紫色酸性磷酸酶（purple acid phosphatase, PAP）是一类金属磷酸酯酶,参与植物的磷素利用、碳代谢、细胞壁合成等多种生理功能，尤其是对磷缺乏的适应。本研究利用生物信息学手段在花生（Arachis hypogaea L.）全基因组水平上对PAP基因家族进行了鉴定，并对其系统进化关系、保守结构域、基因结构以及它们在22个组织中的表达模式进行了分析。结果表明：花生基因组中有39个AhPAP基因，氨基酸序列长度为205～905，等电点大多数都小于7，蛋白质C端均含有金属磷酸酶结构域。以花生、拟南芥、水稻、苜蓿共74个PAP蛋白构建的系统发育树可分为四组，每组中都含有来自不同物种的PAP，并没有因为物种差异而各自聚为一类。AhPAP基因家族中部分成员的表达具有组织特异性，arahy.P03NME、arahy.DAPS6C在根瘤中表达量最高，而它们在其他组织中表达量较低或未检测到表达。本研究为揭示AhPAP基因家族在花生中的生物学功能奠定了基础。

油菜是我国第一大食用植物油来源，在保障国家食用油供给安全方面起到重要作用。油菜在生长发育过程中会遭受多种病原菌的侵害，其中由核盘菌侵染引起的菌核病是最常见、危害最大、被研究最多、被研究时间最长的病害。本文结合相关研究结果，从病原菌角度阐述核盘菌的病害循环和致病机理，从植物角度对抗性种质的创制、抗性基因挖掘、抗性机理解析等方面的研究进展进行综述。介绍了新发现的SsCP1等与致病相关的分泌蛋白，通过远缘杂交聚合来源于甘蓝的抗性位点、创制抗病材料方面取得的突破，多个研究指出控制油菜开花时间与菌核病抗性的遗传位点存在共定位，揭示了油菜在受到核盘菌侵染后WRKY28-WRKY33模块精细调控抗性强度的分子机制。本文还对油菜菌核病研究方向进行了展望，重点以挖掘抗病种质为主，以期为我国油菜菌核病抗性研究提供参考。

病虫害等生物逆境胁迫与温度、水分等非生物胁迫是影响植物生长发育与产量的关键因素。脂质参与到植物响应胁迫的各通路中，形成一套独特的反馈应答机制，如不饱和脂肪酸对生物胁迫中的抗病虫功能等。另外，非生物胁迫中脂肪酸衍生物还能够增加细胞内渗透调节，减少膜脂过氧化程度，提高植物的抗逆性。因此，脂质的含量与植物生长发育过程中的生物胁迫与非生物胁迫有密切联系。本文综合了国内外生物与非生物胁迫下植物脂质的调控机制及其研究进展，简要介绍了胁迫类型，重点总结了植物在各胁迫下脂质的变化及调控作用，意在加深对逆境下植物生理活动的了解，为进一步研究植物抗逆过程中脂质的调控提供参考。

栽培花生（Arachis hypogaea L.）连续开花亚种和交替开花亚种的开花时间、分枝模式和分枝数量均不同，这与PEBP蛋白家族基因时空表达差异有关。本研究从花生品种豫花25号的幼嫩腋芽组织中克隆到AhTFL1基因，属PEBP基因家族，比对参考基因组显示其位于18号染色体。AhTFL1基因开放阅读框为543 bp，编码180个氨基酸，拥有PEBP蛋白家族的保守的D-P-D-x-P和G-x-H-R结构域，91、115、145、147和159位的氨基酸与拟南芥TFL1保守的His88、Glu112、Ser142、Asp144和Asp156残基相同，系统进化树显示其属于TFL1-like亚家族。基于AhTFL1基因与拟南芥TFL1基因序列同源，所以利用拟南芥tfl1突变体进行功能互补试验验证其功能。35S::AhTFL1互补拟南芥tfl1突变体表现为主茎增高、侧枝变长、荚果数增加、主茎侧枝数增多、莲座侧枝数减少，基本恢复至野生型性状。转化拟南芥野生型和tfl1突变体的35S::AhTFL1阳性株系都表现开花延迟，说明AhTFL1基因功能为促进营养生长，延迟营养生长向生殖生长的转变。

油莎豆(Cyperus esculentus L.),又称虎坚果,沙草科莎草属多年生草本植物。油莎豆具有适应性广、生长期短、生物量大、含油量高等优势特性。油莎豆茎叶可做青贮饲料,块茎可生吃或熟吃,此外,油莎豆还可用来榨油,榨油后的油饼可用来做饲料。因此油莎豆作为一种集粮、油、牧、饲于一体的新兴农作物,具有较高的经济价值和开发潜力。为了深入了解油莎豆,促进油莎豆资源的高值化利用和研究,本文综述了油莎豆中油脂、蛋白和多糖等主要营养成分的研究进展,详细阐述了油莎豆降血脂、降血糖、抗氧化和保肝等生理功能,并就其市场规模和科学研究前景进行了展望。

