莉花不同组织中的表达特性，并通过瞬时转化烟草叶片试验分析其亚细胞定位；最后，通过异源转化拟南芥验证JsFLA2的生物学功能。【结果】在茉莉花全基因组中共鉴定出24个JsFLAs，命名为JsFLA1—JsFLA24，其蛋白包含159—515个氨基酸残基，分子量为17.02—56.34 kDa，等电点为4.20—9.69；所有成员均含有1—2个类成束蛋白结构域、1—2个AGP糖基化位点和1个糖基化磷脂酰肌醇锚定位点，其中19个成员含有信号肽；除JsFLA5位于细胞核外，其余成员均位于细胞膜；茉莉花FLAs蛋白可分为4个亚类，且蛋白保守基序在各组中相对保守；JsFLAs不均匀地分布在11条染色体上；JsFLAs含0—3个内含子及1—3个外显子；21个JsFLAs在授粉后不同时间的柱头表达，20个JsFLAs在不同发育阶段的花中表达；JsFLAs启动子含有生长发育元件、植物激素响应元件和非生物胁迫响应元件等。此外，具有显著差异表达的JsFLA2编码405个氨基酸，与油橄榄OeFLA1亲缘关系最近，在花中表达量最高，定位于细胞膜。异源转化拟南芥结果显示，转基因株系表现出花粉活力降低、种子数减少和角果变短等严重的结实障碍。【结论】在茉莉花中鉴定出24个FLA基因家族成员，明确了JsFLA2与茉莉花的花粉育性密切相关。

农业信息技术是基于信息技术与农业科学的交叉融合而形成的新兴技术,催生了数字农业和智慧农业的快速发展。作物生长模型作为其核心内容之一,可以动态模拟作物生长发育过程及其与气候因子、土壤特性和管理技术之间的关系,从而有效克服传统农业生产管理研究中较强的时空局限性,为不同条件下的作物生产力预测预警与效应评估等提供量化工具。本文重点介绍笔者团队在作物生长模型的构建与应用方面形成的总体技术方法、最新研究进展及未来发展思考。通过20多年系统深入的探索和实践,本团队以小麦、水稻等作物为主要对象,以“生理机制解析-模型算法构建-生产力动态预测-效应定量评估-模拟平台研发”为主线,综合运用系统分析、动态建模、虚拟现实、情景模拟及决策支持等方法,开展了作物生长模型CropGrow的构建与应用研究。首先,利用系统分析方法与动态建模技术,构建了机理性与预测性兼备的综合性作物生长模型（CropGrow）,包括阶段发育与物候期、器官发生与建成、光合生产与物质积累、同化物分配与产量品质形成、养分动态、水分平衡以及作物三维形态建成与虚拟显示等子模型,可数字化、可视化表征不同条件下作物生长发育与生产力形成过程;然后,结合地理信息系统（GIS）和遥感（RS）技术,构建了基于模型、GIS和RS有效耦合的区域作物生产力预测技术;进一步量化了气候变化、品种更新、土壤改良、措施优化对区域作物生产力形成的影响,拓展了适宜方案生成、理想品种设计、气候效应评估、耕地利用评价以及农业政策制定等应用技术;最后,运用构件化程序设计思想,基于作物生产数据库、作物模型构件库等,集成开发了基于模型的数字化、可视化作物生长模拟系统与决策支持平台,实现了数据管理、参数优化、生长模拟、遥感耦合、区域预测、方案设计、效应评估、安全预警、产品发布等综合功能。未来作物模拟研究将在完善基础数据库的基础上,进一步提升预测能力、量化基因效应、拓展智能决策、耦合多功能模型等,为粮食生产的预测预警、情景效应的量化评估、生产管理的智能决策、作物品种的优化设计等提供数字化支撑,对于保障国家粮食安全和推进数字农业发展具有重要意义。

【目的】糜子（Panicum miliaceum L.）作为一种古老的粟类作物，种质丰富，基于荧光SSR标记构建其DNA分子身份证可为资源的数字化管理提供理论依据和分子检测工具。【方法】以235份中国糜子核心种质为试验材料，对山西农业大学农学院糜子作物分子育种课题组前期开发的糜子特异性SSR标记进行多次PCR筛选和优化后获取核心引物。基于糜子参考基因组信息，经过BLAST序列比对后将核心标记进行染色体定位。在SSR引物的5′端标注荧光（FAM/HEX），利用毛细管电泳给出材料的基因型，采用“0，1”二进制编码方式记录扩增条带的有无，使用ID Analysis 4.0检测材料的区分程度。采用十进制（0—9）统计扩增片段大小以获得材料的字符串分子身份证。使用Popgene、Powermarker、MEGA、NTSYS进行遗传多样性、遗传聚类和主成分分析。利用二维码在线软件（https://cli.im/）给出材料的二维码DNA分子身份证。【结果】PCR扩增结果发现，7个荧光SSR（RYW3、RYW6、RYW11、RYW18、RYW37、RYW43和RYW125）组合在一起可以将235份材料全部区分开。BLAST结果表明，RYW18、RYW37分布在第2染色体，分别位于0.60和0.80 cM处；RYW125位于第4染色体，定位在10.40 cM处；RYW43、RYW6分布在第5染色体，分别位于52.80和53.00 cM处；RYW11和RYW3定位在第6染色体，分别位于2.10和20.70 cM处。遗传多样性分析结果表明，235份材料在7个位点共检出87个等位变异，每个位点检出3（RYW11）—25（RYW6）个，平均为12.4286；检出Shannon多样性指数（I）变幅为0.2055（RYW18）—2.0587（RYW6），平均1.1398；观测杂合度（Ho）为0.0086（RYW11）—0.9455（RYW18）；期望观测杂合度（He）为0.0795（RYW18）—0.7452（RYW6）；Nei’s基因多样性指数（Nei）为0.0793（RYW18）—0.7452（RYW6）；多态性信息含量（PIC）为0.0334（RYW11）—0.8071（RYW6），平均为0.5185。聚类分析和主成分分析均将材料划归8个类群。将电泳条带进行数字编码，利用7个标记组合，构建了全部材料的字符串和二维码DNA分子身份证。【结论】以235份中国糜子核心种质为试验材料，利用PCR扩增和毛细管电泳筛选到7个糜子荧光SSR核心标记。基于糜子参考基因组信息将上述标记定位在4条染色体上。利用上述标记扩增供试材料，给出遗传多样性衡量参数，基于遗传距离将材料聚为8个类群，主成分分析解决了聚类结果中出现的偏差。依照最少引物区分最多种质的原则，利用十进制编码方式给出材料的字符串DNA分子身份证，结合表型数据，利用二维码在线软件构建了全部材料的二维码DNA分子身份证。

【目的】表征不同类型地膜对花生根际细菌群落和花生生长及产量的影响，探讨根际细菌群落与花生生长和产量间的相互关系，为进一步提高花生产量提供理论依据。【方法】设置4个处理并进行9年定位试验，包括露天对照处理（LU）、黑膜处理（HEI）、降解膜处理（JI）和普通膜处理（PU）。以2022年开花期和成熟期花生根际土壤为研究对象，借助Illumina MiSeq PE300 测序平台，以16S rRNA基因为靶标，研究不同类型地膜对根际细菌群落结构和功能、花生生长和产量的影响。【结果】与对照相比，黑膜、降解膜和普通膜处理中花生产量分别提高-0.45%—2.34%、2.44%—14.36%和6.14%—24.69%。在开花期和成熟期，黑膜处理共改变了6种纲和属水平的根际细菌群落相对丰度，但相关性分析结果表明这些细菌群落与花生生长和产量无关；降解膜处理共改变了6种纲和属水平的根际细菌群落相对丰度，其中1纲（Blastocatellia）细菌群落与花生产量呈正相关；普通膜处理共改变了12种纲和属水平根际细菌群落的相对丰度，其中1纲（Acidobacteriae）和1属（Ellin6067）细菌群落与花生主茎高和侧枝数相关，1纲（Clostridia）和2属（Pseudomonas、Ellin6067）细菌群落与花生产量相关。根际细菌群落的功能预测结果显示，黑膜处理在开花期和成熟期降低了与氮代谢相关的氮呼吸和硝酸盐呼吸功能；降解膜处理在开花期降低了硝酸盐还原、氮呼吸和硝酸盐呼吸功能，在成熟期对氮代谢功能无显著影响；普通膜处理在开花期降低了需氧氨氧化和硝酸盐呼吸功能，在成熟期提高了这两种氮代谢功能。【结论】黑膜对花生产量和根际细菌群落影响不显著；降解膜具备改善成熟期根际细菌群落结构和增产的能力，但增产效果不稳定；普通膜的增产和改善根际细菌群落结构和功能的效果优于降解膜。

