为了发掘更多与玉米雄穗生长发育早期耐旱性相关的转录因子基因，选用耐旱型玉米自交系（DT）铁7922、X178，以及干旱敏感型自交系（DS）吉81162和丹340为试验材料。使用盆栽方法进行育苗，并在一致且适宜的肥水条件下培养至雄穗发育前期，通过人工模拟田间干旱胁迫及正常灌溉的方法对材料进行处理。采用RNA-Seq技术检测玉米雄穗发育早期在受到干旱胁迫后相对于正常灌溉处理而言，耐旱相关转录因子家族基因在转录水平上表达量的变化。结果共发现287个转录因子基因在受到干旱胁迫后相对于正常灌溉呈现差异表达。对差异表达基因进行功能富集和注释结果发现，差异表达基因中具有耐旱调控功能的转录因子基因34个。其中在2个耐旱型材料中共有且表达模式一致的基因6个；在2个干旱敏感型材料中共有且表达模式一致的基因3个；在4个材料中均呈显著差异表达的转录因子基因1个。研究结果为玉米雄穗发育早期耐旱功能转录因子基因发掘和耐旱分子育种提供了基因基础。

为揭示赤霉素合成途径关键酶基因在棉花生长发育过程中的调控作用，利用实时荧光定量PCR方法中的相对定量方法，对中棉所49材料植株体内的赤霉素合成途径相关基因表达量进行了检测分析。结果显示，幼苗期茎组织内除GA2ox1基因外，其余各基因表达量相对较高。开花期根中GA2ox1、GA3ox1、GID1B，茎中CPS1、GA20ox1、GA3ox1、GID1B和叶中GA3ox1基因表达量上调；吐絮期根中GA2ox1和GA3ox1基因表达量上调，其余基因下调，茎中KS、GID1B基因表达量下调，其余基因上调，其中以GA2ox1上调幅度最大，叶中GA2ox1基因表达量下调，其余基因上调。结果表明，开花期，茎中GA20ox1基因的高表达为植株茎的伸长及果枝发育提供必要的活性赤霉素水平，GA3ox1基因可能与开花成铃有关；吐絮期，随着根茎组织的木质化，根茎中GA2ox1基因表达量逐渐升高以降低活性GAs合成，而叶组织中GA3ox1和GA20ox1基因表达量上调，则为棉桃生长发育与脱水成熟提供必要的激素水平。棉花通过改变植株体内赤霉素合成代谢途径关键酶基因的表达量来调控植株的生长发育，且随着生长发育的进行，各目的基因的表达量变化趋势存在一定差异。为深入研究赤霉素对陆地棉的调控机理提供了理论基础，有助于加快利用赤霉素进行品种改良与种质创新。

为了深入研究棉花精氨酸酶基因对非生物胁迫的响应以及生理功能，利用电子克隆和RT-PCR技术从棉花中获得了精氨酸酶ORF序列GhARG1，盐渍、PEG6000胁迫及ABA、SA和MeJA处理棉花幼苗，并原核表达棉花精氨酸酶基因。生物信息学分析表明，其ORF序列长度为1 023 bp，编码340个氨基酸，具有典型的精氨酸酶保守结构域。qRT-PCR技术分析表明，在叶片中该基因转录水平上受盐渍、PEG6000胁迫及ABA、SA处理的诱导，而对MeJA下调其表达。将GhARG1完整的编码序列融合到原核表达载体pCold-TF中，经过IPTG诱导及SDS-PAGE检测表明，GhARG1编码产物的分子量约为37 ku，与预期相符。pCold-GhARG1重组菌粗酶液中精氨酸酶活性是对照菌的6倍。研究表明，棉花内源性精氨酸酶基因GhARG1可能通过ABA、SA信号途径参与棉花对盐渍和干旱胁迫的响应，且其克隆表达产物具有精氨酸酶活性，为开展其生理功能研究奠定了基础。

为了分析河南省猪流行性腹泻病毒（PEDV）毒株S和ORF3基因变异情况，于2015年1-12月收集河南省规模化猪场的150份PED疑似病料利用RT-PCR方法进行S和ORF3基因检测，共扩增到15株PEDV的S和ORF3基因，回收纯化PCR产物克隆至T载体，并进行序列分析，结果显示，15株S基因与CV777相比，核苷酸同源性为93.6%～93.9%，氨基酸同源性为92.2%～93.1%，而且存在不同碱基插入和缺失；ORF3基因与CV777相比，核苷酸同源性为97.7%～100%，氨基酸同源性为93.7%～100%，与疫苗毒株相比，不存在氨基酸的缺失现象。进化树分析基于S基因扩增的15株独立成群，与其他参考毒株亲缘较远；基于ORF3基因扩增的15个毒株与国内分离株、美国株及韩国株均有较近的亲缘关系，与经典毒株CV777株亲缘关系较远。对于S和ORF3基因在整个进化关系中，试验中的15个河南株均相对独立成群，与经典毒株CV777及国内所使用的疫苗株，亲缘关系较远，15株河南株的S和ORF3基因存在基因变异，为河南省PED的分子流行病学研究和防控提供技术支持。

为快速检测引进杏资源是否携带李痘病毒（PPV），并从国内资源中筛选抗PPV材料，通过RT-PCR和荧光定量PCR 2种方法的比较验证，确定了RT-PCR为快速、准确、经济高效检测杏PPV病毒病的方法，并明确了PCR扩增体系和反应条件的具体参数。扩增体系为20 μL，包括10×Buffer 2 μL、25 mmol/L Mg²⁺ 1.6 μL、10 mmol/L dNTP 0.4 μL、0.5 U/μL Taq酶0.2 μL、上下游引物各0.4 μL、模板cDNA 1 μL、ddH₂O 14 μL。RT-PCR反应条件：94℃预变性5 min，然后以94℃变性45 s、55℃退火30 s、72℃延伸45 s，进行35个循环，72℃延伸10 min。利用捷克孟德尔大学园艺学院构建的杏PPV抗性分离F₁群体，采用SSR分子标记技术和集团分离分析法（BSA）相结合的策略，首先在抗PPV和易感PPV的对等基因间进行多态性标记的筛选，初步筛选得到6个SSR位点（PGS1.23、PGS1.24、PaCITA5、UDAP-414、Pchcms4和Pchgms4）在两亲本间和2个对等基因池间的多态性是一致的，并进一步在F₁分离群体间进行复选和验证，最终筛选到1个与PPV抗性性状连锁程度较高的SSR分子标记PGS1.23，此标记检测杏资源分离群体PPV抗性的符合度达到了78.3%。进而利用该标记在37份我国杏种质中进行了PPV抗性评价，结果筛选出了5份抗PPV的杏资源，分别是菜籽黄、杨继元、垂枝山杏、大早熟和媳妇杏，为今后杏的抗PPV育种提供较好的亲本材料，也为进一步挖掘抗PPV基因的深度研究奠定了基础。