MYB转录因子参与植物的生长发育和逆境胁迫过程,在植物防御相关信号反应中起着重要的调控作用。为了明确MYB28在油菜与根肿菌互作中的作用,对感病甘蓝型油菜中双11中MYB28家族基因在根肿菌接种以及水杨酸处理后的表达模式进行了分析。不同组织表达模式分析显示,相比于根和叶,BnaMYB28在茎和种子中的表达水平更高;BnaMYB28基因在根肿菌和外源水杨酸处理下均有不同程度的表达响应,外源水杨酸处理下BnaMYB28-1和BnaMYB28-3上调表达,BnaMYB28-2表达则受抑制。根肿菌侵染后,BnaMYB28-1在整个侵染期表达量均显著上调,但在加入水杨酸后表达被显著抑制;BnaMYB28-3表达量在接菌后7 d和28 d显著上调,在关键皮层侵染期(接菌后14 d)表达量与对照组相比没有变化,但在施加水杨酸处理后表达量显著上调。综上,外源水杨酸能正向调控BnaMYB28-1和BnaMYB28-3表达,BnaMYB28-3可能通过水杨酸信号路径参与油菜与根肿菌的互作。

油莎豆（Cyperus esculentus L.）是一种粮油饲兼用、综合利用价值较高的经济作物。其地下块茎富含油脂、淀粉、糖、蛋白质、膳食纤维等营养成分，地上茎叶可作为畜禽优质饲草。作为一种原产于沙漠地区的多用途作物，油莎豆具有适应性广、生物产量大、高附加值等特性，具有较大的开发应用潜力。我国丰富的沙地等边际土地资源为油莎豆产业发展提供了坚实的基础。目前，我国油莎豆产业基础已经形成，产业链条基本具备，发展前景广阔。本文概述了油莎豆特性与用途、研究与产业发展现状，分析了我国油莎豆产业发展潜力和存在问题，提出了产业发展对策与建议，以期为我国油莎豆产业健康快速发展提供参考。

DELLA基因家族是调控植物与环境互作和植物发育的重要调控因子，可以促进微生物与植物共生关系建立过程中侵染线的形成，是参与赤霉素信号通路的负调控蛋白，在影响植物激素相关基因表达，调节植物与微生物共生固氮和生长发育方面具有重要的作用，但是在大豆中DELLA基因家族的结构特征还没有详细分析。本研究对大豆中DELLA基因家族的基因结构、定位信息、蛋白结构、保守基序分析、系统进化树、顺势作用元件、与拟南芥同源基因的共线性关系和基因表达模式进行了研究。结果发现，大豆基因组中共有7个DELLA基因家族成员，分布在7条不同的染色体上，这些基因都只有一个外显子，一个N端DELLA结构域，并且基序分布相似，证明其基因编码序列结构域高度保守。系统进化树分析表明DELLA家族有三个亚族，其启动子区域含有大量的顺式作用元件，这些元件参与植物激素反应、干旱诱导和光反应。大豆DELLA基因Glyma.11G216500、Glyma.18G040000、Glyma.08G095800和Glyma.05G140400与拟南芥中的AT1G14920、AT1G66350和AT2G01570呈共线性关系；其中Glyma.18G040000和Glyma.11G216500在大豆各个组织中都有表达，而且表达量相对较高。以上研究丰富了我们对大豆DELLA基因家族的理解，为后续大豆DELLA基因的功能研究奠定了基础。

开花是植物从营养生长到生殖生长的重要过程,CONSTANS-Like(COL)基因是植物光周期诱导开花途径中的关键转录因子,但是在花生中的具体功能尚不清楚。本研究通过生物信息学的方法对花生COL基因家族成员序列特征、系统进化关系、基因结构、保守结构域及表达模式进行分析,最终克隆了17个AhCOL基因(AhCOL1-AhCOL17)。花生17个AhCOL基因氨基酸长度范围为327aa～617aa,等电点(pI)均小于7,在蛋白质序列的氮端与碳端均含有保守的BBX和CCT结构域。此外,不同组织中的基因表达模式分析,表明多数AhCOL基因在叶片中的表达量显著高于其他组织。不同时期的表达量分析表明多数AhCOL基因的表达量从苗期到开花期呈现递增。本研究为研究花生AhCOL基因的潜在功能奠定了重要基础。

大豆(Glycine max(L.)Merill)是植物蛋白质和油脂的重要来源。盐胁迫是造成大豆产量损失的主要非生物胁迫因素。耐盐基因的挖掘对培育大豆耐盐品种至关重要。本文一方面总结了通过正向遗传学获得的大豆耐盐相关数量性状位点或基因,如萌发期耐盐性主效基因GmCDF1(Glyma.08g102000)、2个出苗期QTL(分别位于6号和14号染色体);苗期耐盐性主效基因GmSALT3(Glyma03g32900)以及位于G连锁群的QTL。随着对大豆耐盐性研究的不断深入,目前认为大豆萌发期、出苗期、苗期的耐盐性无直接相关性。另一方面总结了通过反向遗传学途径获得的参与离子运输、转录调控等耐盐性基因,以及通过生物工程技术转入外源基因提高大豆耐盐性的研究进展,期望为解析大豆耐盐分子机制和耐盐育种提供参考。