【目的】 比较分析红皮白肉与红皮红肉火龙果植株茎部内生微生物群落结构特征，旨在探究红肉火龙果果肉颜色形成与植株内生微生物群落的关联性，挖掘与其颜色形成相关的功能微生物。【方法】 以红皮白肉与红皮红肉火龙果植株茎部为试验材料，基于高通量测序技术比较分析茎部内生微生物（细菌、真菌）多样性与丰富度，门、属分类水平的群落结构组成以及优势菌群相对丰度占比；基于LEfSe差异分析探究红皮白肉与红肉火龙果植株茎部中具有显著差异的内生微生物。【结果】 红皮白肉与红皮红肉火龙果植株茎部内生微生物群落结构特征存在显著差异。红皮红肉火龙果植株茎部中特有的细菌、真菌OTU数量均高于相应的白肉火龙果；门分类水平表现为，子囊菌门（Ascomycota）真菌在红肉火龙果植株茎部中的相对丰度占比高于相应的白肉火龙果，其相对丰度占比是白肉火龙果的1.15倍；属分类水平表现为，链霉菌属（Streptomyces）细菌是红肉火龙果植株茎部中相对丰度占比最高的优势细菌属，青霉菌属（Penicillium）真菌是红肉火龙果植株茎部中相对丰度占比最高的优势真菌属，二者相对丰度占比分别是白肉火龙果的1.24倍和4.27倍；另一方面，红肉火龙果植株茎部中还富集了列契瓦尼尔氏菌属（Lechevalieria）、糖霉菌属（Glycomyces）、未分类肠杆菌属（unclassified_f__Enterobacteriaceae）、马杜拉放线菌属（Actinomadura）等优势细菌属以及unclassified_f__Serendipitaceae、unclassified_c__GS13、unclassified_o__Atractiellales、unclassified_o__Auriculariales、篮状菌属（Talaromyces）等优势真菌属。LEfSe差异分析结果显示，原小单孢菌属（Promicromonospora）细菌和木霉菌属（Xylomyces）真菌在红肉火龙果植株茎部中显著富集。【结论】 内生微生物群落组成与红肉火龙果果肉中色素的产生、代谢积累密切相关；链霉菌属、未分类肠杆菌属、原小单孢菌属细菌及子囊菌门、青霉菌属、篮状菌属和木霉菌属真菌可能是红肉火龙果果肉色素合成与代谢积累相关的功能微生物。

茎秆倒伏严重影响玉米产量、品质和机械化收获,是当前玉米生产和育种亟待解决的主要问题之一。加强对玉米茎秆抗倒伏性的研究,对提高品种抗倒伏能力具有重要意义。本文综述了玉米茎秆倒伏的主要影响因素及其遗传特征。茎秆倒伏与茎秆自身的强度密切相关。茎秆强度越高,抗倒伏性越强。茎秆强度受茎秆所处的发育阶段、茎秆内部结构和外部形态,及其细胞壁成分等影响。处于分生组织的茎秆细胞分裂旺盛,较易折断,而进入生殖生长后,茎秆表皮、厚壁组织增厚,维管束发育成熟,对茎秆的支撑作用增强。茎秆细胞壁的主要成分——纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖、无机物等均可提升茎秆强度。目前,研究者借助高通量表型平台,利用玉米连锁群体和自交系群体,采用各种定位方法,鉴定到一系列影响茎秆形态、强度、细胞壁成分的相关QTL和候选基因。研究表明,基于单倍型的QTL定位方法比基于单个SNP的定位效果好。一致性QTL分析将不同遗传群体的研究整合到一起,能够提高QTL结果的通用性。茎秆强度的遗传基础复杂,受微效多基因控制,位点间具有加性效应。茎秆成分QTL中的候选基因涉及细胞壁代谢、转录因子、蛋白激酶等。MAIZEWALL是玉米细胞壁相关基因的重要数据库。目前该数据库包含1 156个玉米细胞壁生物学相关的候选基因,为该领域的深入研究提供强大的资源。已鉴定到一系列影响玉米茎秆细胞壁成分、茎秆形态和强度的基因,其功能涉及纤维素合成路径,如纤维素合成酶类、Cobra类、糖基转移酶和核糖转运蛋白类;苯丙烷路径基因,如控制bm1—bm5的相关基因;植物激素类,如赤霉素、生长素、油菜素甾醇相关基因;转录因子如NAC、MYB;miRNA（ZmmiR528）以及F-box基因（stiff1）等。今后应积极探索不同发育时期玉米茎秆倒伏的力学机制;广泛发展自然群体或育种群体进行遗传分析;采取多种定位策略,提高抗倒伏相关基因鉴定的功效;针对优良等位基因,开发各类分子标记,加强抗倒伏分子标记辅助选择。本文将为玉米茎秆抗倒伏遗传机制解析及抗倒伏玉米品种的分子育种提供参考。

【目的】长链非编码RNA（long non-coding RNAs，lncRNAs）是一类无蛋白质编码能力，但参与许多重要生命活动调控过程的长度大于200 nt的RNA。通过对亚洲棉无短纤维突变体（GA0149）和野生型（GA0146）纤维发育早期的转录组数据进行分析，挖掘调控短纤维发育的lncRNA，并明确其调控网络，为进一步解析棉花纤维发育机制奠定基础。【方法】选择GA0146和GA0149 2个材料在开花后当天（0 DPA）及花后3 d（3 DPA）、5 d（5 DPA）和8 d（8 DPA）的胚珠和纤维为材料进行转录组测序。鉴定lncRNA并预测其调控的靶基因；通过mRNA和lncRNA的差异表达分析，比较2个材料在不同纤维发育时期的差异。进一步利用KOBAS软件预测对差异lncRNA的靶基因进行富集分析并预测其参与的生物过程；最后通过实时荧光定量（RT-qPCR）技术对25个差异表达的lncRNA转录组数据进行验证。【结果】共鉴定获得15 339个lncRNA，其中11 595个lncRNA位于基因间区，包括2 428个反义lncRNA、350个内含子lncRNA及966个正义lncRNA。共有1 932个差异表达lncRNA（DE-lncRNA），它们所对应的8 134个靶基因中，有788个为差异表达基因（DE-mRNA）。KEGG代谢通路富集分析表明，DE-mRNA主要参与植物激素信号转导（plant hormone signal transduction）和内质网中蛋白质加工过程（protein processing in endoplasmic reticulum）。共表达调控网络分析显示，表达量差异比较显著的lncRNA（MSTRG.454250.3）和其所调控的靶基因表达趋势一致，仅在野生型（GA0146）短纤维发育早期胚珠中特异表达；而lncRNA（MSTRG.454261.4）与其调控的靶基因表达趋势相反，在突变体（GA0149）中的表达量显著高于野生型。RT-qPCR结果证实了转录组数据的真实性。【结论】鉴定了26个与亚洲棉短纤维发育相关的lncRNA，其通过调控植物激素信号转导途径相关的吲哚乙酸合成酶基因（Ga03G2421）和生长素响应蛋白基因（Ga05G1344）的表达而影响短纤维的发育。

【目的】探究玉米大豆间作模式下不同覆膜方式对玉米光合物质生产及水分利用的影响，确定陕北旱作农业中玉米与大豆适宜的覆膜方式，以期为玉米大豆高产高效生产及生态环境保护提供依据。【方法】试验于2022年分别在水地和旱地进行，以‘中黄30’大豆和‘先玉335’玉米为试验材料，采用两因素完全随机设计，对照组为单作作物（玉米M、大豆S）和覆膜方式（裸地、膜际J）相结合，试验组为间作作物（玉米M、大豆S）和覆膜方式（裸地、膜际J、全膜Q）相结合，共13组处理，研究不同覆膜方式下间作玉米生长、光合特性和水分利用效率的变化。【结果】（1）拔节至吐丝阶段，间作玉米生长空间受限，导致水地间作玉米地上生物量较单作处于劣势，仅S/MQ、SQ/MJ、SQ/MQ的拔节期生物量分别比单作M高5.1%、6.3%、1.7%；间作下以SJ/MJ玉米植株生长速度最快，生长量大幅提升。旱地SQ/MQ、S/M、S/MJ、SQ/MJ、SJ/M对玉米吐丝期光合产物促进效果较佳，地上生物量比单作M高0.6%—105.9%。（2）间作与覆膜处理一定程度上改善了玉米光合特性，水地玉米净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）之间均具有一定程度的正向关系，SQ/MJ与SJ/MQ的各项光合参数均较高，而SJ/M与SQ/MQ较低且低于不覆膜S/M；旱地玉米Pn与Ci之间呈现较弱负相关，各处理间玉米覆膜效果不显著，间作处理Gs较单作M分别低5.7%—38.1%，且Tr也降低5.6%—25.6%，仅SJ/M和SQ/M的Pn及SQ/MJ和S/M的Ci高于单作M。（3）间作覆膜对水分利用效率（WUE）影响效果显著，水地间作处理WUE较单作M高41.1%—74.0%，其中SJ/M、S/M、S/MJ较高；旱地所有处理中SQ/MJ的WUE最高（19.04 kg∙mm^-1∙hm^-2），其次为SJ/MJ（17.07 kg∙mm^-1∙hm^-2），而SJ/M与SQ/M的WUE比单作M显著低出26.7%、20.6%。（4）与单作M相比，水地间作S/MJ、SJ/M和SJ/MJ玉米增产76.8%、73.0%、72.3%，大豆减产在所有间作处理中相对较少，表现出较高的经济效益；旱地间作SJ/MJ、SJ/MQ玉米增产17.1%、23.5%，经济效益分别减少17.5%、22.8%。【结论】与玉米单作相比，玉米膜际+大豆膜际间作模式在水地可改善玉米光合性能，增加玉米地上生物量，提高玉米产量，提升系统经济效益，并促进水分利用效率的提高；在旱地通过间作系统中的互补效应和资源优化分配，维持玉米产量，提高水分利用效率，但农资总投入的增加降低了其经济可行性。因此，在陕北旱作农业中，水地和适量灌溉的旱地条件下均推荐玉米膜际+大豆膜际间作种植模式，以确保在提高水分利用效率的同时，实现增产增效和生态农业可持续发展。

