为了研究拟南芥核酸酶AtCaN2基因在植物生长发育过程中的作用与功能，从拟南芥中克隆了核酸酶AtCaN2基因，并对该基因进行生物信息学分析，亚细胞定位分析，蛋白质诱导、表达、纯化及功能研究。结果表明，AtCaN2蛋白等电点为8.45，化学式为C₁₁₁₆H₁₇₈₈N₃₁₀O₃₃₅S₃，共含有3 552个原子数，为亲水性蛋白；AtCaN2与十字花科亚麻荠的同源性较高，同源性为87.89%，与谷子、高粱和玉米的同源性较低，同源性分别是56.42%，57.35%，56.47%，且在氨基酸序列中间具有高度保守的D-X-D序列；同时进化树分析显示AtCaN2与十字花科亚麻荠的亲缘性最近，与谷子、玉米等禾本科植物的亲缘性比较远，这些结果同氨基酸序列比对的结果一致；亚细胞定位结果显示其定位于细胞质，与预测结果相符；蛋白质诱导和纯化得到大小约为35 ku的His-AtCaN2融合蛋白；Western Blot分析显示，诱导表达的融合蛋白正确翻译表达，且没有出现结构上的断裂或者降解的情况；小量诱导和大量诱导均有点突变后的His-AtCaN2（M）融合蛋白表达，且纯化后得到了点突变His-AtCaN2（M）较单一的条带；蛋白酶活性分析表明，His-AtCaN2融合蛋白对核酸底物具有降解能力，表现出较高的活性，而His-AtCaN2（M）点突变融合蛋白对核酸底物没有降解能力，底物基本上未降解。研究结果可以为下一步在植物体内研究AtCaN2基因的相关机理作用提供基础。

为了探明我国玉米主要推广品种郑单958、先玉335花粒期高温胁迫下基因表达及代谢物差异，挖掘玉米响应高温胁迫的关键基因及代谢物，利用Illumina HiSeq^TM 2500高通量测序技术分别对郑单958、先玉335高温胁迫7，14 d的穗位叶及对照叶进行高通量转录组测序，利用广泛靶向代谢组测序技术对样品进行高通量代谢物测序。转录组测序共获得214.81 Gb干净序列。郑单958高温胁迫7 d后检测到49个差异表达基因，其中24个为上调基因。继续高温胁迫14 d共检测到306个差异表达基因，其中130个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中检测到1 462个差异表达基因，其中647个为上调基因。先玉335高温胁迫7 d后共检测到381个差异表达基因，164个上调基因。继续高温胁迫14 d后共检测到299个差异表达基因，226个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中共检测到2 481个差异表达基因，其中1 275个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫7 d后对比组中检测到6 646个差异表达基因，其中3 253个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫14 d对比组中检测到5 958个差异表达基因，其中3 110个上调基因。代谢物测序共检测到654个代谢物，郑单958高温胁迫7 d后共检测出28个差异代谢物，共注释到5个代谢通路中。高温胁迫14 d后共检测出54个差异代谢物，共注释到13个代谢通路中，其中9个差异代谢物呈上调表达。先玉335高温胁迫7 d后检测出98个差异代谢物，共注释到24个代谢通路中，其中43个差异代谢物呈上调表达。先玉335高温胁迫14 d后共检测出38个差异代谢物，共注释到13个代谢通路中，其中14个上调表达。郑单958高温胁迫7 d与先玉335高温胁迫7 d对比组共检测出144个差异代谢物，共注释到36个代谢通路中，其中81个差异代谢物呈上调表达。郑单958高温胁迫14 d与先玉335高温胁迫14 d对比组共检测出158个差异代谢物，共注释到40个代谢通路中，其中81个差异代谢物呈上调表达。

分析谷子成花素基因（Hd3a）在不同光周期条件下的表达规律，旨在揭示成花素基因在光周期调控谷子开花过程中扮演的角色。首先利用生物信息学方法获得位于谷子4号染色体的成花素基因序列（Seita.4G067600），命名为SiHd3a，然后根据基因序列设计1对特异引物，提取谷子农家种黄毛谷总RNA，利用RT-PCR技术克隆得到黄毛谷SiHd3a基因cDNA序列，其长度为792 bp，包含一个537 bp的CDS区，编码178个氨基酸；预测SiHd3a蛋白的分子质量为19.74 ku，等电点为6.82，初步判断其为亲水蛋白；蛋白质的二级结构中无规则卷曲所占比例最高（43.26%），其次为延伸链（β-折叠，29.21%）、α螺旋（16.29%）、β转角（11.24%）；亚细胞定位分析发现，SiHd3a蛋白定位在细胞质和细胞间质；基于Hd3a蛋白序列进化分析发现，谷子与野生黍、玉米、高粱之间的亲缘关系比较近，聚在一组，而与水稻亲缘关系较远。半定量PCR发现， SiHd3a基因在短日照条件下表现为昼夜节律性表达，在早晨6：00、中午12：00各有1个表达峰，而在长日照条件下基因24 h内表现稳定表达水平。推测谷子SiHd3a基因长、短日照条件下昼夜表达模式的差异是导致其光周期敏感性的可能原因。