黄曲霉毒素主要由黄曲霉等产毒真菌产生，属生物源危害物，是毒性极强的一类真菌毒素，历史上因食用黄曲霉毒素污染产品造成过多次人及家养动物群体中毒死亡事件。黄曲霉毒素通过污染农产品与动物饲料进入食物链，严重威胁全球食品安全与人类健康。为了减少黄曲霉毒素污染危害，非常有必要掌握黄曲霉毒素污染农产品及食品主要种类。因此，本文通过研究国内外相关文献报道，较为全面地总结了近年来黄曲霉毒素污染农产品及其制品的主要种类，包括：谷物及其制品、调味品、饲料等12个类别，共计143种产品。通过归纳总结黄曲霉毒素污染产品种类，可以为农产品及食品黄曲霉毒素污染防治研究提供重要科学依据，对保障消费安全和产业健康发展具有重要指导意义。

花生是重要的油料与经济作物,在农业种植业结构调整中发挥重要作用。荚果是花生的收获器官,深入研究花生荚果发育及其调控,可以为高产育种提供理论依据。本文从花生荚果发育过程和内外限制因素的调控作用,并结合激素、营养元素、遗传学研究以及DNA、RNA等分子调控机制,综述了近年来花生荚果发育相关的研究进展,为后续研究提供参考。

黄曲霉菌(Aspergillus flavus L.)侵染花生导致黄曲霉毒素(Aflatoxin)污染是影响花生食用安全性和限制花生产业发展的重要因素,其污染抗性分为抗侵染和抗产毒两种类型。抗性机制主要包括形态机制、生理机制和分子机制。种皮中决定花生抗侵染的主要因素为蜡质层厚度、栅栏细胞排列密集程度及有无裂纹等特征。种子中单宁酸、胰蛋白酶抑制剂、白藜芦醇等与花生抵抗黄曲霉菌侵染及毒素合成有关。病程相关蛋白基因、转录因子基因、脂氧合酶基因等均参与了花生抵抗黄曲霉菌侵染的过程。随着生物技术的迅猛发展,将来可利用全基因关联分析和多组学结合的方法,从基因调控网络水平上开展花生黄曲霉抗性研究,在更深层次上阐明花生黄曲霉抗性机制。

油菜是我国重要的油料作物，长江中游地区湖北、湖南、江西三省光温资源丰富、越冬春化条件适宜，是我国油菜的主要种植区，播种面积约占全国总面积的42%，且保有冬闲田面积超3467千公顷，极具发展潜力。长江中游地区三省油菜耕种收综合机械化率均高于全国平均水平，全程机械化发展在全国冬油菜产区具有引领示范作用。为此，本文分析了长江中游地区油菜产业的基本情况和现存问题，对耕整地、播种、收获关键环节机械化和智能化技术进行梳理，形成可推广的油菜生产全程机械化技术路线。比较分析该地区冬闲田油菜生产“耕、种、收”环节的技术需求特点、推广应用难点，明确该地区冬闲田油菜生产技术模式呈半机械化、机械化到智能化的发展趋势。各环节的技术发展路径依次为“防堵防黏防缠绕、高速高效低耗”的机械化耕整地技术，一次性完成多道作业工序的耕播集成技术，高效低耗低损的油菜机械化收获技术，联合收获和分段收获协同发展，油菜多功能开发利用的饲用、菜用、肥用机械化技术和油菜生产智能化技术应加快研发应用。为积极响应国家油料作物扩种的要求和实现2025年油菜机械化水平提升的目标，提出了长江中游地区冬闲田油菜全程机械化技术推广应用的若干政策建议。

为了探究玉米-大豆带状套作模式在西南地区的推广价值，采用比较分析法和主成分分析法，对4种种植模式，即玉米-大豆带状套作（SRI）、玉米-大豆单行套作（RI）、单作玉米（MM）和单作大豆（MSB）的产量、产值、成本、成本构成及综合效益进行了分析。与单作相比，SRI模式显著提高土地复种指数，提高了土地利用率，具有良好的产出效果，不同地区SRI模式的平均纯收益为13 422.17元/hm2，较RI、MM和MSB模式分别高24.15%、32.86%和554.98%;SRI总成本为13 252.70元/hm2，较MM和MSB模式分别高31.99%和100.72%，较RI模式低1.87%。总成本中用工费用所占的比例最高，较MM和MSB模式分别增加21.51%和76.28%，较RI模式低2.85%；就综合效益而言，川南-仁寿、川中-乐至和川西-雅安地区的SRI模式综合效益排名均位于各地区第一，川南和川中丘陵地区的综合效益最好，其次为川西盆周山区。玉米-大豆带状套作模式是西南地区提高经济效益和综合效益较为理想的种植模式，其在丘陵地区的推广价值要高于盆周山区。

黄曲霉（Aspergillus flavus）极易侵染花生、玉米等多种农作物，并且在侵染后产生具有致癌、致畸、致突变作用的有毒代谢产物——黄曲霉毒素。黄曲霉的侵染和黄曲霉毒素污染不仅发生在作物生长环节，而且在收获、干燥、储运等过程也会发生，严重威胁农产品消费安全和人畜生命健康。因此，解析黄曲霉对粮油作物的侵染过程及侵染机制对黄曲霉抗性品种选育、黄曲霉毒素污染预警与源头防控策略研发等具有重要意义。本文从黄曲霉侵染循环、定殖位点、侵染过程、影响因素、侵染机制等方面对花生、玉米中黄曲霉侵染过程及分子机制进行综述，为农产品黄曲霉及黄曲霉毒素污染防控提供理论支撑。