【目的】探究国内外土壤质量评价方法与指标体系,梳理土壤质量评价中的研究热点与发展前沿,为我国土壤质量评估研究及方法应用提供科学参考。【方法】基于Web of Science 和CNKI数据库,利用文献计量检索方法,收集有关土壤质量评价指标、最小数据集筛选、土壤质量评价方法等方面的文献415篇、最小数据集155个。基于土壤质量评价指标选取频率、评价方法和最小数据集等信息,分析近30年来全球土壤质量评价的发展态势、前沿领域以及评价中存在的问题。【结果】国内外土壤质量评价指标体系涉及25个物理指标、36个化学指标、35个生物指标和19个环境指标。土壤有机质作为土壤质量的核心指标,其选取频率最高,为96.6%;其次是土壤酸碱度、全氮、速效磷、速效钾和容重,选取频率均在50%以上;微生物生物量、土壤酶活性等生物指标选取频率较低,均小于25%,但呈逐年增加的趋势。最小数据集构建方法中,主成分分析能最大限度地减少指标冗余,体现原始变量的绝大部分信息,应用最为广泛。被筛选进入最小数据集的指标中,有机质、速效磷、容重和土壤酸碱度在表征土壤质量时应用广泛,频率分别为67.7%、43.2%、34.8%和34.2%。目前土壤质量评价研究主要采用主成分分析方法筛选土壤质量指标,运用土壤质量指数法进行综合评价,能较准确地评估管理措施对土壤质量的影响,适用于土壤可持续管理。【结论】土壤有机质、速效磷、酸碱度、容重和含水量是表征土壤质量的重要评价指标。构建能够客观、全面、真实地反映土壤质量变化的指标体系及其与信息技术的融合是未来土壤质量评价研究的重点,应用指标体系在大空间尺度评估土壤质量是未来发展的趋势。

【目的】对11年来西北春谷中晚熟区育成的谷子品种产量、农艺性状、抗逆性及品质性状综合分析，为西北春谷中晚熟区谷子新品种选育、推广及资源利用提供理论参考。【方法】基于2005—2015年国家谷子品种区域试验西北春谷中晚熟区数据，对参试品种及通过鉴定品种的产量、主要农艺性状进行比较与分析。并对通过鉴定的30个品种抗逆性、品质进行分析。【结果】2005—2015年参试品种及通过鉴定品种的产量有逐年增加的趋势。参试品种和通过鉴定品种的农艺性状在年度间存在一定的变异，参试品种的株高、单穗重、穗粒重、出谷率有逐年增加的趋势，生育期有缩短的趋势；通过鉴定的30个品种和对照相比，生育期、株高有降低趋势，株高变幅为105—165 cm；穗长在17—27 cm，70%的品种分布在19—23 cm；单穗重变幅为15—25 g，80%品种为18—22 g；穗粒重为12—20 g；出谷率分布在74%—84%，80%的品种在75%—80%；千粒重变异范围较大，分布在2.5—3.4 g，有9个品种的千粒重超过对照，公顷穗数分布在33万—43万。对通过鉴定品种农艺性状与产量的相关分析表明，产量与单穗重、穗粒重和公顷穗数呈显著正相关，与生育期呈负相关。鉴定品种总体抗性有提高的趋势，其中抗倒性明显优于对照，红叶病和白发病为主要病害，谷锈病、谷瘟病、纹枯病、蛀茎率也有不同程度地发生。穗松紧度多为中等偏紧类型，熟相中等偏好为主。品质上，通过鉴定品种的米色全为黄色，优质米的粗蛋白、粗脂肪含量及胶稠度偏低，赖氨酸含量相对较高。鉴定品种中包括了糯质、高蛋白、高脂肪及粮草兼用、抗除草剂、优质米等多种类型，丰富了品种类型。【结论】西北春谷晚熟区谷子品种的选育取得了一定的进步，所育品种在数量、多样性、产量、品质等方面有了一定的提高，但没有取得大的突破。在育种方法上比较单一，多采取简单杂交、系选的方法，应根据育种目标要求，开展材料创新，融合回交、复交、理化诱变等多种方法，并结合分子育种新技术，提高育种水平。在育种目标上，重点培育品质优良、矮秆抗倒、生育期略短、适合机械化收获的品种，培育多种类型的抗除草剂品种，满足谷子规模化生产的需求。

【背景】柑橘溃疡病（Citrus canker）是由黄单胞杆菌柑橘致病变种（Xanthomonas citri subsp. citri，Xcc）引起的危害严重的柑橘病害之一，目前尚无根治方法，而现有栽培品种中很少有对柑橘溃疡病存在显著抗性的品种，因此，抗病品种的选育对根治该病害尤其重要，而抗性基因的发掘又非常利于抗病育种。【目的】以枸橼C-05的抗溃疡病相关基因CmPR4A为诱饵，筛选其上游转录因子，探究转录因子参与调控枸橼C-05抗溃疡病的功能作用，为选育柑橘抗病品种提供基因信息。【方法】基于前期冰糖橙和枸橼C-05叶片接种Xcc的转录组测序结果，结合实时荧光定量PCR分析PR4A在抗病和感病种质中的表达差异，使用PlantCARE对枸橼C-05（抗病）和冰糖橙（感病）PR4A启动子序列进行差异分析，利用酵母单杂交筛选PR4A上游转录因子，并使用酵母回转验证、双荧光素酶验证CmPR4A和候选转录因子的互作关系。在8种抗病和感病柑橘种质中，人工接种Xcc后，于0、2、4、6和8 d时取注射点附近的叶片，对转录因子的表达水平进行分析，验证其与抗病的关系。通过农杆菌介导瞬时转化法，将带有35S启动子的转录因子载体在枸橼C-05和冰糖橙叶片中瞬时过表达，使用qRT-PCR对转录因子和PR4A表达水平进行分析，并在瞬时过表达24 h后接种Xcc，进行Xcc菌定量和症状观察。【结果】接种Xcc的枸橼C-05和冰糖橙的转录组分析及定量PCR表达结果显示，在接种4、6和8 d时，抗病种质枸橼C-05中的PR4A表达量显著高于感病的冰糖橙。枸橼C-05和冰糖橙的PR4A启动子在-236 bp处存在顺式作用元件W-box的差异，以此为依据进行CmPR4A启动子短截并构建诱饵载体。依据自激活结果，在200 ng·mL^-1的金担子素（AbA）浓度下，以proCmPR4A-2为诱饵，在枸橼C-05受Xcc诱导下的酵母文库中进行酵母单杂交筛选，表明CmWRKY75可以与proCmPR4A-2互作，双荧光素酶报告系统也证实二者的互作关系，且CmWRKY75正调控CmPR4A的表达。在8种柑橘种质叶片接种Xcc后进行WRKY75的表达模式分析表明，WRKY75表达量在抗病种质枸橼C-05、美国枸橼AV、矮果香橼中显著上调，在感病种质冰糖橙、沙田柚及柠檬、南川香橼和丹娜香橼中只出现微量上调。在枸橼C-05和冰糖橙叶片中瞬时过表达WRKY75，发现PR4A的表达量在接种4 d时显著上调且能增强叶片对Xcc的抗性。【结论】CmWRKY75可以结合到CmPR4A启动子的W-box上，并正调控CmPR4A的表达，增强叶片对Xcc的抗性。同时WRKY75的表达受Xcc诱导，在抗病种质中呈显著上调表达，与PR4A在抗病感种质中的表达变化趋势一致，可能是上游调控因子WRKY75在不同抗病和感病柑橘种质中表达差异导致，从而使其在枸橼C-05抗溃疡病过程中起作用。