为了探究GhNAC201在棉花色素腺体发育中的作用，应用RT-PCR的方法克隆了有腺体棉花中棉所12中GhNAC201基因的编码区序列，并进行生物信息学分析。利用荧光定量PCR对有腺体和无腺体棉花材料不同生育时期、不同组织部位和不同激素处理下GhNAC201基因的表达情况进行分析。结果显示， GhNAC201编码区为948 bp，编码315个氨基酸。GhNAC201蛋白分子量为36.8 ku，理论pI 5.97，二级结构预测存在27.94%的α-螺旋、5.40%的β-转角、18.10%的延伸链和48.57%的无规则卷曲。三维结构预测表明，GhNAC201的26-190氨基酸与水稻胁迫应答NAC1蛋白序列高度匹配，模型维度为X：55.229Å，Y：36.150Å，Z：46.112Å。GhNAC201在30-163氨基酸处存在1个NAM结构域，预测有5个苏氨酸、6个丝氨酸和4个酪氨酸磷酸化位点位于NAM结构域内。亚细胞定位预测GhNAC201可能位于分泌通路或除线粒体、叶绿体之外的其他亚细胞结构。不同物种中GhNAC201同源蛋白序列的相似性较高，存在5个高度保守的基序。GhNAC201与亚洲棉、雷蒙德氏棉中的同源蛋白的基序组成模式完全一致。GhNAC201基因在中棉所12各组织部位的表达量均极显著高于显性和隐性无腺体棉，且受ABA、BR、GA和MeJA诱导极显著上调表达，基因的时空表达模式与腺体密度的时空分布规律也趋于一致。综上所述， GhNAC201与棉花色素腺体发育密切相关，可能通过ABA、BR、GA和JA通路调控腺体发育或棉酚代谢。

为了探明梭梭应对干旱胁迫和水分刺激的分子调控机理，利用高通量测序技术对正常浇水（对照，CK）、干旱胁迫组（轻度干旱胁迫组，LWS；中度干旱胁迫组，MWS；重度干旱胁迫组，SWS）和复水组（RSWS）梭梭的转录组和转录因子表达谱进行分析。结果表明：数据经de novo拼接共获得74 641条非冗余Unigene，N50长度1 537 bp，对转录组数据比对、注释后共检测到56个转录因子家族、1 307个转录因子编码基因。与对照组相比，干旱胁迫组和复水组中的差异表达基因均以下调表达方式为主，其中，AP2-EREBP、MYB、bHLH、WRKY、NAC、ABI3VP1家族基因在各胁迫组中均表达且表达数较多。复水组中偏向通过增加AP2-EREBP、WRKY和NAC家族上调编码基因数量来实现梭梭幼苗对水分刺激的应答调节；而干旱组更偏向下调AP2-EREBP和bHLH的编码基因数量来实现幼苗对干旱胁迫的响应。干旱组和复水组测序结果的表达量（FPKM）与用荧光定量PCR法得到的基因表达量之间的相关性分别为0.947 8（P<0.01），0.967 2（P<0.01），结果证实了2种处理产生的差异表达基因数据的有效性。综合而言，AP2-EREBP、MYB和bHLH转录因子家族成员对梭梭干旱胁迫具有正负调控的作用。

建立一种高效安全的基因定点编辑体系，为研究植物的光合作用途径以及生理代谢过程提供理想材料。针对拟南芥靶基因ALB3设计2个sgRNA，引导Cas9蛋白识别PAM位点，从而实现ALB3基因的大片段敲除；将荧光筛选标记基因mCherry组装到CRISPR/Cas9载体中，构建一种带有荧光筛选标记的CRISPR/Cas9载体；利用农杆菌转化法转化拟南芥，对其后代进行筛选验证，在倒置荧光显微镜下挑选便可获得Cas9-Free的纯合突变种子。测序结果表明，含有可视化筛选标记基因的拟南芥ALB3基因编辑载体序列与预期一致，由此证明载体构建成功；通过倒置荧光显微镜观察，发现阳性转化拟南芥T₀种子含有红色荧光标记，表观观测以及分子鉴定表明T₁植株得到纯合突变后代，条带大小小于野生型，白化突变性状明显。挑选T₁不含荧光的种子进行培育得到的T₂植株，经分子鉴定发现已成功实现Cas9-Free且植株白化。本研究成功构建了一种带有荧光筛选标记且可实现拟南芥ALB3基因敲除的CRISPR/Cas9载体，并获得Cas9-Free的纯合突变植株，为拟南芥基因高效编辑载体的构建以及Cas9-Free基因编辑后代的获得提供了借鉴与参考。