我国食用植物油对外依存度长期居高不下，不仅带来食用植物油供给安全风险，还将造成政治、经济等诸多方面的重大安全隐患。在大国博弈日趋激烈的复杂严峻形势下，如何依靠国内耕地资源高效利用和农业科技的不断创新、大力提升以油菜为主的油料产能、实现进口来源多元化，对于化解食用植物油供给安全风险，具有政治、经济、民生等多重战略意义。

2020年10月17日,《中华人民共和国生物安全法》(以下简称《生物安全法》)通过全国人大常委会的审议,自2021年4月15日起施行。生物技术的研究与应用安全是《生物安全法》涉及的主要内容之一,基因编辑作为近几年生物技术领域的研究热点,其安全性评价和监管备受关注。本文概述了基因编辑技术的应用现状,比较了不同国家对基因编辑技术的监管制度,探讨了我国《生物安全法》的出台对基因编辑技术安全评价与监管的重要意义,最后就如何在基因编辑生物安全领域更好地推进和落实《生物安全法》提出了建议。

木质纤维素由木质素、纤维素和半纤维素三者组成，是植物细胞的重要组成成分，能增强植物细胞和组织的机械强度，对于保障植物营养物质运输、茎秆支撑等具有重要意义。而油菜是我国和世界范围内重要的油料作物，具有油用、饲用、菜用、蜜用、观光等多种用途，其木质纤维素也可有效保障植物细胞和组织的机械强度，提高植株的抗倒伏、抗病虫等能力。本文综述了模式植物拟南芥和油菜中木质纤维素合成与调控机制的研究进展，希望模式植物木质纤维素的研究能促进油菜相关研究的深入开展，并对木质纤维素相关研究在油菜中的潜在应用进行了讨论。

油莎豆以其适应性广、产量和含油量高而成为我国的新型油料作物。为解析油莎豆的遗传基础,服务于育种和分子生物学研究,采用单分子实时测序技术构建了油莎豆高质量的全长转录组,混合样本的组织来源包括块茎、匍匐茎、根、芽、叶片、叶鞘、花、花茎等。研究基于23.20 Gb高质量的原始数据提取获得环形一致序列319 568条,其平均长度和测序深度分别为2101 bp和43×;通过聚类、校正和去冗余最终得到高质量的序列57 849条,合计121.79 Mb;转录组的完整性约为79.58%,其中约有76.20%的为全长转录本;通过比对NR、Swissprot、GO、KOG、eggNOG、Pfam、KEGG等数据库,共获得52 424条序列的注释信息,注释比例约为90.62%;此外,研究还预测获得3759条lncRNA、43 060个SSR位点以及2300条转录因子序列。这些结果不仅增加了我们对油莎豆遗传特性的认知,同时还为下一步开展基因表达谱分析、功能基因的挖掘与利用等奠定了坚实的基础。

为明确石灰与生物炭对酸化土壤改良及花生氮营养的作用效果，通过田间小区试验，研究了石灰、生物炭单施与配施对酸化土壤性质、花生氮素吸收利用及生长发育的影响。结果表明，与CK相比，单施石灰显著提高了土壤pH值、有机质、碱解氮和交换性钙含量，花生植株氮吸收量和收获指数显著增加13.1%和4.6%，花生生物量和产量显著提高11.7%和16.1%；单施生物炭显著增加了土壤pH值、有机质、碱解氮含量和土壤碳氮比，但对花生氮吸收量、生物量和产量无显著影响；表明酸性土壤明显抑制了花生生长，单施石灰促进花生生长及氮高效利用效果优于生物炭。石灰与生物炭配施后，土壤pH值、有机质、碱解氮、交换性钙含量及碳氮比更协调，花生植株氮吸收量、氮利用率、生物量和产量均得到进一步提高。所有处理中，4500 kg/hm~2生物炭配施450 kg/hm~2石灰处理的花生植株氮吸收量、氮收获指数、氮利用率、生物量及产量最高，分别比CK增加30.7%、8.7%、5.7%、27.6%和35.8%。因此，4500 kg/hm~2石灰和450 kg/hm~2生物炭配施是酸性土壤改良、氮素高效及花生高产栽培的有效手段。

作物产量与群体结构密切相关。为合理配置群体结构,提高油莎豆光能利用率并最终提高产量,研究不同群体结构对油莎豆块茎生长阶段光合特性和产量的影响,以进一步挖掘黑龙江省中西部地区油莎豆产量潜能。2018年以黑油莎2号为材料,采用三因素大田裂裂区试验设计,主区为种植密度,分别为90 000株/hm~2(A1)、110 000株/hm~2(A2)、130 000株/hm~2(A3);裂区为种植方式,分别为110 cm垄上三行(小行距30 cm)(B1),65 cm垄上双行(小行距20 cm)(B2),45 cm垄上单行(B3);裂裂区为留苗方式,分别为矩形留苗(C1),三角留苗(C2),共18种处理,3次重复。通过测定群体光合速率(CAP)、叶绿素a+b(Chla+b)含量及荧光参数(Fv/Fm和qP),研究不同处理对油莎豆块茎生长阶段群体光合特性和产量形成的影响。结果发现:油莎豆块茎形成期,群体光合速率随着种植密度的增加而增大,3种密度处理间差异显著(P<0.05);块茎增长期和成熟期,群体光合速率随着种植密度的增加呈先增后降的趋势。随着种植密度的增加,油莎豆块茎形成后0 d,冠层和下部叶片叶绿素a+b含量、最大光能转化率Fv/Fm、光化学猝灭系数qP均呈逐渐增加趋势;块茎形成后25～75 d,冠层和下部叶片叶绿素a+b含量、最大光能转化率Fv/Fm、光化学猝灭系数qP呈先增后降趋势。相同密度和留苗方式条件下,群体光合速率、叶绿素a+b含量、Fv/Fm及qP所测指标表现为种植方式B2最大,较B1、B3差异均显著(P<0.05);相同密度和种植方式下,上述所测指标表现为留苗方式C2更大,较C1差异显著(P<0.05)。A2B1C2处理产量达到7520.45 kg/hm~2,在所有处理中最高。合理的种植密度是提高油莎豆产量的关键。适宜密度下,合理的宽窄行配置和三角留苗方式可有效改善群体结构,提高群体光合速率,增加叶绿素a+b含量,提高最大光能转化率Fv/Fm和光化学猝灭系数qP,是实现植株个体与群体相互协调并提高产量的重要途径。

