CorA/MRS2/MGT-型镁离子转运蛋白在维持植物镁离子平衡中具有重要作用。为探讨一个表达受缺镁胁迫诱导的玉米MRS2/MGT-型镁离子转运蛋白基因ZmMGT10在缺镁胁迫中的功能，构建了ZmMGT10的过表达载体并遗传转化拟南芥，获得了转基因拟南芥株系。同野生型拟南芥植株相比，过表达ZmMGT10增加了低镁胁迫生长下转基因植株的生物量、根长和叶绿素浓度。进一步研究表明，在低镁生长条件下，转基因植株的根和叶中积累的镁离子含量均明显高于野生型植株。此外，在低镁生长条件下，转基因植株根对镁离子的吸收能力明显强于野生型植株。结果表明，过表达ZmMGT10基因可以增强转基因拟南芥植株对低镁胁迫的抵抗。

研究大豆蔗糖结合蛋白基因（sbp）的表达方式及其启动子的调控活性，为揭示sbp基因表达本质及其启动子功能研究、利用提供理论依据。利用qRT-PCR方法，检测sbp基因在不同逆境胁迫条件下及不同组织中的表达方式；利用PCR方法，克隆sbp基因5'端上游序列并对其进行预测分析；在转基因烟草中，研究sbp基因启动子在干旱胁迫条件下及不同组织中的调控活性。sbp基因受干旱诱导上调，而在盐、低温、ABA诱导下表达下降。sbp基因在大豆根、茎、叶、花中的相对表达量低，而在种子中的相对表达量高。克隆获得sbp基因5'端上游942 bp序列，命名为SP，预测分析表明，SP序列中含有多种典型的种子特异表达元件及与激素、逆境诱导相关的元件。组织化学分析表明，在转基因烟草中，SP启动子驱动gus基因在干旱胁迫下及种子中高表达。推测SP启动子兼具干旱诱导表达活性和种子特异表达特性。

为拓宽新的紫色材料资源，选育出属于中国的紫色大白菜品种，以新型紫色材料15NG28及其杂交F₁、回交一代BC₁F₁、自交后代等为材料，研究其植物学性状、叶片的花青苷分布、基因组倍性和染色体数、基于转录组测序的差异表达基因等。结果表明，紫色材料15NG28与大白菜可以进行常规杂交，并获得F₁种子，F₁植株叶片颜色表现为紫色和绿色2类。在幼苗期和成株期，15NG28与紫色F₁植株子叶和真叶的正反面、叶脉均表现为紫色，紫色F₁叶柄正反面也表现为深紫色，但15NG28叶柄的正面为紫色，反面为绿色。同时，F₁植株的基因组倍性和染色体数也不同，倍性表现为3n、4n和6n等，染色体数为24，28，36条等。其中16M-170-21叶片性状偏向于芥菜型，自交结实性好，自交后代植株表现出差异明显的性状，而16M-170-22叶片性状偏向于白菜型，在其BC₁F₁中31株全部表现为白菜性状，紫色与绿色植株的分离比例为14：17，且14株紫色植株的自交结实性状好。紫色与绿色植株转录组测序结果表明，紫色植株的类黄酮、黄酮、黄酮醇和花青素合成途径的12个基因表达量均明显上调，其中2个结构基因无色花青素双加氧酶Bra013652（LDOX）和二氢黄酮醇还原酶Bra027457（DFR）表达量在紫色植株中最高，该结论不同于在紫色白菜中已报道的R2R3-MYB转录因子c3563g1i2。因此，初步认为15NG28及其后代可能为新的紫色大白菜资源，15NG28可能来源于芥菜。

为了构建能够灵活用于CRISPR/Cas9系统进行基因编辑的供体质粒，利用pcDNA3.1（+）-HA-His为模板，分别扩增了其AmpR-ori片段和NeoR片段，然后连接，构建了一个简易型同源重组载体pAmpR-NeoR。载体的正选择标记NeoR基因两侧分别引入了BamH Ⅰ和Xho Ⅰ作为克隆位点，用于左、右同源臂的克隆。利用这一载体，构建了针对小鼠FasL基因的供体质粒。结果显示靶序列发生基因编辑。pAmpR-NeoR以同尾酶作为多克隆位点，这使其具有良好的扩展性、灵活性和序列通用性，便于根据需要进一步改造，以满足具体试验的不同需求。

为了解高油酸油菜脂肪酸代谢的调控机理，以一组高油酸近等基因系自交授粉后20~35 d的种子为材料，进行同位素相对标记技术与绝对定量技术关联转录组分析。结果表明：蛋白质组和转录组相关性并不高，定量蛋白和基因关联系数为-0.326 9；变化趋势相反差异蛋白和基因的表达关联系数为-0.735 8；变化趋势相同差异蛋白和基因的表达关联系数为0.714 3。此外，鉴定出与差异蛋白表达趋势相同的差异基因80个，GO注释表明，这些基因涉及代谢、信号转导、防御与胁迫应答、氧化还原、转录等方面的功能，其中与脂肪酸代谢过程相关的有23个，上调表达16个，下调表达7个。gi|297330358（庚二酰ACP甲基酯的羧酸酯酶）、gi|297321940（磷酸化酶）、gi|297314818（乙酰胺、甲酰胺酶家族）可能在高油酸油菜脂肪酸代谢中发挥重要作用。证明蛋白质组学与转录组学关联分析能够对研究高油酸油菜脂肪酸代谢机制提供新思路。