为了进一步了解玉米ZmERD基因，基于旱胁迫转录组数据，筛选出5个ZmERD基因。将这些基因编码的蛋白质与拟南芥16个ERD蛋白进行进化分析发现， GRMZM2G181206和GRMZM2G128641基因编码的蛋白质分别与AT4G02900和AT1G32090基因编码的蛋白质同源性较高。时空表达分析发现， GRMZM2G109201、GRMZM2G181206和GRMZM2G12864基因属于组成型表达， GRMZM2G134192基因属于特异型表达，只在花药中高表达。属于ERD6亚家族的GRMZM2G109201基因在旱敏感型（B73）和抗旱型（郑58）自交系中均表达，且郑58中表达量显著高于B73；随着旱胁迫时间的延长， GRMZM2G109201基因在B73中表达量差异不显著，但在郑58中表达量升高幅度达到显著水平。亚细胞定位显示， GRMZM2G109201基因编码的ZmERD6蛋白定位于质膜。推测GRMZM2G109201基因参与旱胁迫，且被正向诱导。

为了对葡萄HXK基因家族进行鉴定和表达分析，利用拟南芥和玉米的HXK （Hexokinase）基因注册序列，从葡萄全基因组中鉴定得到HXK基因4个，并命名为VvHXK1、VvHXK2、VvHXK3和VvHXK4，对其进行生物信息学分析。蛋白质理化性质分析结果表明，每个基因编码的氨基酸个数分布在412-524 aa，VvHXK4是碱性蛋白，其余3个均为酸性蛋白；亚细胞定位分析表明，4个VvHXK基因都在细胞质中表达，且VvHXK4主要定位于叶绿体，而VvHXK2也存在于线粒体和细胞核中；蛋白质的二级结构预测表明，4个VvHXK基因编码的蛋白主要以α-螺旋为主；外显子结构分析表明，除VvHXK1含10个外显子外，其余3个都有9个外显子，说明VvHXK基因比较保守；启动子顺式作用元件分析表明，4个VvHXK基因均含有ABA响应元件和MYB及WRKY转录因子的结合区域，而VvHXK4中没有发现低温响应元件；系统进化树分析表明， VvHXK1与拟南芥AtHXK1的同源关系最近，推测其不仅具有调节生长发育，影响根系的生长等功能，而且具有加速衰老的作用。VvHXK2与马铃薯StHXK1的同源关系最近，推测其具有使叶绿体中的葡萄糖磷酸化活性升高的功能。VvHXK3与马铃薯StHXKRP1的同源关系最近，可能具有诱导离体叶片中糖表达的作用。VvHXK4与菠菜SoHXK1的同源关系最近。荧光定量分析表明， VvHXK2、VvHXK3和VvHXK4均在20 g/L的葡萄糖处理下相对表达量最高，即其对葡萄糖磷酸化最显著，在果糖和蔗糖的处理下表达量较低。

积极发掘新的玉米矮秆资源并进行研究和利用，有利于玉米矮化育种。对比研究了矮秆突变体K125d和同源自交系K211之间的形态差异，通过与7个不同株高自交系配制正反交F₁，回交B₁、B₂和自交F₂群体，分析突变体K125d矮秆性状的遗传模式，其矮秆基因定位用BSA-SSR标记法。结果表明，与K211相比，K125d的生育期极显著增长，株高极显著降低；叶片重叠密集，叶数和叶宽极显著增加，叶片夹角极显著降低。所有群体在2个不同生态点试验结果一致，正反交F₁均为高秆；7个B₁群体和F₂群体株高分离比例分别符合1 ∶ 1和3 ∶ 1；除K123d外，6个B₂群体均为高秆，表明突变体K125d的株高由1对隐性细胞核基因控制，暂命名为d125。以（K125d×K236） F₂为定位群体，将基因d125定位于1号染色体SSR标记umc2569和umc1278之间，其距离为6.6，5.1 cM。以br2基因模型GRMZM2G315375克隆d125发现， d125在模型第1 651个碱基处有一个9 bp片段插入，在第6 438碱基处有一个232 bp片段缺失，缺失导致移码突变，造成功能位点缺失可能是导致转运功能丧失的主要原因。

为探究土壤酸化胁迫对不同花生品种幼苗生长发育及生理特性的影响，盆栽条件下，在酸化土壤（pH值3.5）及正常土壤（pH值6.0，对照）上，比较了15个花生品种幼苗的根系形态、叶片光合特性及干物质质量等指标的差异。结果表明：酸胁迫条件下多数品种总根长及根表面积下降，较对照平均降低34.28%和15.17%，其中对直径0~1 mm根系影响最大；不同品种根体积对酸胁迫的响应差异较大，但酸胁迫处理总根体积平均值与对照差异不显著。酸胁迫降低了所有品种单株叶面积，胁迫处理叶面积平均较对照降低45.92%，而且增加了品种间差异，但对叶片叶绿素含量和净光合速率影响较小。酸胁迫抑制了花生幼苗干物质累积，其中胁迫处理叶、茎和根平均值较对照分别降低37.43%，28.74%，20.75%，变异系数较对照分别增加7.10，13.02，11.30百分点。不同品种耐酸系数（酸胁迫下整株干物质质量/对照条件下整株干物质质量）变幅为0.353~0.908，按照耐酸系数，将供试品种分成耐酸型、中间型及酸敏感型三类，其中冀花8号和仲恺花10 2个品种为耐酸型。研究结果可为耐酸花生品种选育及酸化土壤花生高产栽培提供依据。