盐碱胁迫伴随作物生长各个阶段,筛选获得全生育期耐盐碱大豆资源意义重大。试验通过测定大庆地区盐碱土含盐碱种类、含盐量及p H值等指标,确定筛选用盐碱种类、浓度。在培养皿、发芽袋和盆栽试验筛选中,通过大豆芽期发芽率、芽苗期物质生长量、成熟期物质生长量鉴定耐盐碱大豆种质。结果显示大庆地区盐碱土壤为硫酸盐苏打盐碱土,确定盐碱溶液为NaCl、Na_2CO_3、Na HCO_3和Na_2SO_4(摩尔比为1∶1∶9∶9)的混合盐碱溶液,以Na离子含量计算总盐浓度为80 mmol·L~(-1),溶液p H值为8.9,盆栽筛选用土壤盐含量为3.3‰,pH值为8.9。鉴定的887份种质资源中种皮颜色有黑、褐、红、绿、黄及双色等,相关性分析发现大豆耐盐碱性与大豆种皮颜色极显著正相关。通过芽期耐盐碱鉴定,887份大豆资源中筛选获得296份耐以上资源,进一步芽苗期筛选有123份显示高耐,再经过全生育期筛选获得7份高耐资源,5份来源于南方,2份来源于黄淮,62份耐资源,盆栽筛选比例为56.10%。本研究建立了从芽期、芽苗期到全生育期的逐级筛选方法,从887份大豆种质资源中筛选获得69份耐盐碱资源,为耐盐碱育种与耐盐碱基因资源利用提供基础材料。

野生种Arachis duranensis(AA)和A. ipaensis(BB)是花生栽培种最可能的二倍体祖先种，而其合成的四倍体是研究花生起源与进化的重要材料。本研究利用A. duranensis系（PI 497262）和A. ipaensis(PI 468322)，通过杂交、组织培养、寡核苷酸探针染色荧光原位杂交（OS FISH）和基因组原位杂交（GISH）技术创制和鉴定了一个新的种间杂种W1824，进一步对其花粉育性、减数分裂行为和表型性状进行分析，发现W1824花粉高度不育，染色体平均构型为0.5 III+3.5 II+11.5 I，主茎高、侧枝长和叶面积均表现出超亲优势。表明PI 497262和PI 468322具有较高的杂交亲和性，暗示由上述两个系合成的四倍体花生可能具有显著高于亲本的生物产量和不稳定的染色体遗传方式。

过量的氮素供应会对大豆体内氮代谢及生长发育水平产生一系列的不良影响。因此,探索相应的补救措施具有十分重要的科学与实践意义。为此,本试验针对外源褪黑素对高氮环境下大豆氮代谢活动及整体生长发育的调控作用开展相关研究,分别采用7.5 mmol·L~(-1)(对照组)和15 mmol·L~(-1)(高氮组)的铵态氮作为唯一氮源,于大豆V3期进行100μmol·L~(-1)褪黑素的喷施处理。研究结果表明,外源褪黑素提高了高氮环境下大豆根系及根瘤的发育水平,并通过增强氮同化过程中谷氨酰胺合成酶等关键酶的活性,提高了氮代谢水平。此外,褪黑素还诱导了叶肉细胞内抗氧化酶活性的进一步升高,降低了膜脂过氧化程度,使光合等碳代谢能力也得到了相应的缓解。因此,褪黑素的施用有利于高氮环境下大豆碳、氮代谢平衡的恢复,进而促进各部分干物质的积累,缓解高氮对大豆生长发育的不利影响。

基因驱动是指特定基因有偏向性地遗传给下一代的自然现象,近年来成为生物学研究热点,用来防治害虫、控制传染病、清除物种入侵等。实验室已经证实,基于CRISPR/Cas9基因编辑系统的基因驱动技术可提高特定基因的遗传率。虽然基因驱动技术有非常多的潜在益处,但在伦理和社会安全方面也面临巨大挑战。本文综述了基因驱动的原理及类型,概述了近几年的研究进展及其应用,分析了基因驱动面临的技术问题,阐述了基因驱动技术的风险及其管控。