为了研究ADF基因对药用野生稻非生物胁迫的影响，利用药用野生稻干旱胁迫转录组数据分析的基础，通过PCR技术克隆OoADF1基因，序列分析结果表明，OoADF1的开放阅读框长度为453 bp，无内含子，编码150个氨基酸残基，具有典型的ADF结构域。qRT-PCR技术分析表明，OoADF1在四叶期的叶片、叶鞘和根，以及抽穗期的叶片、叶鞘、茎和幼穗等7个组织中均表达，四叶期根部表达量最高，抽穗期叶鞘表达量最高。干旱和高盐胁迫后，OoADF1表达量分别上调了17.9，40.0倍。将OoADF1完整的编码序列融合到原核表达载体pET-28a（+）中，通过IPTG诱导及SDS-PASGE检测表明，OoADF1编码的蛋白分子量约为16 kDa，与预测的相符。OoADF1在大肠杆菌中的表达增加了大肠杆菌对高盐的抗性，表明OoADF1对高盐胁迫具有一定程度的响应能力，从而使得细胞免受高盐的毒害。

为了获得真实有效的水稻耐盐性QTL信息，并缩小QTL的置信区间以及预测区间内的候选基因。以水稻6个遗传图谱的整合结果为公共图谱，并收集344个与水稻耐盐性相关的QTL。利用BioMercator V4.2，在图谱整合的基础上，对一致性QTL区间的注释基因进行生物信息学分析。结果表明：共检测到46个和水稻耐盐性相关的一致性QTL，对其中8个物理距离在0.5 Mb附近的一致性QTL区间进行了物理图谱定位和候选基因分析，共有1 489个预测基因被检测到，参与了细胞合成、催化活性、水解酶活性和新陈代谢等主要功能。对一致性QTL区间内已克隆的水稻耐盐基因进行蛋白序列分析后，发现9个候选基因同已知耐盐基因的保守结构域相似，分别为OS01G0813100、OS01G0869900、OS02G0753000、OS03G0282100、OS03G0607700、OS07G0150500、OS09G0369050、OS09G0434500和OS09G0522100。研究发现的遗传距离小于0.1 cM的Mqtl两端的标记可用于分子标记辅助育种，发掘的9个和水稻耐盐基因具有高度蛋白序列相似性的注释基因，可为水稻耐盐性基因的克隆和功能验证奠定基础。

为了探讨棉花过表达SOD基因的遗传效应，利用GenBank数据库中棉花胞质SOD基因的核酸序列，设计1对特异引物，克隆了棉花胞质Cu/Zn-SOD基因，构建了植物双元表达载体；采用农杆菌介导的子叶腋芽遗传转化新技术，获得了过量表达的转基因棉花植株。利用PCR扩增报告基因和Southern Blotting证明目标基因已经整合到棉花基因组上；转基因材料T₁种子的耐盐性发芽试验表明，在NaCl胁迫下，与对照（非转基因）相比，转基因材料主根平均长度、芽平均长度和侧根平均数量均大于阴性对照，转基因植株与阴性对照相比，转基因植株叶片的MDA含量明显降低，叶绿素总量增加，脯氨酸含量略降低，SOD活性明显提高；转基因植株荧光定量PCR扩增证实目标基因在转基因材料中呈现组成性表达。在棉花中过量表达胞质Cu/Zn-SOD基因，能增加植株SOD活性，减轻盐分胁迫造成的细胞膜质过氧化，增强植株抵御盐分胁迫的能力。

为研究△9-硬脂酰-ACP脱氢酶基因的功能及其与植物抗寒性的相关性，以陆地棉GhSAD2基因（KX197920）为目的基因，构建植物表达载体pBI121-GhSAD2，将该表达载体通过电击法导入根癌农杆菌GV3101中，采用根癌农杆菌介导的叶盘法转化烟草。通过PCR和GUS活性染色鉴定外源GhSAD2基因是否导入并整合到烟草基因组上转录表达。将转pBI121-GhSAD2型和野生型烟草置于4℃下处理48 h后，检测其电解质渗漏率并观察其表型。研究结果证明目的基因GhSAD2已整合到烟草及棉花的基因组中，共获得转基因植株9株，转化率为75%。陆地棉GhSAD2基因能够显著增强非低温驯化植物烟草的抗寒性，从而提高植物细胞的低温防御能力，为进一步探究该基因的功能鉴定了基础。

快速高效的DNA提取是作物大规模分子育种的关键一步。旨为构建一种快速提取大白菜基因组DNA的方法，以大白菜叶片为试验材料，比较了CTAB法、二步CTAB法以及4种碱裂解法提取DNA的质量，分析了不同方法提取的DNA为模板的PCR扩增效果，还对不同方法提取的基因组DNA的保存时间和保存条件进行了比较，选择最优的方法在抗根肿病基因分子标记辅助选择中进行了应用。结果表明，CTAB法和3种碱裂解法提取的基因组DNA作为模板的PCR扩增产物，都可以通过8%的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测到清晰的条带。其中碱裂解法Ⅲ，不仅提取质量好，而且提取过程简单、快速，能够满足大白菜高通量DNA提取的需要，提取的DNA在4℃和-20℃的条件下保存，将保存至30 d的基因组DNA作为模板进行PCR扩增，产物仍然可以通过聚丙烯酰胺凝胶电泳检测到清晰的条带，说明这种方法保存时间较长，经验证，该方法在抗根肿病基因分子标记辅助选择中的应用效果也较好。碱裂解法Ⅲ显著提高了大白菜分子标记辅助筛选的效率，可广泛应用于大白菜分子标记辅助选择育种。