为了研究不同浓度镉胁迫对不同薄皮甜瓜品种幼苗生长和生理特性的影响，在前期试验的基础上，采用水培方法，以薄皮甜瓜品种X-T-G （相对高积累品种）和IVF-28（相对低积累品种）为材料，通过设置0，30，60，100 mg/L 4种不同镉浓度，研究不同镉胁迫浓度下X-T-G和IVF-28薄皮甜瓜品种地上部、根系生长和生理生化指标的变化。结果表明：X-T-G和IVF-28的株高、茎粗、总根长、根表面积、根体积、根尖数、分形维数均随镉胁迫处理的浓度增加而减小，其中X-T-G降幅与IVF-28相比较低。随着镉胁迫处理浓度的增加，2个供试的薄皮甜瓜品种的生理也发生了改变，其中SOD、MDA和H₂O₂含量均随镉胁迫处理浓度的升高而增大，POD活性和GSH含量在60 mg/L CdCl₂处理时达到最大，而CAT活性和PRO含量在30 mg/L CdCl₂处理时达到最大，其中X-T-G的生理生化指标高于IVF-28。综上可知，薄皮甜瓜品种X-T-G幼苗在镉胁迫下，幼苗对镉胁迫的耐受性高于IVF-28。

为探明增密对玉米花丝受精结实能力及衰老进程的影响，以登海605（DH605）和郑单958（ZD958）为材料，比较研究了两个密度（52 500，112 500株/hm²）下玉米果穗花丝受精结实能力及衰老动态。结果表明：增密使花丝生长速率降低，吐出苞叶的时间延迟，整个果穗的花丝可受精持续时间延长，但不影响花丝的衰老特性。与低密度相比，高密度下DH605和ZD958果穗花丝吐出苞叶的时间分别推迟3，1 d，可受精结实持续时间分别延长2 d和1～2 d。高密度下玉米果穗顶部花丝吐丝时间虽晚但仍然有正常受粉结实的潜力。利用分别套袋1～20 d每天统一授粉以及花丝衰老数据进行相关分析，发现果穗可受精花丝百分率与衰老花丝呈极显著相关关系（r²=0.964^***），说明延迟授粉造成的花丝受精结实能力降低主要是由于早吐丝花丝的衰老造成的。总之，增密对吐出苞叶后的花丝衰老时间影响不显著，但显著延长整个果穗花丝衰老时间。

为揭示不同类型青贮玉米各器官产量对于密度调控的响应规律，以粮饲兼用型品种冀承单3号及青贮专用型品种真金青贮31号为供试材料，设5个密度梯度，分别为45 000，60 000，75 000，90 000，97 500株/hm²，采用随机区组试验设计，进行了青贮玉米不同器官对全株饲用产量贡献率的比较研究。结果表明：冀承单3号全株产量主要贡献器官为籽粒，其次是茎秆和叶片；在45 000株/hm²及97 500株/hm²密度下，真金青贮31号全株产量主要贡献器官为叶片，其次为茎秆，再次为籽粒；而在75 000株/hm²密度下，真金青贮31号全株产量主要贡献器官为籽粒，其次为叶片，再次为茎秆。随着种植密度的增加，茎秆及叶片产量贡献率呈现先降后升变化趋势，苞叶、穗轴及籽粒呈现先升后降变化趋势；而茎秆及叶片含水率随着密度的增加呈现先升后降变化趋势，苞叶、穗轴及籽粒含水率随着密度增加呈现先降后升变化趋势。全株产量与鲜草器官产量呈正相关关系，与籽粒器官产量呈负相关关系，各器官产量均与其含水量呈负相关关系。从全株青贮产量最高角度，推荐冀承单3号适宜种植密度90 000株/hm²，推荐真金青贮31号适宜种植密度75 000株/hm²。

为明确连续施氮对耕层土壤养分变化和肥料贡献率的影响，以辽北昌图2007-2016年的长期定位施肥试验为依托，从不同施氮水平和施氮方式两方面入手，共设置9个处理，研究长期连续施肥对耕层土壤养分变化及春玉米产量和肥料贡献率的影响。结果表明，氮肥在提高土壤有机质、全氮等养分方面受施氮量影响较大，而施氮量相同时与施肥方式无明显关系，长期连续不施氮肥使土壤有机质、全氮含量在维持原有水平下略有下降，增施氮肥后，无论哪种施肥方式，都可以增加土壤速效养分含量，有利于培肥地力。氮肥对玉米的增产作用已有研究，但是当化学肥料用量已经能够满足作物正常生长需要时，继续提高氮肥用量不能实现作物产量的持续增加，因此玉米高产应为中氮用量，10 a后肥料贡献率从高到低分别是N₂ > N₃ > N_常 > N₁，与10 a平均结果相一致。因此，氮肥是影响春玉米耕层土壤养分变化的重要元素，缺氮使土壤养分贮量和供应能力随种植年限的延续而下降，适量氮肥与磷钾配施可使耕层土壤有效养分维持平稳增加。本试验区域内推荐氮肥用量为241.5 kg/hm²，拔节中期追施一次的农田操作方式即可达到维持土壤较高肥力水平和粮食增产的和谐关系。