为了对基因组编辑产品进行精准定性和定量检测,以水稻SP1基因的编辑植株为材料,在编辑位点上下游设计通用引物,在编辑位点处设计基因编辑位点特异性TaqMan探针,建立了编辑位点特异性PCR方法。利用该方法可准确鉴定特异基因组编辑产品,检测灵敏度达到5～10拷贝,可在实时荧光PCR(qPCR)和微滴数字PCR(ddPCR)平台上对基因组编辑产品进行定量检测。由于数字PCR的微反应单元可消除野生型DNA对通用引物的竞争性消耗,与qPCR的定量结果相比,ddPCR定量结果具有更高的定量准确性。

为探讨高温和干旱复合胁迫下的花生幼苗对逆境的响应机制,以抗逆性存在差异的花生品种豫花9719和豫花9326为试验材料,对其幼苗进行昼夜温度为45℃/25℃、土壤含水量为35%～40%左右的高温和干旱复合胁迫处理,研究复合胁迫对花生幼苗生长及生理特性的影响。结果表明:胁迫条件下,豫花9719的株高和干重分别比对照组低44.3%和30.2%,差异达极显著水平;含水量、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、花青素的含量均低于对照,其中叶绿素a的含量低4.88%,差异达显著水平,花青素含量低18.14%,差异达极显著水平;PRI、PI、Gs、Pn值分别比其对照组低12%、50.31%、75.2%、72.3%,差异均达极显著水平;MDA含量和相对电导率分别比对照组高93.1%和29.93%,差异均达显著水平;可溶性蛋白和类黄酮含量分别比对照组高104.5%和41.00%,差异均达显著水平;SOD和CAT活性分别比对照组低0.91%和3.29%,差异不显著。豫花9326的株高比其对照组低33.6%,差异达极显著水平,干重降幅不显著;含水量、类胡萝卜素、花青素的含量均比对照组低,但差异均不显著;叶绿素a和叶绿素b的含量分别比对照组高19.44%和3.39%,其中叶绿素a差异达极显著水平;PRI、PI、Gs、Pn值均比对照低,差异均不显著;MDA含量和相对电导率均比对照组高,但差异均不显著;可溶性蛋白和类黄酮含量分别比对照组高271.33%和48.96%,差异均达极显著水平;SOD和CAT活性分别比对照组高70.11%和68.8%,增幅均达显著水平。推测豫花9326对高温和干旱复合胁迫的抗性较高,主要与其较为强大的抗氧化防御系统及光合系统有关。

花生果腐病是一种重要的土传病害,一旦发生会造成荚果腐烂落果,重病田可致绝收。群结腐霉菌(Pythium myriotylum)是引起花生果腐病最主要的病原菌。为寻找防治花生果腐病的有效药剂,本研究对6种化学药剂进行室内筛选,实验结果表明,96.8%的咯菌腈对引起花生果腐病的群结腐霉有较好的抑菌效果,EC_(50)为3.16×10~(-5)mg/L,较低浓度的药剂就可以达到很好的抑制效果。盆栽接种后,用6种杀菌剂进行灌根,待荚果成熟后对病害发病情况进行调查统计,结果表明96.8%咯菌腈是防治花生果腐病最有应用潜力的药剂品种。

发掘与大豆种子活力性状相关联的标记及优异等位变异是选育高活力品种的基础。本研究利用标准发芽实验对我国北方地区174份大豆品种7个种子活力相关性状进行连续两年（2018-2019年）的表型鉴定，并结合覆盖大豆20条染色体上的210对SSR标记进行表型和标记的关联分析。结果表明：供试品种表型变异系数为15.58%～38.31%。将群体划分为2个亚群，检测到27个与活力性状相关联的标记，累计60个（次），其中24个SSR标记在两年共同被检测到，对表型变异解释率为2.68%～23.60%,Sat-267对苗长的表型变异解释率最高,为23.60%,Satt250对发芽势的表型变异解释率为23.15%；标记Satt311、Satt250、Satt606、Satt-267与两个以上的活力性状关联。共获得108个增效优异等位变异及相应的载体材料，其中Satt250-217bp对侧根长的增效值最大，并对发芽势也具有增效作用；典型载体材料北疆1号和合农75号携带了两个以上活力性状的最大增效等位变异。

我国花生生产与消费近十年来持续增长,2018年总产量和花生油产量分别达到创纪录的1733万吨和294万吨,在国内油料作物中花生的总产量、总产值、单产水平、单位面积产油量、单位面积种植效益、国际竞争力等方面存在诸多比较优势。本文除全面总结全国花生生产与利用进展外,还概述了花生对食物安全的保障作用、科技创新对花生产业发展的支撑作用,讨论了花生生产存在的问题和发展潜力,并对未来花生产业发展目标和主要对策提出了若干建议。

为探讨不同带宽行比对玉米/大豆套作体系干物质积累及产量的影响,采用单因素随机区组设计,以单作玉米、单作大豆为对照,设置5种带宽行比处理,处理1∶2 m带宽,玉豆行数比为2∶2;处理2∶2.4 m带宽,玉豆行数比为2∶3;处理3∶2.4 m带宽,玉豆行数为2∶4;处理4∶2.8 m带宽,玉豆行数为2∶3;处理5∶2.8 m带宽,玉豆行数比为2∶4。结果表明,玉米、大豆不同生育期干物质积累量表现为单作>套作,套作干物质积累速率分别在60%和50%以上;与处理1相比,大豆、玉米花前干物质转运率和对籽粒的贡献率以处理2最大,花后干物质积累量分别提高65.81%和19.33%;处理2大豆的分枝数、穗粒数、主茎节数较高,玉米的穗粒数、有效株数、千粒重较高,系统产量为14 886.85 kg/hm~2,土地当量比为1.63,产值和经济效益为31 498.90元/hm~2和20 513.90元/hm~2,高于其他处理。因此,玉米大豆套作带宽为2.4 m,玉豆行比为2∶3时,有利于系统干物质积累和产量增加。