S期激酶相关蛋白1（Skp1）是SCF型E3泛素连接酶途径的核心蛋白，在真核生物的细胞周期、转录调控、信号传导等细胞进程中发挥关键作用。为了深入研究Skp1的基因功能，通过反转录PCR扩增黄瓜Skp1基因的全长阅读框，Skp1基因全长阅读框由468个核苷酸组成，共编码155个氨基酸，将其通过酶切连接的方式克隆到大肠杆菌表达载体pET-28a中，获得重组载体pET Skp1，PCR验证及克隆测序确定开放阅读框的正确性。将重组质粒pET Skp1转化大肠杆菌BL21菌株，通过IPTG诱导表达，SDS-PAGE分析表明，在37℃条件下，经IPTG（1 mmol/L）分别诱导3，6，9 h，Skp1基因在大肠杆菌BL21中均得到高效表达，6，9 h对表达量的影响不明显，因此，可用3 h作为后期诱导表达蛋白的时间。将纯化的蛋白作为抗原，免疫新西兰大耳白兔，采集第5次后血清用ELISA测定效价范围为1：128 000~512 000。提取黄瓜叶片的总蛋白，利用获得的抗血清进一步通过Western Blot检测特异性，结果表明，抗血清在500倍和1 000倍稀释时均能特异性地检测到黄瓜叶片中的Skp1蛋白，条带大小在20 kDa左右，与预期的Skp1蛋白大小一致。

为探究苹果树腐烂病菌β-葡萄糖苷酶基因VmGluI的序列特征及其在病菌侵染致病过程中的表达，以强致病力菌株LXS080601为材料，利用RT-PCR技术克隆基因cDNA序列，通过生物信息学软件对VmGluI编码蛋白的系统进化关系、理化性质和二级结构进行分析，采用实时荧光定量PCR技术测定VmGluI的表达量。结果显示，苹果树腐烂病菌VmGluI的开放阅读框为1 689 bp（GenBank登录号KY646110），编码562个氨基酸，蛋白分子量62.7 kDa。VmGluI编码的蛋白具有糖基水解酶1家族的保守功能域，其二级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主，β-转角较少。VmGluI编码氨基酸序列与苹果和梨树腐烂病菌β-葡萄糖苷酶基因（KUI68239.1和KUI56905.1）同源性最高，分别为98.7%和87.8%，而与非植物病原真菌β-葡萄糖苷酶基因亲缘关系较远。接种苹果树腐烂病菌的富士枝条中，VmGluI显著上调表达，推测其在腐烂病菌侵染致病过程中起重要作用。离体枝条接种48 h后基因表达量开始显著升高，72 h时表达量最高为对照6.3倍；活体枝条接种12 h后，基因表达量已为对照的11.2倍，接种后48 h基因表达出现低谷，但96 h时表达量为对照的16.8倍，表明苹果树腐烂病菌在侵染离体和活体枝条过程中，VmGluI表达水平和时序变化存在明显差异。

为了深入研究己糖激酶（HK）的同工酶HK Ⅱ调控线粒体通透性转换孔（MPTP）的开放机理，通过RT-PCR技术和RACE技术，以克隆得到的肥城桃果实cDNA为模板，成功克隆得到HK Ⅱ基因全长，经原核表达和SDS-PAGE检测，体外构建原核表达载体pET-30a-HK Ⅱ ，成功地在大肠杆菌BL21（DE3）中进行表达；使用镍柱纯化法，得到纯化的重组蛋白。克隆得到HK Ⅱ基因共1 835 bp，其中编码区1 496 bp，共编码497个氨基酸。HK Ⅱ蛋白预测分子式为C₂₃₇₉H₃₈₄₆N₆₅₂O₇₁₇S₁₇，原子总数为7 611个，分子量为53.6 kDa，理论等电点为6.17，总平均疏水指数为0.023，表明HK Ⅱ蛋白为疏水性蛋白。TMHMM跨膜结构预测HK Ⅱ为跨膜蛋白，有1次跨膜，绝大部分在膜外。从二级结构预测结果来看，HK Ⅱ蛋白由15段α螺旋和11段β折叠和无规则卷曲构成。肥城桃HK Ⅱ蛋白预测的三级结构呈V字型，折叠结构较多。系统进化树和氨基酸相似性分析发现，桃果实HK Ⅱ与枇杷的相似度最高，达到了96.98%，桃果实HK Ⅱ与其他植物HK的氨基酸的同源性较高，说明HK Ⅱ具有较高的保守性。为进一步解析HK Ⅱ蛋白的结构和功能从而探讨HK Ⅱ调控线粒体MPTP的机理奠定了基础。

植物先天免疫的分子基础是位于植物细胞膜的受体蛋白对病原菌特有分子模式的特异识别。脂多糖（LPS）是革兰氏阴性菌细胞壁的核心组分，可以被动物细胞质膜的TLR4复合物识别。为了探索植物细胞识别LPS的受体，用动物TLR4氨基酸序列比对拟南芥蛋白数据库，发现拟南芥AtGHR1氨基酸序列同TLR4高度类似。利用β-葡萄糖苷酸酶（GUS）报告基因和绿色荧光蛋白标记技术，发现AtGHR1在叶片和根尖中强表达，其编码蛋白位于细胞质膜。在AtGHR1基因缺失突变体atghr1叶子上，含有LPS的病原菌Pst DC3000繁殖的数量显著高于在拟南芥野生植物叶子上的数量，说明atghr1比野生植物更感病。LPS处理诱导H₂O₂和细胞质Ca²⁺浓度的升高，但是在拟南芥野生植物和突变体atghr1幼苗之间没有显著性区别。在atghr1突变体保卫细胞内，利用NO荧光探针对LPS诱导的NO爆发进行实时检测，发现NO依赖的荧光信号显著低于野生植物。转录组芯片研究发现，在表达水平上受LPS调控的基因中，有部分依赖AtGHR1的存在。这些数据表明，AtGHR1是拟南芥感应LPS必需基因，部分参与拟南芥对LPS的先天免疫反应；在AtGHR1以外，还有其他未知基因参与这一过程。