为了探究土壤改良剂对水稻产量和氮肥利用的影响，为中稻-再生稻增产与肥料高效利用以及稻田次生障碍阻控提供理论支撑。以准两优608（2016年）和晶两优华占（2017年）为试验材料，设施用过氧化钙（CaO₂）、施用生物石灰（Bi-CaO）、施用硅肥（SiO₂）、常规施肥（NPK）和不施肥（NF）5个处理。分别测定了水稻产量和氮肥利用相关的指标。结果表明，施用土壤改良剂显著增加中稻-再生稻系统产量，与常规施肥（NPK）相比较头季产量增幅达7.37%~17.78%，再生季可增产493.3~982.2 kg/hm²。施用土壤改良剂显著提高中稻-再生稻有效穗数与头季结实率和穗粒数，且显著增强其各生育期干物质积累。土壤改良剂显著提高中稻-再生稻植株氮素吸收与积累，且后期以施用过氧化钙（CaO₂）效果最佳。施用土壤改良剂显著促进中稻-再生稻系统氮肥高效利用，与NPK相比较施用改良剂处理氮肥偏生产力（NPFP）、肥料氮贡献率（NCT）、氮肥农学利用率（AE_N）和氮素回收率（RE_N）均显著增加，其中NPFP和AE_N分别增加了2.92~7.53 kg/kg，4.76~7.53 kg/kg，NCT和RE_N分别增加6.32~9.65，34.40~46.11百分点；施用土壤改良剂显著降低了中稻-再生稻系统土壤氮素依存率（SNDR）及氮肥生理利用率（PE_N）。研究结果表明，施用土壤改良剂可显著促进中稻-再生稻增产与氮肥高效利用，综合水稻产量与氮肥利用表现，施用过氧化钙（CaO₂）对中稻-再生稻促进作用最佳，其次是施用硅肥（SiO₂），均优于施用生物石灰（Bi-CaO）处理。

为探讨氮肥用量和栽插密度与鲜食型甘薯产量、品质及淀粉糊化特性的关系，以徐薯32和徐紫薯5号为试验材料，设置3个施氮量（N）水平和5个密度（D）水平，于2017，2018年进行了田间试验。结果表明：两品种的薯块产量随施氮量的增加呈下降趋势，随密度的增加呈先下降后上升趋势，总体上在N0（0 kg/hm²）和D1（43 785株/hm²）水平下薯块产量最高。施氮使2个甘薯品种的干物质率降低，而显著增加了蛋白质含量；随栽插密度的增加，干物质率、淀粉和蛋白质含量总体上呈先升高后降低的趋势，还原糖含量总体呈下降趋势，而可溶性糖含量呈波动变化，均在D3水平下最低。施氮总体上使两品种块根的淀粉最高黏度、最低黏度和崩解值明显降低，消减值均明显升高，造成蒸煮食味品质的下降；两品种的最高黏度、最低黏度、崩解值和最终黏度值均随着密度的增加呈波动变化，徐薯32在D3水平下最大，而徐紫薯5号在D2水平下最高；施氮量和栽插密度对甘薯淀粉RVA谱的影响存在品种间和特性间的差异。综合本试验结果，在土壤肥力较高的地块大量施氮使甘薯产量下降，并降低了薯块营养品质和食味品质；在43 785株/hm²的密度水平下薯块产量最高，但适当增加密度有利于营养品质和蒸煮食味品质的提高。

为明确大白菜主产区主推品种对氮素响应的特征及基因型差异，筛选氮高效大白菜种质资源，探讨大白菜氮效率及氮敏感度的评价指标，以我国栽培面积和生产供应数量最大的蔬菜作物大白菜为研究对象，以目前主产区主推的68份代表性品种为试验材料，采用田间试验方法，于成熟期对开展度、株高、毛质量、外叶数、球质量、球高、球宽、球叶数、最大叶长、最大叶宽、中肋长、中肋宽、中肋厚、中心柱长和中心柱宽共15个在生产中关注的重要农艺性状及含氮量、氮农学利用效率和氮响应度3个氮效率性状在2种氮素水平（正常供氮，N：270 kg/hm²；低氮，N：54 kg/hm²）进行了详细调查、计算和分析，对各性状在2种氮水平下的相对值进行了计算，并对大白菜氮效率类型和氮敏感度进行了评价和划分。结果表明，除外叶数和中心柱长之外，其他13个农艺性状在2种供氮水平下均存在极显著差异，氮水平对大白菜重量性状的影响最大，对抽薹性相关的性状影响最小，大白菜的含氮量和氮农学利用效率在不同氮水平下也存在显著差异；各农艺性状在相同氮处理条件下均存在极显著的基因型差异，其中中心柱长在品种间变异系数最大；含氮量、氮农学利用效率和氮响应度也存在显著的基因型差异，其中氮响应度的变异系数最大；根据2种供氮水平下的产量，将供试大白菜品种分为4种氮效率类型，即双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型；根据相对产量和氮响应度，将68份大白菜品种分为4种氮敏感型，即氮不敏感型、氮低度敏感型、氮中度敏感型和氮高度敏感型。综合2种评价标准，可更清楚了解不同大白菜品种的氮素响应特征，为进一步研究大白菜氮高效利用的分子机制及选育氮高效大白菜新品种奠定基础。