【目的】 水稻产量由单位面积有效穗数、每穗粒数和粒重3个因素构成，其中，粒重主要由水稻的籽粒形态决定。筛选和鉴定新的粒型突变材料和基因，可为产量性状的分子设计育种奠定基础。【方法】 在籼稻保持系西大1B（XD1B）的甲基磺酸乙酯（EMS）诱变群体中鉴定到一个短宽粒突变体short and widen grain 1（swg1）；分析籽粒形态和其他农艺性状，并对颖壳进行组织细胞学观察分析；运用BSA法进行基因定位；通过遗传互补试验确定候选基因；采用qRT-PCR分析该基因的表达模式及其他粒型相关基因和细胞发育基因的表达水平。【结果】 农艺性状分析发现，与野生型相比，swg1突变体粒长显著降低，粒宽显著增加，表现出短宽粒的表型；进一步组织和细胞学分析，发现突变体颖壳纵向细胞变短是粒长变短的主要原因，而粒宽增加是由于颖壳横向细胞数目和细胞大小同时增加。遗传分析结果表明，该突变性状受隐性单基因控制，通过图位克隆与遗传互补验证，确定候选基因为LOC_Os07g42410，编码一个植物特异转录因子。qRT-PCR分析发现该基因表达无明显的组织特异性，在茎、叶、幼穗中表达强烈。通过对已知粒型相关基因、细胞周期和细胞扩展相关基因进行分析，发现通过正向调控颖壳横向细胞数目和（或）细胞大小决定粒宽的GS5和GW8在突变体中上调明显，而正向调控纵向细胞数目和大小并负向调控横向细胞数目和大小的GW7/GL7在突变体明显下调；另外，部分与细胞周期和细胞扩展相关的基因也在突变体和野生型之间的表达也呈现显著差异。【结论】 SWG1编码一个植物特异的转录因子，通过调控粒型基因（GS5、GW8和GW7/GL7等）影响颖壳的细胞增殖和细胞扩展，从而决定水稻籽粒长度和宽度。

【目的】 筛选对玉米腐霉茎腐病病原菌具有抑制作用的木霉（Trichoderma spp.）菌株，明确其分类地位以及对腐霉茎腐病的防治效果和抑菌机理，为腐霉茎腐病生防制剂的研发提供菌种资源。【方法】采用菌丝生长速率法测试候选木霉菌株对肿囊腐霉（Pythium inflatum）、强雄腐霉（P. arrhenomanes）和芒孢腐霉（P. aristosporum）的抑制作用，筛选拮抗菌株；通过形态学和分子生物学特性确定Tr21菌株的分类地位；采用常规抑菌方法观察Tr21对腐霉菌丝形态的影响；采用溴化丙啶（PI）染液检测法及对不同处理时间菌丝上清液中蛋白和核酸吸光值的检测，分析Tr21发酵液对腐霉菌细胞膜通透性的影响；通过不同浓度Tr21发酵滤液浸种试验，检测Tr21发酵滤液对玉米种子发芽性状的影响；通过温室盆栽试验和田间人工接种试验，明确Tr21对腐霉茎腐病的防治效果。【结果】从实验室保存的109株木霉菌中，筛选到7株木霉菌对肿囊腐霉、强雄腐霉和芒孢腐霉具有拮抗活性，抑制率均>60%，其中Tr21菌株对3种腐霉菌的抑制率达到100%，其5×、10×和20×稀释液对3种腐霉菌的抑制率均达到100%。50×稀释液对3种腐霉菌的最低抑制率也达到55.56%。经形态学和分子生物学鉴定，Tr21为非洲哈茨木霉（T. afroharzianum）。显微镜观察显示Tr21发酵滤液能够造成腐霉菌菌丝变粗、菌丝分枝增多、节点缩短、断裂、内含物溢出等畸形现象。PI荧光染色试验显示Tr21发酵滤液导致3种腐霉菌的细胞膜受损，PI染液更易穿透受损的细胞膜进入到菌丝体内，使菌丝染成红色。核酸、蛋白泄露试验发现发酵滤液处理过的菌丝吸光值变化较大，处理5 h后，肿囊腐霉、芒孢腐霉和强雄腐霉菌丝的OD₂₆₀均增加了0.08，OD₂₈₀分别增加了0.10、0.11和0.10，表明腐霉菌菌丝细胞膜受损或其完整性被破坏，导致菌丝内含物外溢。不同浓度Tr21发酵滤液对玉米种子的发芽性状无影响，且当Tr21发酵滤液浓度为20×稀释液时对玉米种子的萌发和生长促进效果最好。盆栽试验结果表明，Tr21发酵滤液浓度为5×稀释液时，对3种腐霉茎腐病的室内防治效果最佳，分别为60.67%、63.15%和59.66%。用Tr21的5×稀释液进行种子处理，当药种质量比例为1﹕100时，对腐霉茎腐病的防治效果最高，达82.25%。【结论】获得一株有效防治玉米腐霉茎腐病的木霉菌株Tr21，经鉴定该菌为非洲哈茨木霉，该菌株发酵滤液可导致腐霉菌菌丝畸形、断裂、细胞膜受损、内含物溢出等，是一株具有开发前景的生防微生物。

借助于分子标记进行基因型检测的技术在生物遗传改良等领域发挥着重要的作用。国际跨国种业公司凭借其高通量、自动化、大规模的共享检测平台,基因型检测技术得到广泛应用。随着从3G时代的高成本固相芯片和随机测序式基因型检测（genotyping by sequencing,GBS）发展到成本低、对检测平台要求较低、基于靶向测序基因型检测（genotyping by target sequencing,GBTS）的液相芯片,基因型检测技术完成了向4G时代的转变。在本文中首先介绍了两项最新的GBTS技术（基于多重PCR的GenoPlexs和基于液相探针捕获的GenoBaits）及其原理。同时,发展了可以在单个扩增子内检测多个SNP,称之为多聚单核苷酸多态性（multiple single-nucleotide-polymorphism cluster,mSNP或multiple dispersed nucleotide polymorphism,MNP）的技术,极大地提高了目标位点（扩增子）内变异的检测效率。与GBS和固相芯片相比,GBTS技术具有平台广适性、标记灵活性、检测高效性、信息可加性、支撑便捷性和应用广谱性。同一款标记集（例如玉米40K mSNP）,可以获得3种不同的标记形式（40K mSNP、260K SNP和754K单倍型）;并可以根据应用场景的需求,通过控制测序深度获得多种不同的标记密度（1—40K mSNP）。GenoPlexs和GenoBaits 2种技术相结合,可广泛应用于生物进化、遗传图谱构建、基因定位克隆、标记性状关联检测（全基因组关联分析——GWAS和混合样本分析——BSA）、后裔鉴定、基因渐渗、基因累加、品种权保护、品种质量监测、转基因成分/基因编辑/伴生生物检测等领域。目前,已经在20余种主要农作物、蔬菜以及部分动物和微生物中开发了GBTS标记50余套,并已广泛应用于上述领域。最后,展望了与未来GBTS应用相关的几个问题,包括便携式、自动化、高通量、智能化检测平台;根据用户需求定制的可变密度、多功能分子检测;GBTS与其他技术（KASP、高密度芯片、BSA策略等）的整合;基于资源共享的开源育种等。这些将推动GBTS技术在动物、植物和微生物遗传改良等领域的广泛应用。

【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】苹果轮纹病是由葡萄座腔菌（Botryosphaeria dothidea）侵染引起的苹果生产中危害严重的真菌病害之一。本文旨在获得携带dsRNA病毒的苹果轮纹病菌弱毒菌株，并明确dsRNA病毒的种类及各病毒在我国苹果产区宿主中的携带情况，为防治苹果轮纹病提供新的生防资源，并为真菌病毒的多样性以及系统进化提供新的认识。【方法】从全国采集有典型苹果轮纹病症状的枝条样本，采用组织分离和单孢分离法获得纯培养；通过dsRNA条带分析获得带毒菌株，并采用高通量测序及分子克隆技术对带毒菌株WH-2L携带的dsRNA病毒种类进行鉴定。通过RT-PCR检测明确我国6个省（自治区）苹果轮纹病菌携带两种dsRNA病毒的情况。通过致病力测定明确携带不同种病毒代表性菌株的致病差异，最后通过垂直传播和水平传播特性分析，揭示两种病毒的传播特性。【结果】在我国苹果产区葡萄座腔菌中首次发现由产黄青霉病毒科产黄青霉病毒属的Botryosphaeria dothidea chrysovirus 1（BdCV1）和全病毒科维多利亚病毒属的Botryosphaeria dothidea victorivirus 2（BdVV2）两种病毒复合侵染的苹果轮纹病菌菌株。BdCV1与BdVV2在我国苹果轮纹病菌中分布较为广泛，BdCV1在辽宁、山东、河南、河北、陕西、新疆苹果轮纹病菌中均有携带，在陕西延安、河北石家庄未检出，平均检出率为53.6%；BdVV2在辽宁、山东、河南、河北、陕西苹果轮纹病菌中均有携带，在陕西延安、河北石家庄和邯郸、新疆阿克苏、山东泰安和青岛未检出，平均检出率为28.6%。BdCV1+BdVV2复合侵染和BdCV1单侵染菌株在离体枝条、离体苹果和梨的果实上致病力均显著降低。BdCV1和BdVV2垂直传播效率均为100%，水平传播效率分别为9%和3%。【结论】苹果轮纹病菌弱致病力菌株WH-2L携带BdCV1与BdVV2两种病毒，BdCV1、BdVV2在我国6省（自治区）苹果产区轮纹病菌中检出率分别为53.6%、28.6%。两种病毒均可引起寄主致病力削弱，具有较高的垂直传播效率和一定的水平传播效率，有开发为苹果轮纹病生防资源的潜力。

