植物甘氨酸甜菜碱(glycine betaine, GB)普遍存在于植物、动物、细菌、藻类中，可在细胞质中累积达到一定水平以后调节渗透压，维持细胞的水分平衡，对于植物的渗透胁迫具有重要的作用。胆碱单加氧酶(choline monooxygenase, CMO)是植物GB生物合成途径的限速酶。本研究对168个基因组进行分析，其中131个基因组中含CMO同源基因，鉴定得到169个CMO成员。通过进行基因对选择压分析，结果表明该基因主要受纯化选择，只有7个基因对受到正向选择。另外，CMO基因家族被划分为6个亚家族，除F亚家族外，5个亚家族中均检测到正选择位点。Ring hydroxyl A结构域和Rieske结构域的选择压分析结果表明，2个结构域的dN/dS值呈极显著的正相关，发生了协同进化。通过qRT-PCR分析显示玉米CMO基因在MgSO₄胁迫下表达整体表现为上调。本研究结果从多方面探讨了CMO基因的进化与表达情况，以期为后续深入利用该基因进行作物抗逆育种提供了理论依据。

四川麦区属于我国西南最重要的早熟冬麦区，单位面积有效穗数(或穗容量或单株有效分蘖)成为该麦区产量进一步提升的关键。来自湖北当阳的小麦农家种“孝感麦”具有稳定的条锈病、穗发芽抗性及多有效分蘖、多花多实等突出特点，已成为当前四川麦区小麦种质改良和创新的潜在重要基因源。在产量构成因子中，单位面积有效穗数低成为当前限制小麦品系蜀麦753产量提升的关键因子。为了实现蜀麦753的产量突破与结构模式优化及产量与抗病、耐逆协同改良，本研究以多有效分蘖兼具强抗穗发芽特性且携带成株期条锈病抗性基因的小麦农家种“孝感麦”为供体、以携带全生育期条锈病抗性基因且综合性状良好的育成品系蜀麦753为受体，通过杂交、回交及连续多代自交并结合育种目标性状“分段式”选育技术，选育获得了178个蜀麦753/孝感麦育种应用高代稳定品系，旨在提升有效分蘖数量与穗容量的同时转育和聚合抗条锈病和穗发芽基因位点。表型鉴定结果表明，受体亲本蜀麦753的有效分蘖、穗粒数和小穗数改良效果显著，所有高世代品系有效分蘖均高于受体亲本，仅有4个品系小穗数低于受体亲本，平均穗粒数超过70粒。产量相关性状的相关性和通径分析发现，供试品系群体中有效分蘖数量与产量呈极显著正相关关系，表明利用“孝感麦”对蜀麦753进行穗容量(或有效穗、单位面积穗数)进行遗传改良对提升产量性状具有显著效果。结合表型和基因型鉴定，获得了2份产量潜力超过8250 kg hm^-2的突破性新品系。结合条锈病和穗发芽基因型分析，从供试品系中筛选出1份携带Yr18+Yr24/26+Yr15且对条锈病具有广谱抗性和9份携带TaMyb10抗穗发芽等位基因优异新品系。本研究表明，利用小麦农家种“孝感麦”通过育种目标性状“分段式”选育技术为改变四川麦区小麦新品系“蜀麦753”的产量结构、实现产量与抗病耐逆协同改良提供了有效技术方案。

本研究对75份二倍体马铃薯栽培种PHU-STN杂种后代无性系组培苗进行抗旱棚控水种植，测定其在干旱胁迫下的生物量、根系相关指标和生理指标等7个性状表征值，计算各指标抗旱胁迫指数，并利用综合隶属函数法进行主成分分析和聚类分析，将所有材料分为4个抗旱等级，筛选出高抗旱材料2份(A90、A204)。以A90 (高抗旱性)与A163 (干旱敏感)为试验材料，利用转录组测序技术研究抗旱性差异较大的二倍体马铃薯材料在PEG-6000胁迫下的差异表达基因，基于差异表达基因的GO功能注释和KEGG通路富集分析，利用生长素与乙烯信号传导途径的关键节点基因差异表达水平变化量和相关基因qRT-PCR表达量初步筛选到6个抗旱候选基因，这些基因均与生长素和乙烯信号传导通路相关。