为研究牦牛胰岛素样生长因子1受体基因（IGF-IR）的结构和功能，采用同源克隆和RT-PCR方法分段扩增牦牛IGF-IR，拼接获得全长序列，利用生物学软件进行分析。结果表明，牦牛IGF-IR基因ORF长约4 104 bp，编码1 367个氨基酸；理论分子量约154.95 ku，等电点pI值约5.71。与黄牛IGF-IR比较，牦牛IGF-IR基因序列有20处碱基改变，其中G到T碱基颠换2次，G到A碱基转换2次，C到T碱基转换7次，A到G碱基转换3次，T到C碱基转换6次，以及3个位点氨基酸改变（G6R、T29I和S30I）。系统进化分析表明，牦牛与黄牛、猪、人、狗、小鼠、猩猩等物种IGF-IR氨基酸相似性均大于92%，处于同一进化分支，具有高度同源性。蛋白结构预测表明，牦牛IGF-IR包含半胱氨酸富集区（FU）、纤连蛋白Ⅲ型结构域（FN3）、跨膜结构域（TM）及酪氨酸蛋白激酶区（TyrKc），具有该受体家族的特征结构域。同源建模表明，其成熟区段氨基酸序列与人的IGF-IR有98.68%的相似性。为后续牦牛IGF-IR基因的功能研究奠定了基础。

为了明确甘肃黑猪H-FABP基因的遗传特征，采用DNA池结合直接测序技术快速筛查甘肃黑猪H-FABP基因遗传多态性，并利用生物信息学方法预测其编码氨基酸的理化性质及蛋白功能。结果显示，甘肃黑猪H-FABP基因在扩增区域共发现4个突变位点，分别为C⁷³⁴T-Intron1、T¹⁵²C-Exon2、G³⁰A-Intron2、T¹²¹G-Intron2，各等位基因频率在突变前后存在明显差异；该基因编码区全长402 bp，共编码133个氨基酸残基，其中，编码区序列有1个T¹⁵²C-Exon2的错义突变，氨基酸由原来非极性的异亮氨酸（Ile）转变为极性的苏氨酸（Thr）；H-FABP编码蛋白是一种稳定的亲水性蛋白，二、三级结构均为混合型，β-折叠所占比例最高。蛋白质功能预测结果显示，甘肃黑猪H-FABP编码蛋白存在19个潜在磷酸化位点和1个N-糖基化位点，可能会影响H-FABP基因调控肌内脂肪含量的增加。同源性比较和系统发育树分析表明，甘肃黑猪与偶蹄目动物亲缘关系最近。研究结果可为甘肃黑猪肌内脂肪含量沉积的分子遗传标记提供理论基础，该基因的多态性筛选已成为家畜肉质性状改良的分子研究热点。

生物体中接受蓝光信号的因子为蓝光受体蛋白。为了揭示蓝光受体蛋白在蛹虫草中的存在形式，将蛹虫草蓝光受体基因Cmwc-1和Cmwc-2的部分序列构建在原核表达载体pET-41a （+）中，在大肠杆菌中进行表达。以所表达的融合蛋白作抗原制备抗体，并由Western Blotting对蛹虫草菌丝体和子实体分别进行分析检测。结果表明，获得了高效价的蛹虫草蓝光受体蛋白CmWC-1和CmWC-2的抗体。经过Western Blotting分析，在蛹虫草菌丝体和子实体中检测到CmWC-1有42 ku （CmWC1-42）和48 ku （CmWC1-48）2种蛋白质存在形式，其中在菌丝体中主要以CmWC1-48为主，CmWC1-42的相对量较少；而在子实体中主要以CmWC1-42为主，没有检测到CmWC1-48。在菌丝体和子实体中检测到CmWC-2有相同的50 ku （CmWC2-50）蛋白质存在形式。结果表明，在CmWC-1和CmWC-2复合物行使生物功能过程中，CmWC-1在菌丝体和子实体中分别产生了差异性降解，而CmWC-2维持稳定。

BLEC1基因（C-type lectin-like receptor 1）编码C型凝集素样受体区域，与CD69家族的激活抗原相关，密切联系于禽类的先天性免疫功能。为了探究BLEC1基因在鸡中的遗传多样性以及不同鸡品种之间的抗病性差异，用苯酚和氯仿法提取26个不同鸡品种的DNA，对其BLEC1基因序列进行目标捕获测序，然后以NCBI上红色原鸡的BLEC1基因序列作为参考序列，序列号为NC_006103.4，通过MEGA 6软件对26个鸡品种的BLEC1基因序列进行序列比对分析，筛选出不同鸡种BLEC1基因序列上的SNPs位点和Indels位点以及对应氨基酸的变化，并根据基因序列的差异运用邻接法系统聚类分析构建进化树。在26个鸡品种中共检测到14个SNPs位点和12个Indels位点，其中有5个SNPs位点和3个Indels位点在外显子上，外显子上的3个Indels位点在鸡种中广泛存在，且Indel1存在于除黑狼山鸡以外的所有鸡种中，这些SNPs位点和Indels位点导致氨基酸发生极大改变，外显子中氨基酸有3个发生错义突变，其余为同义突变。邻接法系统聚类分析将26个鸡品种分为3大类，其中，安卡鸡、SPF-来航鸡和泰和乌骨鸡聚为一类；萧山鸡单独为一类；其余鸡种聚为一类。综上表明，BLEC1基因在我国地方鸡品种中有着丰富的遗传多样性，且与不同鸡种的先天性免疫功能和抗病性相关。