为探究化肥氮钾减施配合紫云英秸秆还田对双季稻产量与光合特性的影响。通过田间小区试验，以常规化肥处理（100%化肥）为对照，研究紫云英协同晚稻秸秆还田下早稻减施20%，30%，40%化肥氮和同时减施40%化肥钾对双季稻产量、幼穗分化期倒三叶叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）、叶绿素含量（SPAD）及早晚稻收获期土壤理化性质的影响。结果表明：不同氮肥减施比例下紫云英协同晚稻秸秆还田均能增强水稻光合作用，提高土壤肥力，增加水稻年产量，且以减施30%化肥氮、40%化肥钾处理（T4）效果较好。与常规施肥处理相比，T4的水稻年产量增加4.5%，早稻稻谷增产6.8%，倒三叶叶片Pn、Gs、Tr和SPAD值分别降低7.8%，23.9%，21.0%，9.5%，Ci提高19.5%；其晚稻稻谷增产2.0%，倒三叶叶片Pn、Gs、Tr和SPAD值分别提高27.0%，55.3%，14.8%，13.4%，Ci降低1.6%；早晚稻收获期土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量均有提高。研究结果，对指导双季稻田紫云英协同晚稻秸秆还田下化肥氮钾减施、水稻增产和地力提升有重要意义。

为了探讨生物炭施用量在不同浇水条件下对冬小麦的增产效果，2015-2017年通过大田试验设置0（B0，CK），20（B20），40（B40），60（B60） t/hm²共4个生物炭施用量和不浇水（W0）、浇越冬水（W1）2个浇水处理，研究了生物炭施用量在不同浇水条件下对土壤含水量、土壤温度、土壤容重、冬小麦产量及构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明，不浇水条件下，小麦产量及水分利用效率随生物炭施用量增加先增加后减少，当生物炭施用量为40 t/hm²时产量和水分利用效率均最高，比B0（CK）处理分别增加8.0%和8.2%；浇水条件下，小麦产量和水分利用效率随生物炭施用量增加而增加，B40和B60处理比B0（CK）分别增加7.4%，12.2%和8.0%，16.3%。不浇水条件下，当土壤含水量低于15%时，B60和B40处理下土壤水分含量低于其他处理；浇水条件下，施用生物炭可增加土壤水分含量，施用生物炭增加土壤贮水量、减少小麦生育期耗水量、降低土壤容重，浇水比不浇水增加容重降低幅度。不浇水条件下，生物炭明显提高返青期前土壤日平均温度，浇水使生物炭对土壤温度的作用相反。返青期后，不浇水条件下土壤日平均地温在各处理间差异不大，浇水条件下表现为日均地温较低时高，较高时低的现象。综合而言，适宜生物炭添加量可以增加旱区土壤水分含量，提高小麦产量和水分利用效率。

为研究种植模式（马铃薯燕麦间作）和施氮水平对马铃薯农艺性状及产量方面的影响，进行3种种植模式（马铃薯单作、燕麦单作和马铃薯燕麦间作）和4个施氮水平（0，75，150，225 kg/hm²）的裂区试验设计，旨在揭示种植模式和施氮量对马铃薯农艺性状及产量的影响规律以及种植模式和施氮对马铃薯农艺性状和产量的贡献程度，为进一步深入研究间作系统中氮素的运移提供一定的理论基础。研究结果表明，同一种植模式下，各施氮处理马铃薯株高、茎粗、干物质积累速率和叶绿素含量（SPAD）均随着生育时期的推进呈现先上升后降低的趋势，且表现为施氮作用的影响要高于种植模式。施氮处理下马铃薯产量均高于不施氮处理，间作增加幅度大于单作，施氮对产量的贡献程度要大于间作，与对照相比，单作施氮处理产量分别增加1.73%，10.29%，3.97%；间作施氮处理产量分别增加8.68%，31.23%，15.33%；施氮水平与间作种植模式交互作用下，马铃薯产量差异显著（P<0.05），不施氮间作产量低于单作，可能是由于两者间的种间竞争作用所致。不同施氮水平下，间作系统的土地当量比（LER）均大于1，间作优势明显，马铃薯燕麦间作的种间竞争力均小于0，燕麦的竞争能力强于马铃薯。马铃薯产量与每穴块数、每穴薯质量和大薯数呈正相关。综上，种植模式和施氮水平对马铃薯农艺性状和产量都有影响，并且施氮贡献效果要优于种植模式。

为了探究4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯的除草作用方式，在前期蛋白组学研究结果的基础之上，对4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯的潜在除草靶标基因进行筛选。利用实时定量PCR （RT-qPCR）技术，测定茎叶喷施质量浓度为1 000 mg/L的4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯0，15，30，45 min后，拟南芥野生型株系和6种T-DNA插入株系的拟南芥中AT2G43030和AT1G66240基因的相对表达量，并比较拟南芥野生型株系和6种T-DNA插入株系的受损程度，分析AT2G43030和AT1G66240基因在4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯除草过程中的作用。结果表明：相比野生型拟南芥株系而言， AT2G43030和AT1G66240基因的6种T-DNA插入纯合株系对4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯更为敏感，茎叶喷施4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯24 h后不同T-DNA株系的叶片损伤程度相较野生型株系受损更为严重，证明AT2G43030和AT1G66240基因与拟南芥对4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯的防御系统有关，同时也说明4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯的除草作用机制与植株的光合作用和细胞膜功能有关。