为了鉴定优质、耐盐碱的花生品种(系)，本研究连续2年在黄河三角洲试验基地种植29个花生品种(系)，并对它们的农艺性状和产量、品质性状进行了研究，利用主成分、隶属函数和系统聚类分析鉴选优质耐盐碱的花生品种(系)。结果表明，油亚比和亚油酸含量变异最大，而脂肪和蛋白质含量及出仁率的变异较小；主茎高和侧枝长分别与荚果产量和籽仁产量极显著正相关，油酸和亚油酸含量分别与百仁重呈显著负相关和正相关关系；花生的产量性状(出仁率、荚果产量、籽仁产量)与农艺性状(结果枝数、主茎高、侧枝长)和品质性状(蛋白质含量、脂肪含量、油酸含量、亚油酸含量)均相关。综合分析结果表明，P16-22、花育9147、花育9141、花育9118、花育9121、花育60、花育9125和花育9124在盐碱地表现优异，花育656、P18-82、P18-43和P17-18在盐碱地表现较差，且前者的荚果产量和籽仁产量显著大于后者。本研究结果可为花生耐盐碱育种亲本选择及特异种质资源筛选提供材料。

后期促进复合物(The anaphase-promoting complex/cyclosome, APC/C)是一种由多亚基组成的cullin-RING型E3泛素连接酶，其中复合物亚基APC11含有RING结构域，可能通过泛素化特定的靶蛋白调控细胞周期，进而参与植物的非生物胁迫。本研究采用生物信息学方法对小麦TaAPC11家族成员进行全基因组鉴定，并重点研究了TaAPC11-5B基因参与干旱胁迫调控的生物学功能。结果表明，小麦基因组中共鉴定到23个TaAPC11家族成员，可分为3个亚族，同一亚族成员具有相似的基因结构和Motif。共线性分析表明，片段复制促进TaAPC11基因家族的扩张，且在进化过程中受到纯化选择。顺式作用元件分析表明，TaAPC11基因家族成员的启动子区存在大量非生物胁迫响应元件。实时荧光定量(qRT-PCR)分析表明，TaAPC11-5B/6A2/4D1/3B2基因的转录表达均受到PEG-6000和ABA的显著诱导，其中TaAPC11-5B在PEG-6000处理后上调倍数最高。亚细胞定位表明，TaAPC11-5B定位于细胞核与细胞质中。对野生型(WT)和TaAPC11转基因水稻株系(TaAPC11-5B-OE)进行干旱胁迫处理，分析其抗旱表型发现，TaAPC11-5B-OE的存活率显著高于WT，株高显著增加，叶片卷曲程度减轻；生理指标测定发现，TaAPC11-5B-OE的相对电导率和丙二醛含量显著低于WT，脯氨酸含量显著高于WT。进一步通过DAB (3,3'-二氨基联苯胺)、NBT (氮蓝四唑)染色及抗氧化酶活性分析发现，PEG-6000处理后TaAPC11-5B-OE叶片的过氧化氢(H₂O₂)和超氧阴离子(O₂^?)含量低于WT，过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性均显著高于WT。本研究为深入解析小麦TaAPC11-5B基因响应干旱胁迫的生物学功能提供了理论依据和材料基础。

连续2年对冀花915、冀花19号、冀花521共3个高油酸花生品种的生长发育、干物质积累、产量构成、油脂积累等物质生产特征进行系统比较研究，旨在为解析花生高产高油高油酸的形成机制提供理论依据。结果表明，3个品种的产量表现为冀花915＞冀花19号＞冀花521。冀花915植株高度较矮(＜40 cm)，叶面积指数峰值适宜(约5.6)，地上部群体结构合理；荚果形成后，群体生长率、净同化速率、荚果生长率以及荚果生物量的分配比例(48.75%)均显著高于其他2个品种。冀花521在生育期内叶面积指数峰值大，光合势高，但群体结构过大导致干物质积累向荚果分配比例小造成产量较低。冀花19号各项指标居中。油分、油酸含量表现为冀花915≈冀花19号>冀花521。冀花915和冀花19号的油分、油酸最大积累速率显著高于冀花521，但快速积累期持续时间相对较短。总之，冀花915具有群体质量优、干物质积累向荚果分配多、油分及油酸积累速率高等突出优势，是其高产高油高油酸的重要原因。本研究结果可为花生新品种培育及制定高产高效栽培技术提供理论依据。