捕食线虫性真菌少孢节丛孢菌在侵染线虫的过程中分泌几丁质酶，为了弄清少孢节丛孢菌几丁质酶基因AO-190的分子特征和功能，对少孢节丛孢菌新疆分离株XJ-A1几丁质酶AO-190进行克隆及分子特征分析，构建原核表达载体pET32a-AO-190进行表达，并利用镍柱纯化技术纯化重组几丁质酶后，使用几丁质酶ELISA检测试剂盒测定酶活性。结果显示，XJ-A1几丁质酶AO-190基因全长1 574 bp，有4个内含子序列，序列中包含1个1 251 bp的开放阅读框（ORF），编码416个氨基酸，与少孢节丛孢菌标准株（ATCC 24927）的几丁质酶AO-190基因序列的同源性为93.33%，氨基酸序列的同源性为92.55%；有信号肽以及1个精氨酸富集区、1个双向核定位信号、1个N-糖基化位点、4个PKC磷酸化位点、6个N-酰基化位点、8个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、1个酰胺化位点、1个低复杂度区，且含有糖苷水解酶18家族几丁质酶保守的底物结合位点SLGG和催化活性位点VDGVDLDLE，属于糖苷水解酶18家族几丁质酶；其二级结构元件有无规则卷曲、α螺旋和β折叠，三级结构为（α/β）₈圆桶形结构；系统进化分析表明，AO-190与能产生短柄黏球的Dactylellina haptotyla的几丁质酶（EPS43772.1）以及能产生收缩环的Drechslerella stenobrocha（EWC46603.1）几丁质酶亲缘关系最接近，与昆虫和脊椎动物的几丁质酶存在显著的进化距离；经SDS-PAGE和Western Blot分析，原核表达获得的重组蛋白酶分子量约为63 ku，与预期大小一致，且能与小鼠抗少孢节丛孢菌多克隆抗体发生特异性血清学反应；几丁质酶酶联免疫分析（ELISA）检测，经镍柱纯化技术纯化后的重组几丁质酶活性浓度为222 IU/L。

为了研究拟南芥CPK6基因在钙离子信号转导过程中的生理功能，进一步明确植物适应缺钙环境的分子机制，首先对CPK6基因缺失突变体（cpk6）进行纯合鉴定，获得了2种纯合突变体：cpk6-2和cpk6-3。通过分析野生型拟南芥Col-0和cpk6突变体在Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺二价阳离子缺失培养基上的生长表型，结果发现，拟南芥cpk6突变体在缺Ca²⁺条件下，相对野生型Col-0，表现出生长受抑制的表型。构建含有CPK6启动子驱动β-葡萄糖苷酸酶基因（GUS）的转基因材料，通过GUS组织化学染色法，发现CPK6启动子在叶片生长点部位和根上有活性，并且在缺Ca²⁺条件下，CPK6启动子在叶片中的活性明显增强。通过原子吸收光谱法，发现拟南芥野生型Col-0和cpk6突变体之间，在对照和缺Ca²⁺条件下，总钙含量没有显著差别，表明CPK6基因不影响植物对钙的吸收和积累。利用组织化学染色法和荧光探针，结果发现，缺Ca²⁺条件下，cpk6突变体根和叶中H₂O₂的积累量明显高于Col-0，表明CPK6是介导缺Ca²⁺诱导植物积累H₂O₂的负调控因子。

为研究野大豆TIFY家族基因在野大豆耐盐碱过程中的分子特性及表达特性，以极度耐盐碱野大豆G07256的cDNA为模板，结合前期转录组数据，采用同源克隆的方法，获得了GsTIFY6B基因，其全长CDS大小为1 047 bp。GsTIFY6B蛋白编码348个氨基酸，分子量为36.8 ku，等电点为9.12，是一个不稳定蛋白。系统进化树分析结果显示GsTIFY6B与大豆、绿豆、木豆和蔓花生的TIFY家族蛋白同源关系最近，含保守域TIFY和Jas。采用荧光定量PCR技术检测GsTIFY6B在野大豆不同部位以及盐碱胁迫和激素处理下的转录水平，结果表明，GsTIFY6B在根中相对表达量最高；在盐胁迫处理下，GsTIFY6B在野大豆根和叶中的表达量均表现出上调；在碱胁迫处理下，GsTIFY6B在野大豆叶和根中的表达量表现出先下调后上调表达，推测该基因可能参与野大豆盐碱胁迫防御反应；在ABA胁迫处理下，GsTIFY6B在野大豆的根中表现出下调表达，而在叶中6，12 h出现上调表达；在MeJA胁迫处理下，GsTIFY6B在根中先下调后上调表达，而在叶中表现出上调。研究表明，GsTIFY6B可能通过参与ABA和MeJA信号通路积极响应盐碱胁迫，对后期研究野大豆耐盐碱的分子机制提供了理论基础。

为了探究不同光质以及转光条件对葡萄CO4基因表达水平及试管苗叶绿素荧光参数的影响，利用RT-PCR技术，从葡萄贝达试管苗中克隆了一个光质响应基因CO4（GenBank登录号为KY652090），并对其进行生物信息学以及qRT-PCR分析。结果表明，CO4基因片段全长663 bp，编码了248个氨基酸，其开放阅读框为747 bp；葡萄CO4有4个跨膜区，预测其为跨膜蛋白；葡萄CO4的分子式为C₁₂₅₃H₁₉₉₀N₃₂₄O₃₄₀S₁₁，预测是疏水性不稳定蛋白。系统进化树分析表明，该蛋白与巨桉CO4最为相似。经荧光实时定量PCR分析表明，在红光转蓝光处理下葡萄CO4表达量显著高于白光（对照），是对照的5.39倍；其次为蓝光处理；在白光转蓝光条件下CO4表达量最低，是对照的54%；红白转光处理下CO4表达量与对照无显著差异。叶绿素荧光参数分析结果显示，红光转蓝光处理后的Fv/Fm （最大光化学效率）、Fv/Fo （潜在活性）和qP （光化学猝灭系数）均显著高于对照，NPQ在该处理下（非光化学猝灭系数）最低；在红光处理下NPQ最高，Fv/Fm、qP最低。葡萄CO4对光质敏感，且在不同光质及转光条件下其响应水平不同，红光转蓝光处理下上调表达显著，且该光照条件下能显著促进葡萄试管苗的光化学能力。为深入研究CO基因在葡萄试管苗感光机理中的作用提供理论依据，并为葡萄光质改良奠定基础。