【目的】基于全基因组鉴定分析大豆LOX基因家族成员，了解各成员的分类进化关系，研究各基因成员在不同组织中的表达特异性以及对非生物胁迫的响应，为进一步研究LOX基因家族的分子特征、进化历程以及功能研究提供理论基础。【方法】基于Ensembl数据库中水稻和拟南芥物种LOX蛋白序列，在大豆全基因组数据库中BLASTP比对同源LOX蛋白序列，使用MEGA X软件构建系统进化树；采用网站MEME进行蛋白保守基序分析；运用在线软件GSDS 2.0分析基因结构；运用TBtools进行染色体定位绘制；用McscanX分析大豆LOX家族复制基因；利用PlantCARE网站预测大豆LOX基因家族启动子元件；通过TBtools绘制不同组织及非生物胁迫下大豆基因表达热图，并对与百粒重显著相关的优异等位变异位点GmLOX15A1^-G/A进行分子标记开发。【结果】大豆中共鉴定到43个LOX基因，不均匀地分布在13条染色体上。共线性分析表明，GmLOX基因在进化过程中经历了广泛的复制。同时，在LOX基因启动子中检测到39种不同类型的顺式调控元件，表明它们可能参与了不同的生长发育、光反应、应激反应与激素诱导等途径。表达模式分析发现LOX基因在大豆不同组织中具有不同的表达程度，表明该家族成员具有组织和时空表达特异性。干旱胁迫条件下，GmLOX基因在大豆根系和叶片中表达差异显著（P<0.05），其中，GmLOX3A3、GmLOX7A1、GmLOX20B1、GmLOX13A1和GmLOX20A2在根系和叶片中均显著上调或下调表达，推测GmLOX基因可能在逆境胁迫响应中发挥重要作用。同时，发现GmLOX15A1在籽粒组织中高表达且在该基因编码区第七外显子存在一处G/A优异等位变异，对该变异位点开发分子标记，并利用来自不同生态区1 200份大豆种质资源2年的百粒重数据，分析GmLOX15A1不同单倍型与百粒重的相关性，结果表明，相较于GmLOX15A1^-A基因型，携带GmLOX15A1^-G等位基因大豆种质的平均百粒重提高2.33 g（P<0.001）。【结论】在大豆中共鉴定到43个LOX家族成员，可分为3个亚家族。GmLOX基因启动子区存在大量激素和胁迫响应的顺式作用元件，在干旱胁迫响应中发挥不同的作用。其中，GmLOX15A1在籽粒组织中高表达且该基因编码区第七外显子存在一处G/A优异等位变异，相较于GmLOX15A1^-A基因型，携带GmLOX15A1^-G等位基因大豆种质的平均百粒重显著提高2.33 g，该位点可作为大豆籽粒大小遗传改良的优异单倍型。

【目的】鉴定绿豆象（Callosobruchus chinensis）热激蛋白（heat shock protein，HSP）超家族基因成员，明确高、低温胁迫后HSP基因在绿豆象中的表达变化，为深入挖掘HSP基因功能提供理论依据。【方法】从Insect Base 2.0下载不同昆虫HSP基因的CDS和蛋白序列，并以此为参考在绿豆象全长转录组测序数据库中进行本地BLASTp和tBLASTn比对搜索，同时结合HMMER和关键词两种方法再次筛选目标序列，最终完成搜索结果的汇总。利用CDD、MEGA、ProtParam等在线分析工具对绿豆象HSP超家族基因进行生物信息学分析。根据绿豆象成虫高、低温转录组测序数据筛选出7个候选CcHsp，采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术比较分析其在绿豆象不同虫态（幼虫、蛹、成虫）及不同温度胁迫下的表达特性。【结果】共鉴定出31个HSP基因，其中包括3个HSP90、8个HSP70、8个HSP60和12个sHSP（small HSP）。理化性质分析显示CcHsp编码的蛋白质包含159—776个氨基酸残基（aa），分子量介于18.4—88.9 kDa，理论等电点为4.95—9.17。亚细胞定位结果显示多数CcHsp定位于细胞质中，少数基因定位于线粒体基质、内质网和细胞核。系统发育分析表明绿豆象热激蛋白不同家族成员与其他昆虫的热激蛋白进化关系较近，显示了其在进化上的保守性。qRT-PCR分析发现，不同虫态在不同温度胁迫后7个候选CcHsp差异表达。CcHsp20.102经高温胁迫后在雌、雄成虫体内的表达量分别上调1 000和500倍；CcHsp70-5经高温胁迫后在雌、雄成虫体内的表达量分别上调500和450倍；幼虫经高、低温胁迫后，CcHsp19.855和CcHsp70-5表达差异显著。【结论】通过绿豆象全长转录组测序数据共鉴定出31个完整的热激蛋白超家族基因成员，分为4个亚家族，家族间蛋白结构、保守结构域和基因表达特征存在差异。CcHsp20.102和CcHsp70-5可能在成虫抵御高温胁迫中行使重要功能，而幼虫的高温耐受性可能与CcHsp19.855和CcHsp70-5的表达差异有关。

【目的】柑橘黄化脉明病毒（citrus yellow vein clearing virus，CYVCV）是一种严重危害柑橘产业的新发病毒，目前尚无有效的治疗药剂，主要通过使用无病毒苗木和严格防控传播虫媒进行防控。本研究旨在探索基于病毒介导的基因沉默（virus-induced gene silencing，VIGS）的CYVCV防控技术，以期获得抗病毒“疫苗”，为柑橘病毒病防控提供新思路。【方法】基于实验室前期构建的VIGS载体pCLBV201，针对CYVCV基因组ORF1（open reading frame 1）、ORF6、CP（coat protein）和TGB（triple gene block）的保守区域设计、构建一系列重组载体，通过农杆菌介导的真空浸润接种尤力克柠檬并进行RT-PCR检测。获得pCLBV201-ORF1、pCLBV201-ORF6、pCLBV201-CP、pCLBV201-TGB阳性植株后，通过农杆菌介导的注射法接种CYVCV侵染性克隆，并以pCLBV201空载接种植株为对照，开展RT-qPCR、Western blot检测、症状观察和病情指数统计，从而明确不同VIGS重组载体对CYVCV的防控效果。【结果】构建了系列pCLBV201重组载体，接种后的RT-PCR检测结果表明，分别获得pCLBV201-ORF1、pCLBV201-ORF6、pCLBV201-CP、pCLBV201-TGB阳性植株多株；注射接种CYVCV侵染性克隆，7、14、28、70和150 dpi（days post infection）的RT-qPCR检测结果显示，pCLBV201-CP和pCLBV201-TGB处理组的CYVCV相对表达量均较对照显著降低；70和150 dpi Western blot检测结果表明，pCLBV201-CP和pCLBV201-TGB处理组的CP蛋白表达量显著下降；症状观察显示，对照组表现为严重的脉明、叶片扭曲等CYVCV侵染典型症状，pCLBV201-CP处理组植株的症状轻微，pCLBV201-TGB处理组植株不表现明显症状；70和150 dpi病情指数统计显示，pCLBV201-CP和pCLBV201-TGB的病情指数最低，分别为17.6、41.2和15.6、29.1，而对照组为52.1、80.0，差异明显。【结论】研发了基于VIGS的CYVCV防控技术，明确了pCLBV201-CP、pCLBV201-TGB能够显著降低病毒滴度、减轻病毒引起症状，有用作CYVCV防控“疫苗”的潜力。