为了确定北京菊花产区是否发生了番茄斑萎病毒病，了解该病毒北京分离物的序列变异情况，对该地区发生的TSWV进行了分子检测，并对该病毒编码的依赖RNA的RNA聚合酶（RDRP）、多糖蛋白（Gn-Gc）、运动蛋白（NSm）、外壳蛋白（N）、非结构蛋白（NSs）等5个基因进行了序列分析。结果表明，TSWV北京地区菊花分离物（Beijing-jh）的5个编码基因与国内各分离物的进化关系较远，与来自韩国和西班牙的分离物亲缘关系较近。相似性分析表明， N基因是最为保守的基因，核酸平均相似性为97.2%，蛋白为98.6%，RDRP的变异性最大，核酸平均相似性为95.4%，蛋白为96.8%，且Beijing-jh分离物的5个基因编码的氨基酸与来自西班牙分离物的相似性最大，初步表明，该分离物可能是由于贸易活动由国外传入我国。

为了检测和鉴定我国不同地区番茄上的病毒种类，2015-2018年，在不同蔬菜种植区采集431份番茄疑似感病样品。利用已报道侵染番茄的12种主要病毒的特异性引物对样品进行RT-PCR分子检测与鉴定，结果表明：TYLCV在番茄上普遍存在，检出率为65.20%；而ToCV、TMV、CMV、ToMV、TSWV和PVY侵染番茄相对较少，检出率分别为21.11%，20.19%，17.63%，15.31%，14.15%，11.37%；未检测到TICV、PVX、TYLCVNB和BBWV等病毒。通过对番茄病毒复合侵染现象进行分析发现，病毒复合侵染率达35.73%，其中2种病毒复合侵染现象最多，占复合侵染总比的52.60%；3种病毒复合侵染率占复合侵染总比27.92%；4种及5种病毒复合侵染率略低，分别占复合侵染总比0.65%和18.83%。通过对我国20个地区的番茄病毒进行检测，结果表明，在番茄上检出病毒种类最多的为北京地区，检测到7种病毒，其次是山东地区，检测到5种病毒；河南、甘肃及宁夏地区检测到4种病毒；西藏、河北、浙江、陕西、海南地区检测到3种病毒；四川、天津、黑龙江、山西、内蒙古等检测到2种病毒；其他地区只检测到单一番茄病毒种类。同时根据TYLCV和TSWV部分基因序列构建系统发育树，结果表明，TYLCV北京分离物（MK336782）与中国湖南分离物的亲缘关系最近，TSWV河南分离物（MK318839）与山东分离物的亲缘关系最近。

长期集约化种植带来的连作障碍问题已成为限制设施蔬菜行业可持续发展的重要瓶颈，阐明设施蔬菜长期连作条件下的土壤障碍因子（类型）是发展形成高效连作障碍克服技术的前提。以豫北地区设施黄瓜连作生产系统为研究对象，通过采集具有不同黄瓜连作年限的土壤样品（1，5，10，15，20 a），应用Real-time PCR和高通量测序的手段，探讨了温室黄瓜连作对土壤真菌数量和群落结构的影响。结果表明，温室黄瓜连作显著改变了土壤真菌数量，随着连作年限延长真菌数量呈先增加后降低的趋势，且在连作10 a土壤中达到峰值。土壤真细比变化趋势与真菌数量一致。高通量测序分析进一步表明，黄瓜连作显著影响了真菌群落的β多样性而非α多样性。随着连作年限延长，真菌群落中独有的OTU数量逐渐减少。子囊菌门（Ascomycota）是门水平下连作土壤真菌群落的优势成员，但其平均相对丰度对黄瓜连作响应不敏感。在目水平，小囊菌目（Microascales）、盘菌目（Pezizales）、未分类子囊菌（Norank_p_Ascomycota）和粪壳菌目（Sordariales）是真菌群落优势成员；在属水平，假埃希氏菌属（Pseudallescheria）、Lasiobolidium、赭霉属（Ochroconis）和毛壳菌属（Chaetomium）是真菌群落优势成员。这些优势真菌目和属的平均相对丰度受温室黄瓜连作影响显著，且多数与土壤理化因子存在显著的线性相关关系。冗余分析证明，土壤硝态氮、速效钾和有机质含量是驱动温室黄瓜连作土壤真菌群落结构变化的主要因子。总的来看，温室黄瓜长期连作显著影响了土壤真菌数量和群落结构。