为了建立一种基于SYBRGreen的猪圆环病毒2型（PCV2）荧光定量PCR诊断方法，以PCV2 ORF2基因序列为研究对象，构建pMD19T-ORF2重组质粒作为阳性标准品，设计特异性引物，对该方法的最适引物浓度、退火进行了优化，并对该方法的灵敏度、特异性、可重复性以及临床样品检出率进行了评价。结果表明，该方法引物的最佳终浓度为0.2 mol/L，最适退火温度为55℃；检测限可达到3.0×10²个拷贝/mL，而普通PCR检测限在3.0×10⁴个拷贝/mL；溶解曲线分析显示，在77~79℃有单一的溶解峰出现，并与CSFV、PPV、PRRSV、PRV没有交叉反应；组内重复性变异系数为0.29%～0.32%，组间变异系数为0.32%～0.36%；此外，该方法对临床样品的检出率为81.5%（31/38），而常规PCR为68.4%（26/38）。因此，相比常规PCR，该方法更为快速、灵敏、特异、稳定，更适合PCV2临床样品的检测，可为该PCV2早期感染的快速检测提供新方法。

为了研究烟草NtRAP2-7基因在非生物胁迫响应中的功能，采用同源克隆的方法，在烟草品种K326中克隆到1个ERF转录因子基因NtRAP2-7。并利用生物信息学软件分析了该基因编码蛋白的理化性质、空间结构与系统进化关系。序列分析结果表明，该基因序列全长1 398 bp，共编码465个氨基酸残基，预测蛋白的分子量为51.16 ku。该蛋白包含一个由3个β-折叠及1个α-螺旋组成的保守结构，并含有58个磷酸化位点。亚细胞定位预测表明，该蛋白主要定位于细胞核，并包含单分型的核定位信号序列。进化分析表明，NtRAP2-7蛋白与林烟草RAP2-7蛋白序列同源性最高，为98%。运用qRT-PCR技术进行了该基因的表达模式分析，组织表达分析发现，NtRAP2-7基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达，但在根中的表达量最高。该基因的表达在低钾、高盐、干旱、ABA、H₂O₂处理下受到诱导和在低温处理下受到抑制，结果表明，烟草NtRAP2-7基因参与了烟草的非生物胁迫应答反应。并利用双酶切法成功构建了pBI121-NtRAP2-7过表达载体，为今后该基因在非生物胁迫下的功能研究奠定了基础。

耐盐是高粱重要的农艺性状，耐盐遗传分析对于高粱育种具有重要意义。为选育耐盐高粱新品种、研究耐盐遗传规律，选用耐盐性品种三尺三和盐敏感品种Tx622B杂交得到的482个F₅重组自交系群体为试验材料，采用砂培法进行栽培，对群体的发芽率、苗高、鲜质量和干质量4个性状进行苗期耐盐性的鉴定，利用单世代联合的数量性状分离分析方法来进行高粱耐盐性状的遗传分析。结果表明：耐盐性品种三尺三和盐敏感品种Tx622B亲本间的耐盐性状差异显著，F₅群体材料耐盐性状发芽率、苗高、鲜质量、干质量的相对平均值均在亲本之间，杂交后代存在不同程度的耐盐性变异，符合数量性状遗传；对4个性状耐盐指数进行相关性分析表明，4个性状两两间存在极显著的正相关性；高粱分离群体的相对发芽率、相对苗高、相对鲜质量和相对干质量均呈单峰偏态分布，可进行单世代遗传分析，存在主基因效应；通过遗传模型分析发现，高粱重组自交系F₅群体耐盐性对盐敏感性为显性，高粱耐盐性状遗传符合2对主基因的完全显性（B-5）遗传模型；在B-5模型中，发芽率主基因遗传率为40.94%；苗高主基因遗传率为31.22%；鲜质量主基因遗传率为39.19%；干质量主基因遗传率为63.98%。发芽率、苗高、鲜质量和干质量作为高粱耐盐性评价的主要性状具有较高的遗传力，对于高粱耐盐品种的选择和培育具有深远的意义。

为明确山西已有杂交大豆主要亲本的遗传多样性和亲缘关系，利用64对SSR引物对32份杂交大豆亲本包括15份保持系与17份恢复系进行了遗传多样性分析。结果共检测到357个等位基因变异，单个位点检测到的等位基因数变化为2～12个，平均为5.578个，其中，保持系检测到322个等位基因变异，变化为2～9个，平均为5.031个，恢复系检测到320个等位基因变异，变化为2 ～ 12个，平均为5个；总的位点多态性信息含量（PIC）变辐为0.368～0.900，平均为0.666，其中，保持系PIC变辐为0.370～0.868，平均为0.661，恢复系PIC变辐为0.329～0.904，平均为0.630。聚类分析结果表明，保持系间的遗传相似系数（GS）平均为0.637，在相似系数为0.61处，可将供试的保持系聚为两大类；其中，第Ⅱ类在相似系数为0.65处又可分为3个亚类；恢复系间的遗传相似系数平均为0.669，在相似系数为0.65处，将供试的恢复系聚为两大类；聚类结果与品种地理来源具有一定的相关性。