【目的】果实颜色是影响茄子商品价值的重要性状。通过解析两白果亲本杂交构建的F₂代群体紫红果单株和白果单株特殊分离比产生的原因，为阐明茄子果实颜色形成的调控机制奠定基础。【方法】以花青素合成结构基因ANS（P）突变的白花白果母本19141、未知突变基因位点的白花白果父本19142及其紫红果F₁、果色分离的F₂群体为试验材料，探讨上位基因控制的茄子果色遗传规律；克隆已知的茄子果色相关D（SmMYB1）和Y（SmDFR）基因，探明父本19142突变的果色基因和方式；开发基因内分子标记，对F₂进行基因分型以及与其他果皮无花青素沉着茄子亲本杂交验证，解析上位基因调控茄子果色遗传的分子基础。【结果】E4450 F₂紫红果和白果单株分离比符合3对上位基因控制的27﹕37的分离比率，19141的P基因位点发生突变，基因型为DDppYY，19142的D和Y基因位点同时发生了突变，基因型为ddPPyy。克隆测序发现，19142的SmMYB1发生可变剪接，导致第2外显子跳跃。19142的SmDFR起始密码子上游-326 bp的SNP（C→G），导致启动子缺失了1个CAAT-box顺式作用元件；在第2外显子最后一个碱基G变C，发生剪切位点突变。基于SmMYB1、SmANS和SmDFR遗传变异，开发了基因内分子标记对E4450 F₂单株进行基因分型，结果发现基因型与表型完全吻合；D_P_Y_对应紫花紫红果表型，ddP_Y_基因型对应紫花白果表型，D_ppY_、D_P_yy、D_ppyy、ddppY_、ddP_yy和ddppyy基因型对应白花白果表型。19142与白果自交系19147（d^td^tPPYY）和绿果自交系19144（DDPPyy）分别杂交，结果发现F₁果色分别为白色和绿色，果皮无花青素沉着，这进一步证明了19142是SmMYB1和SmDFR两个基因同时发生突变。【结论】2个果皮无花青素沉着的茄子亲本杂交，如果F₁代果皮有花青素沉着，且F₂代有花青素沉着单株和无花青素沉着果色单株分离比符合27﹕37，则是由于其中的一个亲本在花青素合成通路的1个基因位点发生了突变，另外一个亲本在花青素合成通路的另外2个基因位点发生了突变。两个果皮无花青素沉着亲本杂交，F₁果皮能够合成花青素而呈现紫红，是由于3个上位基因位点D、P和Y同时处于显性状态，花青素合成得以恢复。结构基因SmANS或SmDFR突变抑制植株各个部位花青素合成；转录因子SmMYB1调控具有组织特异性，其突变抑制果皮花青素合成，却不抑制花中花青素合成。

浮萍是一种常见于静水环境中的水体漂浮微观植物。以大气CO₂浓度增高为主导致的温度上升为特征的气候变化威胁着粮食安全。或因气候变暖及灌溉水体富营养化等，近年来我国稻田浮萍伴生有逐年加重趋势。本文综述了浮萍对稻田的影响，发现了一些重要信息：浮萍伴生降低稻田水体温度0.8—2.76 ℃及pH 0.10—0.45，改变了微生物群落结构，减少稻田NH₃挥发18.2%—59.0%，提高氮利用率17.2%—78.0%，结果增加了稻田氮汇及稻谷产量（9.0%—34.6%）；伴生浮萍生长繁殖快，其年产生物量可达8×10³—13×10³ kg·hm^-2，碳汇几乎与当季水稻相当；水稻浮萍的互利共生总体大于竞争，二者伴生呈现了稻田生态系统对环境变化适应的现象。但未来本领域仍需深入研究，包括浮萍伴生，特别是与环境因子互作（高温及高CO₂浓度等）条件下，对稻田生态环境变化、水稻生长、产量、品质的影响及机制和可能带给稻田的风险等，为未来基于水稻-浮萍等生物协作开发适应气候及环境变化、维持农业可持续发展的稻作技术提供理论支撑。

【目的】 本研究基于多种研究方法，阐明影响菠萝感官品质的关键质构和理化指标，建立菠萝果实质地及食味品质的综合评价方法，为优良菠萝品种的筛选提供科学支撑。【方法】 以7个不同品种的菠萝果实为研究对象，采用感官评价、质构测试和理化分析等方法，结合方差分析和不同维度指标间的相关性分析，明确影响菠萝感官总分的关键质构、理化指标，并进一步采用主成分回归分析法，以筛选出的关键质构特性、理化指标为自变量，感官评价总分为因变量进行回归分析，得到具有统计学意义的预测模型，用于菠萝质地及食味品质综合评价。【结果】 不同品种菠萝部分质构属性及理化指标存在较大的差异，如硬度、咀嚼性、最大剪切力、糖酸比、可溶性蛋白、维生素C及可溶性果胶等在品种间的变异系数均大于25%，而弹性、凝聚性等在品种间的变异较小。不同品种菠萝感官总分从高到低依次为‘台农17号'>‘台农16号'>‘台农4号'>‘金菠萝'>‘台农11号'>‘无刺卡因'>‘巴厘'，‘台农17号'的果实质地和食味品质最佳，其固形物含量为16.23%，糖酸比为31.82，可溶性果胶含量为23.72 mg∙g^-1，咀嚼性为789.77 mJ，硬度和最大剪切力分别为1 826.55 N、3 491.37 N。相关性分析表明，影响感官总分的关键指标包括质构属性中的硬度、咀嚼性、最大剪切力和理化指标中的可溶性固形物、糖酸比及可溶性果胶。利用主成分回归分析方法建立的菠萝感官预测模型决定系数R ²为0.916，标准偏差为0.11。【结论】 菠萝品种间质地与食味品质差异大，采用单一评价方法不能准确评价各品种菠萝质地与食味品质。本研究明确了影响整体感官满意度的6个关键分析指标，并建立了基于关键质构和理化指标的菠萝感官预测模型，可以较准确地预测菠萝的质地与食味品质，以弥补人工感官分析中客观性不足的缺陷。

TGA基因家族是bZIP转录因子家族中十分重要的一组，其能够与靶基因启动子上的as-1区域相结合，激活或抑制下游靶标基因的转录，从而调控植株抗性或花器官发育。自烟草中首个TGA基因被鉴定以来，从拟南芥、水稻和苹果等多个物种中均有该家族基因被分离和鉴定出来。拟南芥基因组中共有10个TGA转录因子，依据其序列相似性可将其分为5组（Ⅰ组包含TGA1与TGA4；TGA2、TGA5与TGA6组成第Ⅱ组；TGA3与TGA7组成第Ⅲ组；TGA9和TGA10构成第Ⅳ组；PAN为第Ⅴ组）。其中Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ组成员广泛参与植株的抗病反应。酵母双杂交和pull-down等结果显示，TGA1—TGA7均可与水杨酸信号途径关键调节因子NPR1相互作用。EMSA结果表明，这种相互作用能够促进TGA对下游PR1启动子的结合并上调其表达，提高植株抗病性。但这3组基因在植物基础抗性与系统获得抗性中的作用有所不同：tga3突变体对病菌的基础抗性存在缺陷，但植株诱导抗性却并不受影响;TGA1与TGA4对基础抗性和系统抗性均有一定影响；TGA2、TGA5与TGA6之间存在功能冗余，仅tga2/5/6三突变体才表现出与npr1突变体类似的系统获得性抗性缺乏的表型。酵母双杂交筛选发现：Ⅱ组TGA能够与谷氧还蛋白GRX480相互作用并介导SA对JA途径标记基因的抑制作用，同时，该组蛋白还能够与GRAS家族蛋白SCL14相互作用，增强下游CYP81D11与GSTU7等解毒相关基因的表达，以一种不依赖于NPR1的信号途径提高植物对外源化学物质毒害的耐性。此外，tga1/4双突变体与nrt2.1/2.2双突变体的初生根和侧生根生长在低氮条件下较野生型显著下降，ChIP和酵母单杂交结果显示，TGA1能够与硝酸盐转运蛋白基因NRT2.1及NRT2.2的启动子相互结合，通过调节这两个基因的表达来调节植物的氮响应。而TGA3在镉长距离运输中发挥重要作用。Ⅳ与Ⅴ组成员在调控花器官发育中具有重要作用。tga9/10表现出与roxy1/2双突变体类似的花药发育缺陷的表型；PAN能够与NPR1类蛋白BOP1和BOP2相互作用，并且pan与bop1/2双突变体均可表现出5枚萼片的表型，暗示花发育与抗病可能具有类似的信号调节机制。在文章最后介绍了翻译后修饰对TGA功能的影响，并对TGA未来的研究方向进行了探讨，以期为该领域研究者提供参考。

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。

【目的】以红壤区典型县域祁阳为例，分析不同母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤酸度和养分含量变化特征，为该区合理利用土地防治酸化提供科学依据。【方法】选取18个点位，采集水田及相邻的旱地和菜地，分析土壤pH、交换性酸、交换性盐基离子、有机质、阳离子交换量和养分含量的变化及其相互关系。【结果】碱性母质发育的土壤pH均显著高于酸性母质发育的土壤。酸性母质发育的水田改为菜地后土壤pH降低了0.48个单位；碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤pH分别降低了0.74和0.53个单位。双直线模型拟合分析表明，当水田、旱地和菜地的土壤pH分别低于5.88、5.78和5.63时，土壤交换性铝含量快速升高，且降低一个pH单位土壤交换性铝含量分别增加1.09、2.33和2.93 cmol₍₊₎·kg^-1。酸性母质发育的水田改为旱地土壤有机质和全氮含量分别降低了11.06和0.42 g·kg^-1，而菜地无显著变化；碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有机质和全氮含量均显著下降，降幅分别为13.88—17.28和0.57—0.71 g·kg^-1。碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有效氮含量分别降低了47.66和42.34 mg·kg^-1。两种母质发育的水田改为菜地后土壤全磷、有效磷含量均显著增加，增幅分别为0.41—0.48 g·kg^-1和26.79—28.69 mg·kg^-1。两种母质发育的水田改为旱地和菜地土壤全钾含量无显著变化；碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有效钾含量显著升高，分别升高了36.69和65.76 mg·kg^-1。相关分析表明，土壤pH与土壤交换性钙和镁、阳离子交换量、有机质含量和全氮含量呈显著正相关（P<0.01）；土壤交换性酸和铝与有效磷含量显著正相关（P<0.05），与土壤交换性钙和镁、阳离子交换量、有机质含量和全氮含量呈显著负相关（P<0.01）。【结论】酸性母质和碱性母质发育的水田改为旱地后土壤有机质、全氮含量均显著降低，而土壤全磷、有效磷含量呈增加趋势；酸性母质发育的水田只有改为菜地后土壤才酸化，而碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤均酸化；水田改为旱地和菜地后土壤硝化作用增强和盐基离子淋失增加可能是其酸化的主要原因之一。