二穗短柄草基因组已被测序，与麦类作物和牧草近缘。二穗短柄草作为温带禾本科模式植物，有很多重要基因序列结构、进化信息等需要进一步挖掘。以拟南芥AtGLRs氨基酸序列为种子序列，利用Phytozome数据库中Blast工具，获得19个二穗短柄草谷氨酸受体候选序列。基于谷氨酸受体氨基酸序列构建系统发生树，结果显示，BdGLRs与AtGLRs聚类距离较近，亲缘关系较好。将20个AtGLRs和19个BdGLRs分别构建系统发生树，拓扑结构类似，均分为3枝，表明BdGLRs也有3个亚家族。参考AtGLRs的分类和命名规则，将BdGLRs分为3类，分别命名为BdGLR1.1-1.4、BdGLR2.1-2.10和BdGLR3.1-3.5。通过半定量和定量反转录PCR分析发现在三叶期，BdGLR家族各成员表达各异，相同成员在不同组织中表达不同，不同成员在相同组织表达不同。除BdGLR1.4和BdGLR2.6-2.10，其余BdGLRs在根、茎、叶中均有表达。为二穗短柄草的谷氨酸受体基因功能的深入研究提供线索，也为后续禾本科农作物和牧草遗传改良提供理论依据。

旨在克隆山羊Kruppel样转录因子9（Kruppel-like factor 9，KLF9），阐明其在山羊各组织及其脂肪细胞中的表达模式，为深入探究KLF9基因对山羊肌内脂肪（Intramuscular fat，IMF）沉积的调控作用奠定理论基础。利用胶原酶消化法获得7日龄简州大耳羊羔羊肌内前体脂肪细胞。选成年简州大耳羊与藏山羊各4只，用RT-PCR法克隆山羊KLF9基因，用实时荧光定量PCR方法检测KLF9基因在山羊背最长肌、股二头肌、臂三头肌、皮下脂肪、心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏组织中的相对表达水平及KLF9基因在成脂诱导分化0，2，4，6 d的前脂肪细胞中的表达水平。结果显示，获得山羊KLF9基因全长891 bp，其中包括CDS区735 bp，5'UTR序列86 bp，3'UTR序列70 bp，编码244个氨基酸。山羊KLF9氨基酸序列与藏山羊相似性为99.73%，与牛、猪、人、鼠的相似性高达99.18%~97.54%。组织表达结果显示，简州大耳羊肝脏和皮下脂肪的KLF9基因相对表达量极显著高于其他各个组织（P <0.01）；藏山羊肺脏的KLF9基因表达水平极显著高于其他各个组织（P <0.01）。细胞表达检测发现，成脂诱导2 d的KLF9基因前脂肪细胞表达水平极显著高于诱导分化前（P<0.01）。在获得山羊KLF9基因序列基础上，发现了其组织表达模式具有品种特异性，推测其可能在山羊前体脂肪细胞分化早期发挥调控作用。

胃型LYZ c的主要功能是裂解反刍动物胃中的微生物，释放营养物质，为机体提供养分。为了揭示水牛胃型LYZ c基因的遗传特征，采用PCR产物直接测序技术，对66头河流型和158头沼泽型水牛样品胃型LYZ c基因完整编码区序列进行了变异检测，并结合已发表的牛科物种同源序列进行了比较基因组学和生物信息学分析。在水牛群体内共发现9个SNP位点，分别为c.87G > T、c.196G > A、c.228G > A、c.336G > C、c.351T > C、c.396C > T、c.423C > T、c.424G > A和c.438C > G，其中SNP87、SNP196、SNP336和SNP351仅存在于河流型水牛中，其他5个SNP为河流型和沼泽型水牛共享；SNP196和SNP424为异义替换，引起p.G66S和p.V142I氨基酸替换，但它们对水牛LYZ c的功能没有影响。在水牛胃型LYZ c基因中，共定义7种单倍型，确定了3种LYZ c变异体，其中变异体Buffalo 1、Buffalo 2为两类水牛共享，Buffalo 3为河流型水牛独有。水牛这3种变异体之间在氨基酸组成、理化特性与结构上基本一致。水牛与普通牛胃型LYZ c蛋白的上述特征也极相似，但水牛胃型LYZ c的等电点比普通牛更低。结果揭示水牛胃型LYZ c蛋白可能更适合胃中的酸性环境，具有分解胃中微生物的功能。

为了以酿酒酵母S78为宿主菌异源高效表达糖化酶基因，进一步扩大糖化酶基因在工业生产上的应用。运用RT-PCR法从黑曲霉中克隆得到糖化酶基因（glaA） cDNA，去除其信号肽编码区后的序列重组到酵母表达载体pVT102U/α ADH1强启动子下游，并与α因子分泌肽信号序列融合。用PEG/LiAc法将构建的重组表达载体转入酿酒酵母S78菌株，筛选出的转化菌点种到可溶性淀粉平板上培养，用碘染法鉴定重组基因的表达情况。鉴定出了典型水解圈的酵母转化子，转化子接种到YPD培养基中摇瓶培养后，取发酵上清液经SDS-PAGE检测到分子量大小约为80 kDa的目标蛋白带，上清液用DNS法检测其淀粉酶最高酶活为28.86 IU/mL。表明糖化酶基因已在酿酒酵母S78中成功表达并能有效分泌到细胞外。