为了获得新型木聚糖酶的高效分泌表达，在工程酶项目组前期原核表达了木聚糖酶基因xynA的基础上，将xynA基因（GenBank登录号：U57819）编码耐热性木聚糖酶成熟蛋白的部分序列克隆到pPICZαA表达载体上，转化毕赤酵母X33，成功构建真核表达体系，再分批加入0.5%（V/V）甲醇诱导毕赤酵母工程菌株产胞外木聚糖酶。结合木聚糖酶活力检测、SDS-PAGE电泳和Western Blot分析胞外木聚糖酶表达情况。结果表明，该XynA含有典型的糖苷水解酶11类催化结构域（GH11），成熟蛋白的预测分子量为38.6 ku，等电点为6.86；7个毕赤酵母基因工程菌株X33/pPICZαA-xynA分泌的木聚糖酶活力均≥300 U/mL，最高达487.2 U/mL；胞外木聚糖酶在SDS-PAGE和Western Blot检测的特征谱带分子量约为45 ku，均比预期分子量（38.6 ku）略大。一种新型木聚糖酶获得了高效分泌表达，为进一步分离纯化，研究其性质、结构和功能奠定了基础。

为解决南方缺钙红壤旱地花生空壳问题，探明施钙与覆膜对花生干物质生产、熟相、产量构成及品质的影响，以大籽品种湘花2008和南方典型第四纪红土发育的缺钙红壤为材料，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，测定花生净光合速率、叶绿素含量（SPAD值）、熟相、干物质、产量构成因素和品质。结果表明，覆膜栽培提高了花生植株营养器官和生殖器官干物质，而施钙更好地促进了生殖器官生长，提高收获指数，降低根冠比。其中，Ca750-OF、Ca750-PF生殖器官干物质比对照（Ca0-OF）增幅达74.0%，94.3%。增施钙肥，叶片净光合速率在苗期和花针期逐渐升高，但在结荚期、饱果期和成熟期降低。露地栽培处理（OF）叶片SPAD值在苗期：Ca750 > Ca375 > Ca0；2015年覆膜栽培（PF）叶片SPAD值在苗期、花针期、饱果期、成熟期中施钙处理高于不施钙（Ca0）。成熟期花生单株产量与SPAD值呈一元二次方程曲线关系（y=-0.020x²+1.034x-1.930，R²=0.308^**），且极显著相关。Ca0处理生育后期贪青晚熟，植株不能正常衰老；随施钙量增加，花生熟相明显，叶色由青转黄，正常衰老、成熟，产量较高。施钙与覆膜栽培增加了单株总果数、饱果数，提高了出仁率、荚果饱满度、脂肪含量及油亚比，降低了烂果数、空果数、每千克果数，进而提高了荚果产量和改善了品质。

为了明确初花后短日照诱导对小豆叶片生理参数的影响，以中熟品种冀红9218和晚熟品种唐山红小豆为试验材料，分别在初花-初荚（EF-EP）、初荚-初粒（EP-ES）和初花-初粒（EF-ES）3个生育时期进行短日照诱导，研究其对小豆叶片生理参数的影响。结果表明，初花后短日照诱导降低2个小豆品种的叶绿素含量，同时，净光合速率也呈现降低趋势，从而导致最大光化学量子产量（Fv/Fm）降低；可溶性糖和可溶性蛋白含量在12 h的EF-ES处理下受短日照诱导的影响较大，导致碳氮代谢速度减慢，此时，蔗糖合成酶（SS）活性呈现降低趋势，可见，碳代谢的速度与蔗糖合成酶（SS）活性有关，但2个品种的蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性在短日照诱导下的变化却不同，冀红9218的SPS活性在3个时期较对照升高，而唐山红小豆却降低，这与品种的熟性有关；而谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）的活性受短日照的影响不大。初花后短日照诱导效应较开花前减弱，但还具有一定的调控作用，小豆叶片内的生理参数通过短日照诱导而被削弱，进而影响小豆的生长发育。

研究单一低温胁迫和低温干旱双重胁迫对不同耐寒性玉米品种的籽粒萌发特性和苗期生理生化性能的影响，并比较不同浓度赤霉素溶液浸种的抗逆效果。以抗寒性较强的郑单958和抗寒性较弱的CB15098为供试品种，设置低温单一胁迫和低温干旱双重胁迫2种逆境，研究10，50，100 mg/L的赤霉素浸种对玉米籽粒萌发和苗期生长的影响。结果表明，赤霉素浸种效果表现为在单一胁迫下增加不同耐寒性玉米的地上部干、鲜质量，在双重胁迫下减少两玉米品种浸种后的地上部干、鲜质量。对抗寒性较强的郑单958，赤霉素浸种可增加其低温和低温干旱胁迫下的地上部高度；对抗寒性较差的CB15098，浸种显著提升其低温和低温干旱胁迫下的发芽势，浸种在低温胁迫下抑制CB15098地上部高度和根系长度，在低温干旱胁迫下促进CB15098地上部高度。抗寒性较强的郑单958发芽率、地上部干、鲜质量和高度对不同浓度赤霉素浸种的响应幅度均高于抗寒性较弱的CB15098。低温干旱胁迫下建议采用低浓度赤霉素浸种。单一低温胁迫下建议采用高浓度赤霉素浸种，低温干旱复合胁迫下采用低浓度赤霉素浸种抗逆效果更佳。