【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】对华北夏谷区近15年谷子区域试验数据进行分析，探讨谷子育种变化趋势，为谷子品种改良提供参考。【方法】利用2001—2015年华北夏谷区参试品种的主要农艺性状数据，研究其变化规律；以通过鉴定的51个育成品种为材料进行分析，并与15年间华北地区谷子生长季6—9月份气候因素进行相关分析，梳理通过鉴定的51个品种的类型。【结果】2001—2015年华北夏谷区区域试验参试品种各农艺性状在年度间变异较大，随着年份的推移，产量、生育期、株高、穗长、单穗重和穗粒重持续增加，千粒重基本不变，公顷穗数略有下降。51个通过鉴定品种的整体变化趋势与所有参试品种的变化趋势基本一致。51个通过鉴定品种间产量、生育期、株高、穗长、千粒重和公顷穗数差异极显著，单穗重、穗粒重和出谷率差异不显著。华北夏谷区谷子生育期气候趋向于暖湿的变化趋势。通过鉴定的品种产量和生育期、单穗重、穗粒重呈极显著正相关，与最低温、降水量呈极显著负相关。最低温、最高温、降水量、生育期、穗粒重、出谷率决定谷子产量85.17%的变异。对产量贡献较大且为负效应的是最低温，为正效应的是最高温。近几年谷子育种水平有所提高，品种类型较丰富多样，抗除草剂品种和优质米类型逐渐增多，反映了轻简栽培和优质是目前的主要育种方向。但是以冀谷19、豫谷1、冀谷25等3个主干品种为亲本来源的品种数为26个，占杂交选育品种的57.8%，育成品种亲本范围相对较窄的问题越来越严重。【结论】2001—2015年华北夏谷区区域试验育成品种产量有所提高，品种类型较丰富多样，育种水平取得一定的进步。然而，造成产量显著差异的原因主要取决于气候因素，而且品种培育的亲本选择狭窄可能是育种突破的关键瓶颈。在今后的育种过程中，要从亲本创制和选择着手，丰富亲本类型；提高品种穗粒重和出谷率，以适应气候变化，提高夏谷产量。

大豆花叶病毒（soybean mosaic virus，SMV）病是严重危害世界大豆（Glycine max (L.) Merr.）生产的主要病害之一。近十年来，国内外关于大豆对SMV抗病基因的遗传标记定位、候选抗病基因的分析及大豆抗SMV的调控网络等研究取得许多新进展。大豆对SMV的抗性遗传主要分为数量抗性和质量抗性，其中数量抗性的遗传主要由1对加性主基因+加性-显性多基因共同控制；对不同SMV株系的质量抗性遗传分别由1对不同的显性基因控制。标记定位研究发现，大豆对SMV数量抗性位点主要分布在大豆的第6、10和13等染色体上。22个对SMV具有单显性质量抗性的基因位点已被标记定位在大豆的第2、6、13和14染色体上，且定位的多数抗病基因位点两侧标记间的物理距离都在1 Mb以内。其中第13染色体上的基因位点数最多，有Rsv1、Rsv5、R_SC3Q、R_SC11和R_SC12等10个，定位在第2染色体上的基因位点有8个，如Rsv4、R_SC5、R_SC6、R_SC7和R_SC8等，第6和14染色体上各有2个基因位点，分别为R_SC15、R_SC18和Rsv3、R_SC4。参考大豆全基因组序列（http://www.phytozome.net/soybean），利用生物信息学方法、表达谱分析及克隆测序技术等进一步缩小了大豆抗SMV候选基因的筛选范围。目前，在大豆第2染色体上确定的抗SMV候选基因主要有8个：Glyma.02G121400、Glyma.02G121500、Glyma.02G121600、Glyma.02G121800、Glyma.02G121900、Glyma.02G122000、Glyma.02G122100和Glyma.02G122200，在第6染色体上的是Glyma.06G182600，在第13和14染色体上的抗SMV候选基因分别有9个和6个：Glyma.13G184800、Glyma.13G184900、Glyma.13G187900、Glyma.13G190000、Glyma.13G190300、Glyma.13G190400、Glyma.13G190800、Glyma.13G194700、Glyma.13G195100和Glyma.14G204500、Glyma.14G204600、Glyma.14G204700、Glyma.14G205000、Glyma.14G205200、Glyma.14G205300。基于病毒诱导的基因沉默VIGS（virus induced gene silencing，VIGS）和转基因操作等技术，研究发现抗SMV相关基因GmHSP40、GmPP2C3a、GmAKT2、GmCnx1、GmSN1、Glyma.14G204500、Glyma.14G204600、Glyma.14G204700等参与大豆对SMV的抗性，属于正调控因子；而GmEF1A和GmeIF5A等则增加大豆对SMV的易感性，为负调控因子。在综合SMV抗病基因的相关研究基础上，构建了基于Rsv1和Rsv3介导对SMV极端抗性的调控网络模型。Rsv1介导的大豆对SMV极端抗性调控模型的建立为大豆抗SMV信号网络的研究提供了新的方向。Rsv3介导的大豆对SMV极端抗性的主要机制是通过ABA信号的传导，从而使胞间连丝处的胼胝质沉积以抑制病毒从最初侵染的细胞向健康细胞的转移。本文系统综述了SMV抗病基因方面的最新研究成果并对该领域未来的研究方向进行了展望，以期为大豆抗SMV分子设计育种和抗病基因的机理研究提供参考。

全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）是定位基因组中与性状显著关联的变异位点的有效方法。随着表型记录的完善、高通量基因型分型技术的发展，以及统计方法的改进，全基因组关联分析在人类疾病、动物植物遗传等领域得到了广泛的应用。假阳性是影响全基因组关联分析结果可靠性的重要因素之一。为了控制假阳性，除了校正P值，GWAS模型从最简单的方差分析（或用于质量性状的卡方检验）到加入固定效应协变量的普通线性模型（general linear model，GLM），再到加入随机效应的混合线性模型（mixed linear model，MLM）持续改进，控制了多种混杂因素导致的假阳性。将个体的遗传效应拟合为由基因组亲缘关系矩阵（genomic relationships matrix，GRM）定义的随机效应是目前常用的方法。由于MLM的参数估计大量消耗计算资源，研究人员不断尝试模型求解优化和GRM的构建优化（GRM的构建优化同时也提高了计算效率），最终将基于MLM计算的时间复杂度由O（MN³）逐步改进到O（MN），实现了计算速度与统计功效的飞跃。针对质量性状病例对照比失衡带来的假阳性问题，研究人员进一步对广义混合线性模型（generalized linear mixed model，GLMM）进行了校正。本文较全面地介绍了GWAS的基本原理和发展，着重阐述了GWAS中MLM模型的改进和优化细节，同时，列举了GWAS在农业中的应用，包括在植物、动物和微生物方面的研究成果，以及基于单倍型的GWAS应用。最后，从进一步提高GWAS统计功效和GWAS试验设计2个角度对GWAS未来的发展进行了展望。

【目的】 调查研究重茬栽植条件下距原栽植行不同距离种植对G935矮化自根砧‘宫藤富士’苹果幼树树体生长等的影响，评价G935矮化自根砧嫁接‘宫藤富士’的抗重茬能力，为我国老龄低效苹果园重茬更新和栽培模式升级提供理论依据。【方法】 2018年春，刨除12年生苹果大树（‘宫藤富士’/SH6/实生砧），不进行土壤杀菌，不添加有机肥、化肥和生物菌肥，直接在距原栽植行不同距离（0、0.5、1、1.5和2 m）栽植G935矮化自根砧‘宫藤富士’苗（2年根1年干），采用细纺锤树形整形修剪，栽植后连续4年调查5个处理下G935矮化自根砧‘宫藤富士’幼树树体生长、叶片功能、早花早果性和果实产量品质的差异。【结果】 重茬栽植条件下，距原栽植行不同距离G935矮化自根砧‘宫藤富士’树体生长、叶片功能、早花早果性和果实产量品质没有显著差异。重茬栽植4年内，随着树龄的增长，5个处理‘宫藤富士’树高、干粗和主枝数量逐年增加，重茬栽植第4年，各处理树体平均主枝数量均达到30个以上。栽植第2年开始，各处理树体长枝比例逐年降低，短枝比例逐年升高。重茬栽植第4年，各处理‘宫藤富士’树体新梢生长、叶片叶绿素含量、净光合速率、百叶重（鲜重和干重）均无显著性差异；各处理‘宫藤富士’果实的平均单株产量和果实品质（平均单果重、果形指数、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和果实固酸比）均相近，无显著性差异。【结论】 重茬栽植条件下，栽植前4年，5个距离原栽植行不同距离种植G935矮化自根砧‘宫藤富士’的幼树树体生长、叶片功能、早花早果性和果实产量、品质等指标均没有显著性差异，各处理树体枝类组成合理，树势中庸且不衰弱，成花早，果实品质优良，G935适宜重茬再植使用，且抗重茬效果不受与原栽植行距离的影响。