杜仲内生真菌DZJ07对小麦纹枯病菌有较好的防治作用，为了阐明其在小麦植株中的生态适应性，通过农杆菌介导转化法将绿色荧光蛋白基因（gfp）表达载体质粒pDHt-bar-gfp转入DZJ07菌株中，获得了带绿色荧光且遗传稳定的转化子，比较了荧光转化子DZJ07-6和原始菌株在菌落形态、生长特性、拮抗特性以及对小麦纹枯病防治效果等方面的特性，结果发现，荧光转化子DZJ07-6和原始菌株在上述特性方面无明显差别。在此基础上，温室条件下研究了荧光转化子DZJ07-6在小麦植株的定殖动态，荧光显微观察发现荧光转化子DZJ07-6可侵染小麦根系，在小麦根和茎组织的细胞间隙和细胞内大量定殖，平板稀释结果表明，荧光转化子DZJ07-6在小麦根际、根和茎内均能定殖，截止生长的第34天，小麦根际、根内以及茎组织的DZJ07-6菌量分别为2.72×10⁶，0.62×10⁴，2.26×10³ cfu/g。结果为深入研究DZJ07菌株内生性及生防作用机理奠定了基础。

为了获得广谱噬菌体裂解酶，根据裂解酶结构及种属特异性，将金黄色葡萄球菌噬菌体裂解酶Ply187 CHAP及酶K的SH3b重新合成，并同时将末端引入单核细胞增生性李斯特菌噬菌体裂解酶LysZ5结合结构域，构建具有能够裂解金黄色葡萄球菌及李斯特菌的多功能裂解酶。SDS-PAGE结果表明，融合结构域的重构酶蛋白Ply187KS-Z5大小约为58 kDa，其在金黄色葡萄球菌及李斯特菌平板表面能够形成透明裂解圈。分析对金黄色葡萄球菌及李斯特菌在生肉表面的裂解活性表明，嵌合酶蛋白Ply187-KS能够有效裂解金黄色葡萄球菌，作用1 h后菌落数降至2.16 log，而重构酶Ply187KS-Z5不仅裂解金黄色葡萄球菌并同时能够裂解李斯特菌，且重构酶针对金黄色葡萄球菌噬菌体的裂解活性与Ply187-KS裂解效果相当，从而表明裂解酶结合结构域重组将是获得高效广谱裂解酶的新途径。

为了改善冀中南地区多年连作棉田的土壤环境，分析棉花-小麦-玉米两年三熟轮作种植制度对土壤速效养分和真菌多样性的影响。依托河北省南宫市棉花原种场试验点，采用定期采集土壤样品，测定土壤中的有效磷、速效钾、全氮含量及提取各样品中的总DNA，借助Illumina HiSeq 2500高通量测序平台，研究不同种植模式对土壤真菌的群落结构、丰度等的影响，分析养分变化和群落变化的相关性。结果表明：轮作模式土壤速效磷、全氮残留含量比连作棉田显著增加，而土壤速效钾则差异不明显。轮作模式和连作模式土壤中的分类单元（Operational taxonomic units，OTU）个数分别为783，750个，真菌多样性表现为轮作模式土壤>连作模式土壤。通过聚类分析，发现不同种植模式下的土壤样品被完全区分且菌群的差异性显著，轮作模式土壤较连作模式土壤中的散囊菌目（Eurotiales）、伞菌科（Agaricaceae）显著减少，而粪壳菌目（Sordariales）显著增加。此外通过综合比较发现，不同作物对土壤中营养元素的吸收和利用存在偏好性，可以利用轮作方式改变连作棉田的化肥使用方式，减少化肥的使用量，提高使用效率，为茬口衔接节肥技术的实施提供了依据；同时轮作能够减少土壤中包含许多腐生和寄生有害真菌的散囊菌目菌群种类和数量，增加了大多腐生于富含有机质的土壤和植物残体上的粪壳菌群。由此可以初步认为，对冀中南连作棉田进行轮作，能够提高肥效，优化土壤的菌群结构，从而改善棉田土壤结构，为提高棉田的产量奠定基础。

为降低热应激引起的动物机体活性氧（ROS）增加，减少组织氧化损伤和细胞过度凋亡。利用小鼠模型研究热应激对输卵管组织和细胞的损伤作用以及黄芩苷（Bai）对损伤的保护作用。将小鼠分为对照（Ⅰ）组；Bai（Ⅱ）组；热应激（Ⅲ）组和热应激加Bai（Ⅳ）组。用试剂盒检测组织丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和过氧化氢酶（CAT）活力；用Western Blot检测Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1（Keap1）、核因子E2相关因子2（Nrf2）、苯醌氧化还原酶（NQO1）和血红素氧合酶-l（HO-1）蛋白表达；用免疫组化方法检测凋亡因子Apaf-1和Caspase-9蛋白表达。结果显示，与对照组相比热应激后小鼠输卵管组织MDA含量显著增加（P<0.05），CAT和GSH-Px活力显著降低；同时，Nrf2、Keap1蛋白表达量显著升高（P<0.05），凋亡因子Apaf-1和Caspase-9蛋白表达明显增加。注射黄芩苷后可显著（P<0.05）降低小鼠输卵管组织MDA含量和Nrf2和Keap1蛋白表达量，降低凋亡因子Apaf-1和Caspase-9蛋白表达，并且显著增加（P<0.05）SOD、CAT和GSH-Px活力。结果表明，黄芩苷能降低热应激小鼠输卵管组织的氧化损伤和细胞凋亡，其机制可能与激活抗氧化信号通路Keap1-Nrf2/ARE有关。