为了探索移栽期对水稻不同生育期生长发育的影响，优选适宜的移栽期和水稻品种，以扬两优6号、深两优5814、冈优1237、宜香优1577、Ⅱ优1259为试验材料，分别于四叶期和六叶期移栽，设置扬两优6号（4叶）、深两优5814（4叶）、冈优1237（4叶）、宜香优1577（4叶）、Ⅱ优1259（4叶）、扬两优6号（6叶）、深两优5814（6叶）、冈优1237（6叶）、宜香优1577（6叶）、Ⅱ优1259（6叶）10个处理，进行大田试验，研究各处理农艺性状、碳氮化合物动态变化规律。结果表明，六叶期移栽的水稻营养生长期株高、叶面积指数（LAI）、干物质积累量较低，每平方米有效穗数和理论产量均低于四叶期移栽处理。在移栽后90 d和抽穗期，四叶期移栽的冈优1237、宜香优1577、Ⅱ优1259株高高于其他品种。四叶期移栽的冈优1237、宜香优1577在栽后75，90 d的LAI较高，进入抽穗期，下降最多，分别比栽后90 d下降40.0%和32.7%；栽后90 d，四叶期移栽的宜香优1577鲜质量极显著高于其他品种，其干质量显著高于其他品种。各个生长期，四叶期移栽的冈优1237茎秆中可溶性糖含量最高，其次为宜香优1577；四叶期移栽的宜香优1577茎秆中氮含量、每平方米有效穗数、结实率和理论产量均高于其他品种，其理论产量高于宜香优1577（6叶）32.2%，其次为冈优1237（4叶）。栽后90 d和抽穗期的株高、干质量、可溶性糖与每平方米有效穗数、穗粒数、千粒质量、理论产量呈正相关，抽穗期LAI与各产量因素呈负相关，与理论产量相关系数为-0.779，达到极显著水平。综上，栽后90 d和抽穗期，四叶期移栽的宜香优1577和冈优1237的株高、LAI、干鲜质量、碳氮化合物和产量指标表现较好，且抽穗期LAI下降幅度最大，有效地分配光合产物，增加水稻产量，因此，选择在四叶期移栽宜香优1577和冈优1237，更有利于实现高产的目标。

为确定黄土高原雨养农田高产栽培的适宜播期，于2013-2015年选用运旱20410作为试验材料，设置休闲期深松（SS）、传统耕作（CK）2个耕作方式，设9月20日（早播，D1）、10月1日（中播，D2）、10月10日（晚播，D3）3个播期，分析休闲期深松条件下不同播期对土壤蓄水量、干物质累积的影响。结果表明，休闲期深松有利于提高各生育时期土壤蓄水量、各生育阶段干物质累积量及累积速率、花前各器官干物质累积量、产量。休闲期深松条件下，越冬期-孕穗期土壤蓄水量以中播处理最高，以早播处理最低；而开花后土壤蓄水量以中播处理最低。中播处理可显著提高各阶段干物质累积量、累积速率。休闲期深松条件下，中播处理较早、晚播显著提高产量5%～10%。对照条件下，中播处理较早、晚播处理显著提高产量9%～11%。开花期不同器官中干物质累积量大小表现为茎秆 > 叶片 > 穗。产量的形成与花后干物质累积量的关系更为密切。叶片、茎秆+叶鞘干物质累积量与产量呈线性关系，且正相关，颖壳＋穗轴干物质累积量与产量呈抛物线关系。总之，休闲期深松配套10月1日播种有利于改善土壤水分，提高干物质累积转运，从而实现增产。

为了确定鲁中丘陵薄地鲜食型甘薯适宜的栽插方式和密度，在大田条件下，以济薯26（J26）和龙薯9号（L9）为供试品种，每个品种设置直栽（S）和水平栽（H）2种栽插方式，各栽插方式下设置不同栽插密度37 500（D1），52 500（D2），67 500株/hm²（D3），研究了不同栽插方式和密度对鲜食型甘薯干物质积累分配、产量和品质的影响。结果表明，增加密度可提高两品种生长中后期植株干物质积累量，显著降低相同栽插方式下济薯26生长中期侧枝叶的干物质分配比例。相同栽插方式下，D2处理可降低龙薯9号生长后期侧枝茎干物质分配比例，并显著提高两品种生长中期的块根干物质分配比例。直栽方式下，D2和D3处理显著提高济薯26生长后期块根干物质分配比例。相同栽插方式下，D2和D3处理显著提高两品种块根可溶性糖含量和淀粉含量，D2处理可显著提高两品种块根产量。与直栽相比，水平栽显著提高济薯26生长前期D2处理和后期D2和D3处理下、龙薯9号生长中期相同密度下的植株干物质积累量；有利于提高济薯26 D1处理下、龙薯9号各密度下的块根可溶性糖含量，提高两品种单株薯重和块根产量。综合考虑产量和品质，水平栽+D2处理是本试验条件下的最优处理组合。

为明确适宜玉米花生间作下茬小麦稳产高效的氮肥运筹，在玉米花生间作前茬条件下，以冬小麦品种济麦22为研究材料，以传统施氮量（225.0 kg/hm²）为对照，分别设置不同增氮、减氮处理，系统研究了不同施氮量对玉米花生间作下茬小麦产量及产量结构、干物质积累分配及氮肥吸收利用效率的影响。结果表明，两增氮处理及减氮10%处理干物质积累总量、氮素积累总量、花前干物质转运量、花后干物质积累量及其籽粒产量与对照均无显著差异；减氮30%处理显著降低了间作茬小麦拔节后干物质积累总量、氮素积累总量、花后干物质积累量及籽粒产量；以传统施氮量为对照，增加或减少30%范围内，公顷穗数随氮肥减少而降低，且减氮10%处理的公顷穗数与对照无显著差异，均显著高于减氮20%以上处理，但施氮量的增减对穗粒数和千粒质量无显著影响；各减氮处理显著提高了玉米花生间作下茬小麦氮肥偏生产力。综上，该研究条件下，施氮量从225.0 kg/hm²减至202.5 kg/hm²对玉米花生间作下茬小麦干物质积累及产量形成无显著影响，但显著提高了其氮肥偏生产力。初步得出，该试验条件下，施氮量从225.0 kg/hm²减至202.5 kg/hm²更利于玉米花生间作下茬小麦的高效安全生产。