为探究稻茬小麦深施肥“一基一追”机艺融合技术的增产增效减排机制，2021—2024年在长江下游南通稻茬麦区开展大田试验。试验采用缓释掺混肥料(SRF, N∶P₂O₅∶K₂O＝26∶12∶12)和普通尿素(U, 46%N)，结合自主研发的2BFGK-12(6)260全秸秆茬地洁区旋耕智能施肥播种机和3ZF-4(200)中耕追肥机，设置7种施肥模式(30 cm+15 cm宽窄行种植)：以尿素4次分施(N 240 kg hm^-2，基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥=5∶1∶2∶2，窄行基施，追肥全田撒施)为对照(CK)；减氮15% (N 204 kg hm^-2)条件下设置6种处理：M₁ (100%SRF窄行基施)；M₂ (60% SRF窄行基施+40% U拔节期窄行撒施)；M₃ (60% SRF窄行基施+40%U返青期宽行条施)；M₄ (60% SRF窄行基施+40% SRF返青期窄行撒施)；M₅ (60% SRF窄行基施+40% SRF返青期宽行条施)；M₄₊₅ (60% SRF窄行基施+20% SRF返青期宽行条施+20% SRF返青期窄行撒施)。研究比较不同施肥模式对小麦产量效益、根系形态生理、氮素利用效率及N₂O排放的影响。结果表明，与CK相比，M₂~M₅处理提高了小麦产量(4.0%~19.0%)和经济效益(13.7%~35.7%)，其中M₄和M₅处理表现最优，分别增产14.1%和19.0%，经济效益提升34.5%和35.7%。这些处理明显改善了根系特性(根干重密度增加9.7%~111.8%，根系活力和氧化力分别提高6.8%~52.0%和4.2%~44.2%)，降低N₂O累积排放量22.6%~34.5%，提高0~20 cm土层硝态氮含量11.2%~40.0%。在氮素利用方面，M₂~M₅处理均提高了籽粒氮素积累量、花后氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率，氮肥利用效率指标(包括偏生产力、农学效率和表观利用率)分别显著提升了22.4%~40.0%、29.7%~74.3%和9.41~18.77个百分点。值得注意的是，M₄和M₅处理表现出最优的综合效益：N₂O累积排放量降幅最大(分别达27.0%和34.5%)，氮肥表观利用率2季均维持在43.0%以上(均值分别为43.5%和46.8%)，同时在生育后期保持较高的根系活性和耕层无机氮含量。相比之下，M₁处理虽然实现了最大的N₂O减排效果(降幅35.9%)，但导致减产10.4%和经济效益下降10.8%，且氮肥利用效率呈现不稳定的年际变化特征。而优化处理M₄₊₅进一步改善了根系形态生理特性，并提高氮肥表观利用率和籽粒氮素积累量。综上，减氮15%条件下(N 204 kg hm^-2)，缓混肥2次施用处理(M₄和M₅)能实现产量、经济效益、氮肥利用效率和N₂O减排的协同提高，并以追肥深施处理(M₅)效应更强。本研究为稻茬小麦缓释肥减氮优化高效应用提供重要理论依据。

倒伏是限制长江流域直播油菜高产稳产的关键因素之一，水稻秸秆还田后，氮肥运筹通过碳氮代谢和茎秆结构影响油菜抗倒性能。本研究采用裂区设计，以华油杂62为材料，基于稻-油轮作定位试验，研究秸秆管理耦合氮肥运筹对高密度直播油菜抗倒性的影响。以秸秆还田处理为主区(R0为秸秆不还田，R1为全量还田)，以氮肥运筹为副区，CK为240 kg hm^?2的常规施氮量及基肥∶苗肥∶薹肥∶花肥=6∶4∶0∶0，N1、N2、N3、N4均为减氮20%，但基肥∶苗肥∶薹肥∶花肥分别为10∶0∶0∶0 6∶4∶0∶0、6∶2∶2∶0和6∶2∶0∶2，研究不同处理对成熟期油菜茎秆细胞壁成分、茎秆硅钙含量及花期茎秆显微结构等指标的影响。结果表明，相较于秸秆不还田，秸秆还田后，油菜成熟期地上部鲜重增加29.1%，茎秆抗折力增加23.3%，茎秆纤维素、总木质素、果胶、硅、钙含量分别显著(P < 0.05)增加了26.3%、3.4%、30.6%、45.0%和9.5%，茎秆强度和韧性显著增强，但油菜株高、地上部鲜重的增幅大于茎秆抗折力增幅，导致倒伏指数平均增加了7.9%。合理的氮肥运筹可提高茎秆质量，从而降低倒伏指数。秸秆还田下N3处理使田间实际倒伏角度较常规施氮处理降低2.6%，茎秆抗折力增加15.2%，倒伏指数降低10.2%，优于其他处理。其机理是该处理显著增加了茎秆纤维素、果胶和钙含量及花期茎秆皮层厚度、表皮厚度、维管束长、横截面积、维管束数目以及维管束面积，显微结构排列更加合理，抗倒性显著增强。因此，在长江流域水稻秸秆还田和油菜高密直播条件下，以全生育期施氮192 kg hm?² (基肥∶苗肥∶薹肥=6∶2∶2)为推荐施肥方案，可以减少氮肥投入，增强茎秆的抗倒伏能力，提高机械收获效率，实现高产抗倒协同的目标。