为了探究水稻直播轻简栽培和稻鸭共育模式的结合对水稻根系生长性状的影响。在总结前人研究水稻直播和稻鸭共育技术的基础上，提出了水稻直播下饲养鸭子的种养结合技术，通过设计常规水稻撒直播（CK）、常规水稻撒直播养鸭（RD）、水稻半固态直播养鸭（RDS）和水稻精量穴直播养鸭（RDP）的大田对比试验，研究了水稻直播养鸭模式植株根系生长发育特征。结果表明：水稻直播养鸭不同处理间植株单株根数、根长和根系体积等根系特性存在一定差异。RDP处理植株单株根数、根长和根系体积整体优于RDS、RD和CK处理，而RDS、RD和CK处理之间整体上无明显差异。与CK相比，两季中RDP处理植株根系活力在五叶期-齐穗期均呈增加趋势，在早稻抽穗期最大增幅达到7.49%，但整体根系活力未达到显著性差异。两季中RDS、RD和CK处理植株根系活力整体未达到显著性差异。RDP较CK处理的根系总吸收面积和活跃吸收面积整体均处于较高水平；RDS和RD较CK处理之间整体差异不明显。综上所述，水稻精量穴直播养鸭模式下，水稻植株根系活力、吸收表面积、干物质和体积等指标优于常规水稻撒直播，使根系生理活性在全生育期维持在较高水平，减缓水稻中后期根系衰老程度；从而利于植株地上部生长和产量的形成。

为研究干旱胁迫对嫁接烤烟生理特性的影响，以KRK26为接穗，KRK26、K326和Anyan 2为砧木，采取盆栽方式，分析了不同处理根系形态、植株形态、抗性生理指标。结果表明，在前期干旱条件下，烟株的叶绿素相对含量（SPAD值）降低，脯氨酸含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性以及过氧化物酶（POD）活性升高。随着干旱胁迫的加剧，嫁接烟株的根系长度、表面积、株高、茎围、节距、LAI等呈降低趋势，Pro含量持续升高；随着生长发育，SPAD值、SOD活性、CAT活性、POD活性则呈现下降趋势，但降幅不同，异根嫁接苗降幅较低。KRK26/Anyan 2受到干旱胁迫的影响小于KRK26/K326、KRK26/KRK26，其中KRK26/KRK26受损最重。通过相关分析，嫁接烤烟形态指标与抗性指标间存在正相关关系。不同嫁接烟株的生长特性对干旱的响应存在明显差异，综合看来，嫁接烟株抗旱能力强弱依次为KRK26/Anyan 2、KRK26/K326、KRK26/KRK26。

为了探究不同浓度镉胁迫对棉花幼苗非蛋白巯基肽类（NPT）、植物螯合肽（PCs）、金属硫蛋白（MT）和谷胱甘肽（GSH）等含巯基类物质与镉胁迫毒理的内在联系，在漂浮育苗条件下，对镉（Cd）积累不同的棉花品种单16和11-20进行研究。结果表明，Cd处理提高了棉苗根、茎和叶中NPT和PCs含量。根中NPT含量11-20显著低于单16，茎中NPT含量则11-20显著高于单16，叶中NPT含量在镉处理浓度由150 μmol/L提高到300 μmol/L时，两品种根中NPT含量增加，茎中NPT含量略有下降，而在叶片中的NPT含量，表现为单16略增加，11-20略降低。棉苗根中GSH含量表现为先增后减，茎中则表现为先减后增，均为11-20品种GSH含量高于单16。棉苗各器官中PCs含量随着镉浓度的增加而增加。棉苗根和叶中PCs含量均为单16显著高于11-20，茎中PCs含量则相反。2个棉花品种NPT、PCs和GSH含量均表现为根 > 茎 > 叶。Cd处理显著提高了棉苗根、茎和叶中MT含量，均表现为叶 > 茎 > 根。11-20的MT含量显著高于单16，较高的镉浓度（300 μmol/L）处理可诱导棉苗MT合成量增加。

为了研究气体信号分子硫化氢（H₂S）在拟南芥响应紫外胁迫过程中的作用，为H₂S及其相关制剂在农业生产中的应用提供理论依据，对抽薹期前的拟南芥野生型Col-0以及H₂S产生酶编码基因突变体lcd和des幼苗进行紫外处理20 min（波长254 nm，辐射强度60 μW/cm²），之后分别在光照和黑暗条件下用生理浓度外源H₂S（5 μmol/L）处理24 h，检测植株MDA、叶绿素含量、光合特性指标（净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度）以及谷胱甘肽合成酶和DNA损伤修复相关酶编码基因的相对表达变化。结果表明：H₂S在光照或黑暗条件下都可降低紫外处理引起的MDA升高；在黑暗培养下增加叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量；缓解紫外照射引起的蒸腾速率（Tr）下降；促进GSH2和PARP1基因的表达量。生理浓度H₂S通过促进谷胱甘肽合成基因的表达缓解紫外胁迫对拟南芥幼苗造成的氧化损伤，促进DNA损伤修复基因的表达，以维持拟南芥正常生长，且光照对该过程有一定的促进作用。