为揭示减氮下利用多穗型品种增加密度实现绿色增产稳产的可行性，研究了4种氮水平与3种种植密度互作对小麦根系、光合、品质及产量的影响。结果表明，相同氮水平下根长、根表面积、平均根直径受密度影响不显著，根体积和根尖数受密度影响显著，相同密度下N1（传统施氮量）根长、根表面积、根体积、根尖数显著高于N3（70%N1）。相同密度减氮15%（N2，85%传统施氮量）小麦孕穗期旗叶面积不会显著降低，而减氮30%会显著降低。叶绿素含量受密度影响不显著，D1（180万株/hm²）和D3（360万株/hm²）密度下N1叶绿素含量显著高于N3。同一氮水平下，密度增加光合速率、气孔导度、蒸腾速率降低，胞间CO₂浓度上升，D1、D2（270万株/hm²）、D3下N1比N3光合速率和气孔导度显著增加20.03%，18.44%，17.36%和24.11%，20.40%，19.76%。籽粒蛋白质、淀粉、湿面筋含量及沉降值受密度影响不显著，N1与N3间蛋白质含量和沉降值差异显著，而淀粉、湿面筋含量差异不显著。相同氮水平下，增加180万株/hm²基本苗显著提高小麦各生育期群体干物重，施氮量由N1降到N3群体干物重显著降低，N2D3和N3D3群体干物重高于或相当于N1D1和N1D2，N3D3群体干物重高于或相当于N2D1和N2D2。N1、N2、N3下D3比D1产量在2016，2017年显著增加了11.83%，11.42%，14.03%和5.52%，10.31%，10.88%，N3D2和N3D3产量高于或相当于N1D1。研究得出，减氮15%～30%下密度增加90～180万株/hm²基本苗可获得高于或相当于其对应未减氮处理的生物和经济产量。

为进一步探索适宜黄淮海区域砂姜黑土小麦玉米轮作区玉米高效、可持续生产适宜机械耕作措施，自2010年开展定位机械耕作试验，在秸秆全量还田条件下分别设置7个冬小麦-夏玉米年内轮耕处理：旋耕-免耕（对照）、免耕-免耕、深松-免耕、深耕-免耕、旋耕-隔年旋耕、深松-隔年深松、深耕-隔年深耕，于2012，2013年分别取样对夏玉米氮素积累、转运和干物质积累进行比较分析。结果表明，玉米成熟期地上部氮素积累量2年均为旋耕-隔年旋耕处理值最高，分别比对照（旋耕-免耕）增加14.57%（2012年）和30.95%（2013年），且差异显著，其他处理与对照间差异均不显著。灌浆期地上部氮素积累量连续2年均为对照、免耕-免耕和深耕-免耕处理较低，灌浆期间地上部氮素积累量连续2年均为对照、免耕-免耕和深耕-免耕处理较低，地上部干物重2年均为对照最低，显著低于深松-免耕、旋耕-隔年旋耕（2012年）和深松-隔年深松（2013年）处理。各处理籽粒产量与对照相比差异不显著，但2012年深松-免耕处理产量最高，显著高于深耕-免耕和深耕-隔年深耕处理。因此，建议黄淮海区域砂姜黑土农田小麦季和玉米季以旋耕和深松为主进行周年内或年际间轮耕，促进玉米植株氮素积累尤其是灌浆期间，促进干物质生产。

为了研究大棚土壤与大田土壤中细菌多样性的差异，利用Miseq高通量测序技术，对河北省南部地区大棚与大田土壤的14个样品进行测序，并得到了2组样品中的物种组成信息与相对丰度信息。结果表明，在大棚（M1）与大田（N1）土壤样品中，优势菌群的组成基本一致，在门水平有变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门和芽单胞菌门这7个细菌门类，其中，放线菌门在大田中的相对丰度多，厚壁菌门在大棚中的相对丰度较多。在纲水平有α-变形菌纲、酸杆菌纲、γ-变形菌纲、放线菌纲、Δ-变形菌纲、β-变形菌纲、芽单胞菌纲、纤维粘网菌纲等15种优势菌群，其中，大棚中相对丰度明显增高的是纤维黏网菌纲、杆菌纲和黄杆菌纲等，而相对丰度明显降低的是酸杆菌纲和β-变形菌纲等。在属水平有节细菌属、鞘氨醇单胞菌属、德沃斯氏菌属、芽孢杆菌属、黄单胞菌属和溶杆菌属6个优势菌群，其中，节细菌属在大田中较多，而芽孢杆菌属、黄单胞菌属和溶杆菌属在大棚中较多。另外，一些具有固氮和降解修复能力的菌群在大田中的相对丰度要高一些。这应该是由大田与大棚不同的种植环境导致的。研究结果对改善耕地土壤，提高产量与抗病能力有一定的价值。

为棉花生产氮肥合理运用提供理论依据，采用水培试验法，研究了不同形态氮素配比（NH₄⁺-N/NO₃^--N分别为0/100，25/75，50/50，75/25，100/0）对农大棉601的形态特征及干物质积累的影响。结果表明，随着生育时期的进行，棉花株高、茎粗、叶面积、主根长逐渐增大；随着营养液中NH₄⁺浓度的增大，棉花株高、茎粗、叶面积、干物重均呈现先增高后降低的趋势，而主根长呈现持续增长趋势。在增铵营养处理7，14，21 d时，棉苗株高分别在NH₄⁺/NO₃^-为50/50，25/75处理下最高；在增铵营养7，14，21 d时，NH₄⁺/NO₃^-为50/50的处理棉花茎粗、叶面积最大，表明增铵营养大于50%时则明显抑制了棉苗的生长。就干物质而言，总干质量、茎干质量、叶干质量均在NH₄⁺/NO₃^-为75/25处理时达到最大，但根干质量和根冠比无显著差异，表明增铵营养对棉花干物重的促进作用主要表现在地上部，而对地下部促进作用并不明显。此外，单铵处理根冠比最大，主根长最长，表明单铵处理促进了根系的生长，说明铵态氮和硝态氮对棉花地下部和地上部器官的生长发育具有不同的调控机制，混合态氮素更利于棉苗的地上部生长。