为探明花生响应干旱胁迫的生理机制，以前期试验筛选的花生耐旱品种NH5和HY22，敏感品种FH18和NH16为试材，研究了干旱胁迫下不同花生品种ROS积累与清除能力，保护酶活性、渗透调节物质积累能力以及根系特征，以明确花生应对干旱胁迫的生理应答特性。结果表明，干旱胁迫导致花生的根系萎蔫皱缩且根系活力下降，植株的过氧化氢含量增加且在敏感品种中积累更多，与对照相比上升了2.4倍，同时干旱敏感品种的超氧阴离子清除能力显著下降而在耐旱品种中活力更强且不受干旱胁迫抑制。花生体内的活性氧清除系统主动响应干旱胁迫，在干旱胁迫下各品种的游离脯氨酸均大量积累，分别为对照处理的1.3～4.2倍，可溶性蛋白含量升高幅度较小，在1.2～2.0倍之间。各品种保护酶活性不同程度升高，在1.1～5.4倍之间，变异系数分析显示耐旱品种的保护酶活性变异系数最大为22.40%，而敏感品种本身活性较低但变异系数最大为53.36%。相关性分析显示，抗坏血酸过氧化物酶活性与花生的超氧阴离子清除能力呈极显著正相关，此外SOD活性与可溶性蛋白、POD活性与脯氨酸含量等均呈极显著正相关。

鞘脂不仅是细胞膜结构的重要组成成分，同样是重要的生物活性分子。本研究旨在比较分析核桃、山核桃和薄壳山核桃3种木本油料中鞘脂（Sphingolipids）的组成特性。采用UHPLC Nexera LC-30A超高效液相色谱系统进行分离，之后用Q-Exactive系列质谱仪对3种核桃中鞘脂进行质谱分析，结合LipidSearch数据库软件和脂质分子的同位素内标进行脂质鉴定。共鉴定出40种鞘脂分子，包括25种神经酰胺（ceramide,Cer）、8种鞘糖脂（glucosylceramide,CerG1）、4种鞘氨醇（sphingosine,So）和3种鞘磷脂（sphingomyelin,SM）。三种核桃中的鞘脂均含有14种饱和脂肪酸（saturated fatty acids,SFA）,5种单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acids,MUFA）,7种多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids,PUFA）。其中，17种脂质分子可作为区分三种核桃的显著差异脂质分子。此外，聚类分析结果显示薄壳山核桃和山核桃的鞘脂组成更为相似，此结果与核桃的系统分类一致。本实验结果可为核桃类坚果在针对鞘脂的研究、产品开发和利用方面提供数据依据。

为探讨不同播期对油菜毯状苗生长的影响,以宁杂1818为材料,设置B1～B5共5个处理,对应播期分别为9月5日、9月15日、9月25日、10月5日和10月15日,分析了不同播期下油菜毯苗的出苗状况、植株生长形态指标和干物质积累量,以寻求最适播期。结果表明:随着播期推迟,出苗天数延长且出苗率下降,存苗数、苗高、充实度、干物质积累量均下降,其中B2、B3播期下出苗较快且存苗数、绿叶数、叶面积较高,苗高适宜、充实度好,符合毯苗机械移栽的要求。因此,扬州地区油菜毯状苗最适播种期为9月15至25日。由Logistic拟合曲线推算出油菜毯苗从播种至出苗所需要的有效积温为99.5℃,根据回归系数可知毯苗每生长一张叶片需要的有效积温为117.1℃。综上所述,可以根据移栽时需要的叶龄以及当地历史积温推算出从播种到移栽的天数,从而制定合理的播期。

向日葵柄锈菌(Puccinia helianthi Schw.)引发向日葵锈病,对生产具有破坏性。为深入了解锈菌效应蛋白,研究病原与寄主的互作机理,在获得向日葵柄锈菌分泌蛋白组的基础上,利用生物信息学软件预测及分析向日葵柄锈菌效应蛋白,采用qRT-PCR检测其中7个候选效应蛋白基因在接种叶片中的相对表达量。结果表明:在供试的900个锈菌的分泌蛋白中预测到候选效应蛋白497个。基因特征分析显示,开放阅读框长度在200～399 bp之间的最多;信号肽长度集中在16～27个氨基酸残基(占92.96%);信号肽氨基酸组成中亮氨酸出现频率最高,其次为丙氨酸、异亮氨酸;信号肽识别位点以SpⅠ型为主。本研究获得了7个向日葵柄锈菌的效应蛋白,qRT-PCR检测表明柄锈菌接种向日葵叶片后,与纯孢子相比,这7个效应蛋白编码基因均上调表达,说明其参与了锈菌侵染向日葵的过程。