为明确新老玉米品种各器官干物质及氮素积累和分配的差异，以我国20世纪70年代主推杂交品种中单2号和21世纪前10年的主推杂交品种先玉335和郑单958为材料，设置追氮100，200 kg/hm²以及密度5.25万，7.50万，10.50万株/hm²等处理，以阐明其氮素营养策略和调整机制差异。结果表明，玉米新品种花前干物质较老品种高0.43 t/hm²，且新品种吐丝期茎秆生物量与叶片生物量的比值为2.53，比老品种显著低11.7%；新品种吐丝期茎秆氮积累量与叶片氮积累量的比值为0.76，较老品种显著低15.8%，新品种叶片氮素运移对籽粒氮积累的贡献较老品种平均高出4.3%；2年间新品种平均6.21%的花前叶片干物质和24.7%的花前茎秆干物质在整个花后籽粒灌浆期阶段外运，老品种平均为12.7%，29.1%。在各种栽培条件下，玉米叶片转运氮素占吐丝期叶片氮积累量的比例始终保持在63%左右，而茎秆为60%左右。新品种花前干物质和氮素积累策略是更加侧重叶片干物质和氮素积累，老品种则是侧重茎秆，且在灌浆期新品种优先启动茎秆的养分运移，为叶片养分的过早运移提供缓冲，维持灌浆期叶片较高的光合功能，而获得更高产量；在多年来品种更替过程中，新老品种叶片和茎秆的氮素转运极限是相近的，差别在于新品种具有更高效的氮素积累和转运策略，以在不同栽培条件下获得更高的产量。

为探明不同施肥处理对双季稻田土壤养分和水稻产量的影响，以湖南宁乡长期定位试验为平台，应用常规试验分析方法系统分析了定位长达31年5种施肥处理（化肥、秸秆还田+化肥、30%有机肥+70%化肥、60%有机肥+40%化肥和无肥）对双季稻田土壤养分和水稻产量的影响。结果显示，长期有机无机肥配施均有利于改善土壤养分含量。有机肥配施化肥处理明显增加了稻田土壤有机质含量，以60%有机肥处理增加效果为最高；30%和60%有机肥处理均有利于增加土壤全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾含量，与化肥和无肥处理均达显著差异（P <0.05）；不同处理间土壤全钾含量和pH值均无显著性差异。有机无机肥连续配施有利于增加水稻产量；早稻产量以60%和30%有机肥处理为最高，分别比无肥处理增加97.67%和95.01%；晚稻产量以秸秆还田和30%有机肥处理为最高，分别比无肥处理增加103.64%和93.97%。相关性分析结果表明，土壤有机质与土壤全氮、全磷、碱解氮、有效磷均具有极显著的正相关（r=0.993^**，0.971^**，0.950^**，0.950^**），与土壤速效钾具有显著的正相关（r=0.802^*）。有机肥与化肥配合施用有利于培肥土壤和获得较高的水稻产量。

明确花生生长发育的适宜土壤容重和探究土壤容重影响花生生长的作用机制，为花生高产耕作栽培体系的建立提供依据。采用柱栽的方法，设置0~20 cm和21~40 cm土层土壤容重分别为1.2，1.3、1.2，1.4、1.2，1.5、1.3，1.3、1.3，1.4、1.3，1.5 g/cm³ 6个处理，模拟大田不同土层容重的实际存在状况，研究了土壤容重对花生结荚期氮、磷、钾、钙吸收与分配的影响。结果表明，在0~20 cm土层土壤容重相同的条件下，花生茎秆、叶片、根系、果壳、果仁和果针的氮、磷、钾、钙含量和积累量均随着21~40 cm土层土壤容重的增大而逐渐降低。在21~40 cm土层土壤容重相同的条件下，0~20 cm土层土壤容重1.2，1.3 g/cm³处理花生茎秆、叶片、根系、果壳、果仁和果针的生物产量、氮、磷、钾、钙含量和积累量互有高低。各器官总生物产量表现为处理T33 > T23 > T34 > T24 > T35 > T25，各器官氮、磷、钾、钙含量和积累量高低表现不同，含氮量表现为根 > 果仁 > 叶 > 果针 > 果壳 > 茎，含磷量表现为根 > 果仁 > 果壳 > 果针 > 叶 > 茎，含钾量表现为根 > 果壳 > 茎 > 果仁 > 果针 > 叶，含钙量表现为叶片 > 根 > 果针 > 果壳 > 茎 > 果仁；氮积累量表现为叶 > 果仁 > 果壳 > 茎 > 根 > 果针，磷积累量表现为叶 > 果仁 > 茎 > 果壳 > 根 > 果针，钾积累量表现为叶 > 茎 > 果壳 > 果仁 > 根 > 果针，钙积累量表现为叶 > 果壳 > 茎 > 果仁 > 根 > 果针。土壤容重对花生氮、磷、钾和钙吸收积累的影响程度存在差异；0~20 cm和21~40 cm不同土层土壤容重组合对N、P、K、Ca的积累量可以产生交互影响。利于花生吸收积累矿质营养元素的土壤容重组合为0~20 cm土层土壤容重1.2~1.3 g/cm³与21~40 cm土层土壤容重1.3 g/cm³左右。

为解决南方红壤旱地花生空壳问题，探明花生对钙素吸收及分配的特性，以大籽品种湘花2008和南方典型缺钙红壤为材料，设置3个基施钙肥梯度（不施钙、施钙375 kg/hm²、施钙750 kg/hm²，分别标记为Ca0、Ca375、Ca750）和2种栽培方式（露地与覆膜栽培），采用土柱栽培，测定成熟期花生产量、钙素含量、积累、分配特性及钙肥利用率。结果表明：施钙与覆膜栽培提高花生单株生物量、荚果产量。增施钙肥显著提高叶、茎、0~20 cm土层根系、生殖器官的钙素含量，而覆膜降低叶钙素含量。施钙与覆膜栽培显著提高营养器官、生殖器官及整个植株钙素积累量。施钙提高了叶与籽仁钙素分配率、降低20~40 cm，40 cm以下土层根系钙素分配率，而覆膜栽培降低了2014年根系和果针钙素分配率。不同器官钙素含量、积累量、分配率大小顺序：叶 > 茎秆 > 果针 > 根 > 果壳、籽仁。花生荚果产量和植株钙素累积量呈极显著正相关关系（y=47.353 x+367.89，R²=0.654 8，P < 0.000 1）。植株钙吸收量每增加10 kg/hm²，花生荚果产量增加841 kg/hm²、籽仁产量增加606 kg/hm²。不同年份、栽培方式处理的钙素生产效率（PE_Ca）、钙肥农学利用率（AE_Ca）、钙肥偏生产力（PFP_Ca）差异较小，但Ca375处理钙肥偏生产力（PFP_Ca）显著高于Ca750处理。不同钙肥梯度与覆膜栽培对钙肥利用率（CaUE）影响较小。