为鉴定从滨海盐土中分离的2株自生固氮菌，并探讨其环境适应性及小麦盆栽接种效应。采用形态特征、生理生化测定和16S rDNA基因序列分析的方法研究了2株菌的分类地位，采用乙炔还原法测定其固氮酶活性，用IAA分泌量表征环境适应性，利用小麦盆栽试验评价其对小麦幼苗的促生作用。初步鉴定菌株1为争论贪噬菌，菌株2为玉米固氮螺菌，固氮酶活性分别为4.71，2.84 μmol/（h·mL）。菌株1、2对酸碱度具有较强的适应性。渗透压结果显示，菌1、2在5% NaCl及以下浓度，IAA分泌能力较强。菌株1对甘露醇利用效果较好，菌株2对葡萄糖利用效果最好。外源低浓度NH₄⁺提高菌株1分泌IAA能力，当NH₄⁺浓度> 0.5 mmol/L，其分泌IAA能力受到不同程度抑制。菌株2对NH₄⁺利用呈M型曲线。盆栽试验表明，菌株1、2显著提高小麦株高、地上部干质量，促进小麦氮、磷、钾吸收，提高了土壤速效养分含量。土壤脲酶活性增加了16.00%，48.15%，其中菌株2效果最佳。菌株1、2具有较高的固氮酶活性、较强的环境适应性，小麦盆栽接种效果良好，属于高效固氮耐盐菌株，可为新垦低产盐碱农田的培肥使用，并可为中高产盐碱农田优化施肥结构提供技术支撑。

为了研究不同生育期水分亏缺对膜下滴灌辣椒生长、产量和水分利用效率的影响，在辣椒苗期和开花坐果期对辣椒均分别进行轻度（65%~75% Field capacity，FC）和中度（55%~65% FC）水分调亏，在盛果期和后果期进行轻度水分调亏，以全生育期充分供水处理（75%～85% FC）为对照。同时构建辣椒Jensen模型水分生产函数并求解。研究结果表明，对照处理辣椒青果总产量最大，为36 203.90 kg/hm²，苗期轻度和中度水分调亏以及后果期轻度水分调亏对辣椒青果总产量无显著影响（P>0.05），其余水分调亏处理辣椒总产量比对照显著减少10.45%~13.32%。盛果期轻度水分调亏和后果期轻度水分调亏使水分调亏时段的辣椒青果含水率分别比对照显著降低5.75，5.83个百分点（P<0.05）。各水分处理辣椒灌溉水利用效率（IWUE）和水分利用效率（WUE）相差不大，苗期中度水分调亏以及后果期轻度水分调亏处理的辣椒WUE分别比CK显著增加11.63%和9.41%。由求解得的Jensen辣椒水分生产函数可知，辣椒开花坐果期水分敏感指数最大，为0.517。因此，开花坐果期是辣椒的需水临界期，此生育期缺水对辣椒产量影响较大，为保证辣椒高产，应充分供水（75%~85% FC）。

为解决东北黑土耕作深度不够，造成耕层土壤物理性状破坏的问题，以深翻（DN）为对照，研究免耕（NN）、旋耕（RN）、深松（SN）处理下土壤水分、温度、紧实度变化及其对玉米苗期生长的影响。结果表明，0～22.5 cm土壤紧实度急剧增加，2016年NN土壤紧实度最大增幅为314.6 kPa，SN最大降幅为220.8 kPa；2017年NN最大增幅为489.3 kPa，SN最大降幅为197.3 kPa。在2016年，耕层（0～20 cm）储水量为DN > RN > NN > SN，SN比DN降低0.085个百分点；在2017年，NN处理耕层（0～20 cm）储水量比DN增加0.036个百分点，SN与DN相比降低0.066个百分点。与DN相比，NN降低表层土温，2016年降幅为0.7℃，2017年降幅为1.5℃。SN促进玉米根系生长发育，2016年SN处理根长度、根体积、根表面积、根干质量均呈现增加趋势，与DN相比分别增加4.54%，19.21%，18.57%，14.12%，2017年SN与DN相比根长和根干质量增加量为0.58 cm和0.40 g。2016年数据线性分析表明，玉米苗期根长与水分呈负线性关系，玉米苗期干物质重与紧实度呈负线性关系，与土温呈正线性关系，紧实度对玉米苗期干物质形成线性相关性强，且影响较大。综上所述，SN降低土壤紧实度，促进玉米苗期干物质积累，有利于保持产量；NN提高紧实度，降低温度，不利于玉米苗期干物质积累和产量形成。

为了探究不同水肥耦合对夏玉米根系形态及产量的影响，采用“3414”最优回归设计试验方案，分析了各处理的根系形态以及产量构成因素的变化，并对产量进行相关分析及模型建立预测。结果表明，W₃N₂C₂处理的总根长、总根表面积、总根体积都是最大，分别是W₀N₀C₀的2.89，2.41，2.68倍，且都呈显著性差异。W₃N₂C₂处理的穗行数、行粒数、穗长、百粒质量等指标分别是W₀N₀C₀的1.31，1.19，1.22，1.62倍，各产量因素与产量的相关性都达到了显著水平。对玉米产量影响最大的是灌溉量，其次是施碳量，施氮量最小。W₃N₂C₂相比W₀N₀C₀产量提高了72.39%，当氮、有机肥分别处于N₂、C₂水平时，灌水能使玉米产量提高19.78%～48.46%，在灌水量、有机肥处于W₂、C₂水平时，施氮能使玉米产量提高6.59%~15.68%，在灌溉量、氮肥分别处于W₂、N₂水平时，施有机肥能使产量提高4.99%~9.67%。有机肥能够促进土壤团粒结构的形成，增强土壤的保肥保水能力，改良土壤条件，在低水条件下，增施有机肥及氮肥可以增强土壤的保水能力，提高水分和养分的利用率，以达到减少水肥浪费、提高玉米产量的目的。研究表明，在缺水条件下合适的水肥配比利于作物生长，对提高产量具有重要作用，在本试验的设计范围内，产量的三元二次回归方程为Y=6 723.94+1 589.98X₁+470.79X₂+182.50X₃-194.23X₁²-74.70X₂²-78.66X₃²+42.12X₁X₂+98.28X₁X₃+89.39X₂X₃，在相对含水量70%，施氮量225 kg/hm²、施碳量2 700 kg/hm²时，得到最大产量，为12 393.69 kg/hm²。