为探讨低O₂高CO₂贮藏环境延缓马铃薯块茎的衰老机制，本研究以马铃薯陇薯17号为研究对象，通过测定营养品质、外观指标及生理指标，并结合贮藏中期(60 d)和末期(150 d)的转录组学分析，从表型水平和转录水平研究了马铃薯对低O₂高CO₂贮藏环境的响应，揭示了马铃薯贮藏的分子调控机制。低O₂高CO₂贮藏环境延缓了马铃薯在低温贮藏期间淀粉含量的下降及还原糖含量的上升，抑制了薯块发芽和失水，保持了良好的薯皮色泽，抑制了PAL活性、POD活性的上升，并且对3种内源激素有积极的调控作用。与对照相比，贮藏中期共发现741个差异基因，其中上调基因378个，下调基因363个。贮藏至末期时，差异基因总数上升为1658个，其中上调基因为1211个，下调基因为447个。通过生物信息学发现，低O₂高CO₂贮藏环境显著调控与苯丙烷生物合成代谢、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导及MPAK信号转导相关的代谢途径。综上所述，本研究为马铃薯的气调贮藏提供了理论基础，为进一步研究分子机制提供了理论依据。

土壤盐渍化是限制花生扩种及产量的主要制约因素之一，筛选优异耐盐花生种质并鉴定相关指标，为耐盐品种选育和耐盐分子机制研究奠定基础。以331份花生种质为研究对象，利用水培法于苗期进行耐盐性鉴定。测定了8个指标：SPAD值、苗高、地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、鲜重根冠比和干重根冠比。采用主成分分析法、隶属函数分析法及聚类分析发对花生苗期耐盐性进行综合评价。在不同盐浓度处理下，苗高、地上鲜重、地下鲜重、地上干重、鲜重根冠比和干重根冠比6个指标在不同种质间均表现出显著差异。在盐胁迫下，花生生长受抑制，其中4个指标的测定值较对照显著降低。相关性分析显示，8个指标的耐盐系数均存在相关性，其中地下鲜重和地下干重的相关性最强(相关系数为0.83)。主成分分析将8个指标转换成3个主成分，累计方差贡献率达76.22%。基于D值进行聚类分析，将331份种质划分为5类耐盐型，第Ι类强耐盐型(11份)、第Ⅱ类耐盐型(33份)、第Ⅲ类中间型(104份)、第Ⅳ类盐敏感型(42份)、第V类高盐敏感型(141份)。通过逐步回归分析，构建花生苗期耐盐评价回归方程：Y = 0.032 + 0.163X₄ + 0.137X₃ + 0.073X₁ ? 0.158X₂ + 0.111X₅ + 0.08X₆。D值适用于花生苗期耐盐性评价，筛选出包括华实2、AM-Georganic、中花6等在内的11份强耐盐性种质。苗高、地下干重和地上干重可作为花生苗期耐盐性鉴定的主要指标。

株高是苦荞重要的农艺性状之一，与抗倒伏能力、光合作用效率以及产量形成等密切相关。矮化通常有利于提高苦荞的抗倒伏性能，进而提升产量。为了探明突变体sd3的矮化机理，为苦荞株高分子调控机制研究及其育种应用提供科学依据，本研究对前期经EMS诱变获得的苦荞半矮秆突变体sd3进行了表型鉴定和转录组分析。结果表明，与野生型相比，sd3成熟期的株高降低28.43%，主茎节数降低44.44%，主茎节数减少是导致sd3矮化的主要原因。茎秆细胞学形态观察显示，sd3细胞横向分裂能力更强，导致其茎秆壁显著增厚，茎节变粗。sd3对赤霉素敏感，外源GA₃可恢复其表型。对苗期茎秆进行转录组学分析，成功鉴定到3067个差异表达基因(DEGs)。GO功能和KEGG通路富集筛选出57个株高调控基因。其中，赤霉素信号转导途径中的GID1在sd3中上调表达，GID2、UNE10和PIF1在sd3中均下调表达，推测这些DEGs在sd3矮化形成过程中起着重要作用。本研究结果初步阐明了sd3致矮机理，为苦荞抗倒伏品种选育及株高性状的遗传改良提供了重要的候选基因，有助于推动苦荞遗传育种工作的高效开展。