为研究免耕条件下秸秆还田与施肥对小麦-玉米轮作系统土壤养分和酶活性的影响，于西北农林科技大学校内试验地进行试验，设3个秸秆还田水平：秸秆全量还田、秸秆半量还田、秸秆不还田，施肥和不施肥2个施肥水平，共6个处理，以秸秆不还田+不施肥作为对照，研究秸秆还田与施肥对小麦-玉米轮作系统一年内两季不同作物收获期0~40 cm土层土壤养分含量和土壤酶活性的影响。结果表明，冬小麦和夏玉米收获期土壤不论是0~20 cm还是20~40 cm土层，秸秆全量还田+施肥和秸秆半量还田+施肥处理相比秸秆不还田+不施肥均能增加土壤有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾的含量，并且高于秸秆还田+不施肥处理；秸秆全量还田+施肥处理下的冬小麦土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性比秸秆不还田+不施肥处理的0~20 cm土层分别提高92.34%，87.91%，4.94%，62.41%；对于夏玉米而言，秸秆全量还田+施肥相比秸秆不还田+不施肥处理的0~20 cm土层提高了土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶，分别提高了68.54%，49.11%，149.84%，10.38%。可见，土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶在秸秆全量还田+施肥的处理下活性最高，并且土壤脲酶与全氮和碱解氮相关性最好，碱性磷酸酶与全氮、速效钾和速效磷的相关性比较好，过氧化氢酶与速效钾和速效磷的相关性比较好，蔗糖酶与有机碳的相关性比较好，且均呈正相关。以上结果表明，秸秆还田配施化肥可以提高土壤质量。

为研究有机肥处理在不同土壤温度条件下养分有效性及植株养分吸收能力，采用大田小区试验，研究了不同土壤温度（对照不加温（10±2）℃和加温（20±2）℃）及有机肥（对照无有机肥、鸡粪有机肥和猪粪有机肥）对黄瓜生长、根系特征及养分吸收的影响，并对土壤理化性状及脲酶活性的特征进行了分析。结果表明，施用有机肥（鸡粪和猪粪）可以抵御低土壤温度对黄瓜生长的不利影响，使黄瓜正常开花结果，提高土壤温度可以使这种促进作用更加明显。加温土壤比不加温可使鸡粪处理的黄瓜产量提高44.33%，使猪粪处理的黄瓜产量提高31.08%；另外，加温土壤还改善了黄瓜果实的品质，使果实可溶性蛋白和果皮叶绿素含量增加，并减少了果实内硝酸盐积累；提高土壤温度使黄瓜根系干物质量提高，根系表面积、根长和根尖数等增加，对养分吸收增加。根系在低土壤温度下做出适应性响应，根系平均直径增大，根系变粗；提高土壤温度使土壤脲酶活性增加，有效促进了有效氮养分的转化。因此，冬季反季节栽培中，施用有机肥同时提高土壤温度可为黄瓜安全高效生产提供保障，同时可提高植株对养分吸收利用。

为培肥复垦土壤、提高土壤潜在的磷素有效性，采用盆栽试验研究施用不同浓度单一及混合解磷菌群对复垦土壤磷形态以及油菜产量、吸磷量、叶绿素含量的影响。结果表明，与不施解磷菌群处理相比，施入不同浓度的解磷菌群能够提高土壤有效磷含量、碱性磷酸酶活性及土壤全磷的含量，其中，效果最好的是解磷细菌群，较不施解磷菌群处理，土壤有效磷含量、碱性磷酸酶活性及土壤全磷含量分别提高21.69%~50.42%，7.17%~25.45%，2.38%~9.52%，且在中浓度4 mL/盆处理下含量达到最大；施入解磷菌群能够提高油菜的产量和叶绿素含量，解磷细菌群作用效果最显著，分别较不施解磷菌群处理提高4.13%~41.76%，3.60%~17.90%，在中浓度4 mL/盆处理下油菜的产量和叶绿素含量达到最大，油菜吸磷量变化不显著；不同解磷菌群处理对复垦土壤Hedley无机磷形态含量也有影响；不同解磷菌群处理的土壤H₂O-Pi、NaHCO₃-Pi、NaOH-Pi含量均高于CK处理，残渣态-P、HCl-Pi含量低于CK处理，其中，作用最显著的是中浓度4 mL/盆的解磷细菌群处理；解磷细菌群处理的土壤H₂O-Pi，NaHCO₃-Pi，NaOH-Pi含量均高于不施解磷菌群处理。施入解磷菌群可以增加土壤H₂O-Pi、NaHCO₃-Pi、NaOH-Pi含量，降低HCl-Pi、残渣态-P的含量。综合分析结果显示，中浓度的解磷细菌群处理可以促进土壤磷素的活化，提高土壤有效磷含量，同时可显著提高作物叶绿素含量及其产量，结果可为矿区复垦土壤磷肥合理配施提供理论依据。