杂草是制约油菜生产的重要生物灾害之一,严重影响油菜的产量和品质。培育抗除草剂油菜品种是防除油菜田间杂草的经济、有效的途径。本文综述了已被广泛应用的草甘膦、草铵膦和ALS酶抑制类除草剂的作用机理、植物对除草剂产生抗性的机制以及国内外这三类油菜抗性种质的创制和研究进展,并提出了油菜抗除草剂种质的发展策略,加强抗性机制研究和基因的发掘力度,利用基因编辑等新技术创制抗除草剂油菜新种质,培育具有多种除草剂抗性的油菜新品种。

为推动光谱遥感在快速无损监测花生生长中的应用，明确监测花生叶面积指数（leaf area index,LAI）和地上部生物量（aboveground biomass,AGB）的最优植被指数及适宜的核心波段带宽。设置2个花生品种、4个施氮水平的花生田间试验，在不同生育时期（苗期、开花下针期、结荚期、成熟期）用Analytical Spectral Devices(ASD）公司生产的FieldSpec HandHeld 2型野外高光谱辐射仪，采集325～1075 nm范围冠层反射光谱，筛选敏感植被指数，并研究核心波段带宽对其监测叶面积指数（LAI）和地上部生物量（AGB）时精度的影响。结果显示，对花生LAI和AGB敏感的植被指数均为归一化红边指数（normalized difference red edge），即NDRE（λ_(790),λ_(720)）。进一步分析这一指数的监测精度随波段带宽的变化，发现监测LAI时，核心波段带宽（bandwidth,b）在（λ_(790):1～33 nm，λ_(720):41～59 nm）范围内时能使NDRE（λ_(790),λ_(720)）保持较高监测精度，其中带宽组合（λ_(790):33 nm，λ_(720):53 nm）的带宽和值最大，对核心波段带宽的要求最低，利用其构建监测模型时决定系数（determination coefficient,R~2）为0.7482，利用独立试验数据检验模型时相对均方根误差（relative root mean square difference,RRMSE）为13.88%。监测花生AGB时，核心波段带宽在（λ_(790):1～101 nm，λ_(720):19～101 nm）范围内时能使NDRE（λ_(790),λ_(720)）保持较高的监测精度，其中带宽和值最大的核心波段带宽组合为（λ_(790):89 nm，λ_(720):89 nm），其建模R~2为0.7103，检验RRMSE为20.42%。综上，在花生整个生长进程中，可用上述两个具有不同核心波段带宽的植被指数NDRE（λ_(790)-b_(33),λ_(720)-b_(53)）和NDRE（λ_(790)-b_(89),λ_(720)-b_(89)）分别对LAI和AGB进行监测，监测模型为LAI=0.0296×exp~((14.365×NDRE）)和AGB=0.6240×exp~((20.222×NDRE）)。在核心波段适宜带宽上的研究结果，可以为花生长势光谱监测设备研发及评估提供参考。

种子的休眠和萌发是植物生活史重要的两个环节,植物激素在其中起到关键的调节作用。本研究利用ELISA方法测定了弱休眠性花生品种Chico(CC)和强休眠性丰花1号(FH1)花生种子在萌发过程不同部位中脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、油菜素内酯(BR)和吲哚乙酸(IAA)的含量。结果表明,FH1新鲜收获种子和干种子中不同部位ABA含量水平明显高于CC;吸水萌发过程中,两品种子叶中ABA含量和ABA/GA3比例变化趋势呈现明显差异,但两品种整体ABA含量及ABA/GA3比例随吸胀降低。研究表明,ABA在检测的三个部位中均发挥作用。萌发中后期,两品种子叶中GA3含量上升,表明GA3主要在子叶发挥作用。两品种IAA及BR含量在种子萌发过程变化趋势一致,它们主要在胚轴及胚根发挥作用。新鲜种子中IAA含量较高,吸胀后呈"波浪型"变化趋势,总体维持明显低于新鲜收获的种子中的水平;且FH1中IAA含量水平明显低于CC品种。萌发过程中两品种BR含量整体呈上升趋势,FH1的BR含量明显高于CC种子。总之,不同品种间内源激素含量水平存在差异,FH1中较高的ABA水平与其较强的休眠性有关;萌发过程中GA3、BR的提高和较低的IAA水平促进胚轴伸长及胚根生长。

连作严重影响花生叶片生长发育,导致花生产量和品质降低。为探明摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)对连作花生叶片生长发育的影响,以大花生品种花育22为试料,采用盆栽试验,研究接种F. mosseae对连作花生叶片叶绿素荧光参数、光合作用相关酶活性、抗氧化物酶活性、矿物质元素含量以及叶片干重的影响。结果表明,与未接种相比,接种F. mosseae显著增加连作花生叶片叶绿素含量,提高高温强光逆境环境中连作花生叶片原初反应最大量子效率(Fv/Fm)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)和表观光合电子传递速率(ETR)的值;同时,接种F. mosseae的连作花生叶片中核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性在花针期和饱果期分别增加了26.52%和32.73%,谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性、抗坏血酸(AsA)和脯氨酸(Proline)含量也显著提高;另外,接种F. mosseae显著促进连作花生叶片对氮、磷、钾和钙的吸收,增加了叶片干物质积累。因此,F. mosseae能够促进连作花生叶片生长发育,缓解连作障碍对花生地上部分生长的影响。