【目的】 明确中国黑龙江、四川和海南省稻作区水稻穗腐病病原种类及优势致病菌，为水稻穗腐病的精准防控提供参考。【方法】 在黑龙江、四川和海南省的13个水稻主要生产区采集水稻穗腐病样品，通过组织分离和单孢分离法，共分离纯化到568个菌株，对各菌株进行形态学鉴定，结合rDNA-ITS序列分析及科赫氏法则验证，明确13个水稻主要生产区穗腐病病原菌种类，分析其优势菌株及致病特征。【结果】 黑龙江省水稻穗腐病病原有弯孢菌属、链格孢属和镰孢菌属3类，分别占总病原菌数的1.10%、83.43%和15.47%，链格孢属为该省份的优势菌种。海南省水稻穗腐病病原有弯孢菌属、镰孢菌属、黑孢霉属、毛色二孢属及蠕孢菌属5类，分别占总病原菌数的1.62%、89.47%、0.81%、1.62%和6.48%，镰孢菌属为该省份的优势菌种。四川省水稻穗腐病病原有弯孢菌属、链格孢属、镰孢菌属、黑孢霉属、蠕孢菌属5类，分别占总病原菌数的23.57%、13.47%、22.86%、16.43%和23.57%，无优势菌种。根据分生孢子及菌落形态差异筛选出具有代表性的23个菌株，结合rDNA-ITS序列分析及科赫氏法则验证，明确了水稻穗腐病的致病菌有弯孢菌属的新月弯孢（Curvularia lunata），链格孢属的细交链格孢（Alternaria tenuissima）、链格孢（A. alternata）、芸薹链格孢（A. brassicae），镰孢菌属的拟轮枝镰孢（Fusarium verticillioides）、新知镰孢（F. andiyazi）、木贼镰孢（F. equiseti）、变红镰孢（F. incarnatum）、厚垣镰孢（F. chlamydosporum），黑孢霉属的稻黑孢（Nigrospora oryzae）、球黑孢霉（N. sphaerica），毛色二孢属的可可毛色二孢（Lasiodiplodia theobromae）及蠕孢菌属的嘴突凸脐蠕孢（Exserohilum rostratum）。分别于孕穗期和抽穗扬花期接种穗腐病致病菌，发现无论是粳稻还是籼稻品种，海南省致病菌在水稻抽穗扬花期接种后平均病情指数均高于孕穗期接种的平均病情指数；黑龙江和四川省的致病菌在抽穗扬花期接种的平均病情指数略低于孕穗期接种的平均病情指数。【结论】 中国黑龙江、四川和海南省稻作区水稻穗腐病致病菌具有多样性，黑龙江省以链格孢属为优势菌种，海南省以镰孢菌属为优势菌种，四川省优势菌种不明显。

【目的】探讨10个燕麦品种在环青海湖地区的适应性，筛选适宜该区种植的高产、优质燕麦品种，为该区及类似区域高产、优质饲草生产提供数据支撑。【方法】以青海地区普遍种植的青海444（Avena sativa cv. Qinghai No.444）、白燕7号（A. sativa cv. Baiyan No.7）、青燕4号（A. sativa cv. Qingyan No.4）、青莜3号（A. nuda cv. Qingyou No.3）、青引2号（A. sativa cv. Qingyin No.2）、青燕3号（A. sativa cv. Qingyan No.3）、林纳（A. sativa cv. Lena）、青海甜燕麦（A. sativa cv. Qinghai）、青燕1号（A. sativa cv. Qingyan No.1）和陇燕1号（A. sativa cv. Longyan No.1）10个燕麦品种为材料，采用随机区组试验设计，各品种3个重复，共30个小区，小区面积3 m×5 m，小区间距1 m，区组间距3 m。人工条播种植，行距为25 cm，播深为3—4 cm。根据各品种的千粒重、纯净度和发芽率，按675万株/hm²保苗数计算各品种的播量。以150 kg·hm^-2磷酸二铵和75 kg·hm^-2尿素作基肥。大田试验分别于2022年5月16日和2023年5月19日播种，分别于2022年9月23日和2023年9月26日进行野外观测及样品采集。分析不同燕麦品种的生产性能和营养品质，采用分段结构方程模型探讨品种、种植年份及其交互作用对燕麦营养品质的影响过程及其路径系数，并采用TOPSIS-多准则决策模型对供试品种的生产性能和营养品质进行综合评价。【结果】青燕3号的株高（89.4—92.5 cm）显著最高，酸性洗涤纤维（34.8%—34.9%）和中性洗涤纤维含量（51.8%—53.4%）均显著最低；青燕4号的分蘖数（2.7—3.6枝/株）显著最高，粗灰分（10.9%—11.3%）含量显著最低；青燕4号和青燕3号干草产量、粗蛋白含量、相对饲用价值显著最高，而茎叶比显著最低；青燕1号粗脂肪含量（3.8%—3.9%）显著最高。皮尔森相关性分析结果显示，燕麦饲草产量与粗蛋白含量和相对饲用价值均呈显著正相关，与酸性洗涤纤维和粗灰分均呈显著负相关；茎叶比与酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量均呈显著正相关，与粗蛋白及相对饲用价值均呈显著负相关。结构方程模型分析表明，品种、种植年份及其交互作用对燕麦的营养品质形成均有直接效应，还通过影响株高、分蘖数、茎叶比和草产量间接影响燕麦的营养品质，其中，茎叶比的总效应值最高，为-0.37。【结论】青燕4号和青燕3号既能维持较高的生产性能，又具有较好的营养品质，是环青海湖地区的理想种植燕麦品种。

目的探讨锌与杀虫剂配合喷施对小麦全粒及面粉富锌效果、蛋白质组分和人体每日吸收总锌（TAZ）的影响,阐明富锌效果存在差异的可能原因,以期为小麦农艺富锌方法提供可靠依据及高效可行的喷施方案。方法 2016—2018年进行了两年田间试验,试验共设置了6个处理：喷蒸馏水（CK）、喷施0.1%吡虫啉（P）、喷施0.4%ZnSO₄·7H₂O（Zn）、喷施0.23%甘氨酸锌（GZn）、喷施ZnSO₄·7H₂O+吡虫啉（ZnP）、喷施甘氨酸锌+吡虫啉（GZnP）。测定小麦全粒、面粉及麸皮中的锌Zn、蛋白质、蛋白质组分、植酸等含量,并计算TAZ。结果 不同喷施处理籽粒产量无显著差异,但喷锌显著提高籽粒锌携出量以及全粒、面粉和麸皮中锌含量。两季试验中,与CK相比,单独喷锌处理面粉锌含量分别提高了71%、120%,锌与吡虫啉配合喷施增幅为103%、127% 。与单独喷锌处理（Zn、GZn）相比,锌与吡虫啉配合喷施（ZnP、GZnP）不会影响小麦富锌效果,且全粒、面粉中锌含量有增加的趋势,喷ZnSO₄·7H₂O的富锌效果优于喷甘氨酸锌,其中ZnP处理全粒和面粉中锌含量最高。全粒和面粉中锌含量与蛋白质、醇溶蛋白及谷蛋白含量间分别呈显著正相关。锌与吡虫啉配合喷施显著提高全粒、面粉中蛋白质含量。与CK相比,ZnP和GZnP处理面粉中蛋白质含量两年平均提高了19%和20%。不同喷施处理全粒和面粉中白蛋白、球蛋白组分无明显变化规律,ZnP和GZnP处理全粒和面粉中醇溶蛋白和谷蛋白含量显著提高。喷锌显著提高了小麦中锌的生物有效性,并且ZnP处理全粒及面粉中锌的生物有效性显著高于其他各处理。结论 选择烟碱类杀虫剂如吡虫啉与ZnSO₄·7H₂O配合喷施,能提高全粒特别是面粉中蛋白质、醇溶蛋白、谷蛋白含量,从而进一步提高面粉锌含量、锌生物有效性,是一种克服人体缺锌问题且易于实际应用的有效方法。

【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。