找到大豆与抗菌核病强关联的候选位点或候选基因，为抗病基因克隆和抗病分子标记开发提供借鉴，服务大豆抗菌核病育种。对126个加拿大大豆品种的基因组DNA用Ape k Ⅰ酶消化后Illumina Hiseq2000平台测序进行基因分型，供试的126个材料用棉垫接种核盘菌菌丝体进行表型鉴定。采用Structure 2.3.4、SPSS 20.0、TASSEL 5.0和PLINKv 1.07软件分别模拟群体遗传结构、二元主成分分析、邻接法聚类，进行SNP-phenotype和Haplotype-phenotype的关联分析（只考虑加性效应）。最小等位基因频率0.01过滤，得到30 125个SNPs。主成分及群体结构聚类结果中度一致，将126个供试材料划分为2个组群，Kappa聚类一致度检验K=0.44。邻接法（The neighbor-joining algorithm，NJ）聚为3个组群。α≤0.05时，在单个SNP-phenotype的关联研究中，最强关联在3号染色体物理位置34387780、34387823和34387841处（P值都为8.669E-7），可分别解释表型变异的17.80%，其次在20，1，4，17号染色体上。Haplotype-phenotype的关联分析中，最强关联在17号染色体物理位置5575883/5647814/5648648/5734897处（P值为1.038E-6），可解释表型变异的17.56%。200 kb范围内，3号染色体上的候选基因有Glma.03g129100、Glma.03g129200、Glma.03g129300、Glma.03g129500、Glma.03g129800、Glma.03g129900。17号染色体上为Glma.17g071300、Glma.17g072200、Glma.17g073300。

谷子叶色突变体是探究叶绿体发育机制和C4光能利用率的理想材料之一。为了研究谷子叶色突变的分子机制，从谷子主推品种长农35号的甲基磺酸乙酯（EMS）诱变库中筛选鉴定到一个苗期条纹叶突变体wsl2，通过表型鉴定、遗传背景检测和遗传分析，同时利用MutMap方法快速精细定位突变基因，并根据突变位点开发共分离分子标记等方面对该突变体进行研究。结果表明， wsl2在苗期表现为条纹叶表型，但从拔节期开始恢复为正常叶片表型； wsl2与野生型遗传背景相同且wsl2受一个隐性核基因控制；MutMap精细定位的关联区间内包含9个非同义突变基因，其中， Seita.9G561800是一个编码与叶绿体相关的PsbP蛋白基因，含有6个外显子和5个内含子，在第1外显子77 bp处发生G/T碱基突变，导致一个精氨酸（R）突变成亮氨酸（L）。根据突变碱基设计了dCAPS标记MRI498-1（Cac8 Ⅰ）和共分离标记MRI501-3，进一步验证了wsl2突变体的候选基因突变位点。研究鉴定了一个新的条纹叶突变体wsl2，对PsbP基因光合作用反应机制的进一步研究奠定了理论基础，丰富了谷子叶色突变体资源，同时验证了MutMap方法克隆谷子突变基因的有效性。

为了探究骨骼肌α肌动蛋白1（ACTA1）基因在肌肉和脂肪等6个组织中的甲基化状态及mRNA表达水平，以类乌齐牦牛、麦洼牦牛为研究对象，成功克隆了牦牛ACTA1基因启动子区序列，且采用重亚硫酸氢盐测序法（BSP）检测ACTA1基因启动子区甲基化模式，并通过实时荧光定量PCR检测ACTA1基因在臀大肌、心脏、肾脏、肺脏、肝脏和脂肪组织中的mRNA表达水平。结果显示，牦牛ACTA1基因转录起始位点上游及第一外显子区部分序列总长为1 028 bp；BSP法分析发现肌肉组织DNA甲基化水平最低，脂肪组织甲基化率最高，其中，类乌齐牦牛臀大肌、心脏、肾脏、肺脏、肝脏和脂肪的甲基化概率分别为6.25%，6.88%，20.00%，16.25%，26.25%，29.38%，麦洼牦牛臀大肌、心脏、肾脏、肺脏、肝脏和脂肪的甲基化概率分别为5.00%，7.50%，18.13%，20.00%，26.25%，28.75%； ACTA1基因mRNA表达量在肾脏、肺脏、肝脏和脂肪均极显著低于臀大肌（P<0.01），且显著低于心脏（P<0.05），类乌齐牦牛和麦洼牦牛心脏mRNA表达量具有显著性差异（P<0.05），类乌齐牦牛肺脏组织甲基化率显著低于麦洼牦牛（P<0.05），其他各组织甲基化率和mRNA表达量差异均不显著（P>0.05），各组织甲基化水平与ACTA1基因mRNA表达量呈极显著负相关（r=-0.797，P=0.002）。结果表明， ACTA1基因DNA甲基化模式对肌肉发育具有一定的调控作用，可为牦牛遗传育种表观遗传标记提供部分数据支持。

牦牛与普通牛的种间杂种犏牛雄性不育机理一直是畜牧科学研究的热点之一，对牦牛、犏牛睾丸组织特异表达基因的比对分析，可为犏牛雄性不育分子调控机制提供基因参考。通过对牦牛及杂种犏牛TB-RBP基因进行克隆，并利用实时荧光定量PCR技术对候选基因进行组织表达差异分析。结果表明，克隆获得牦牛TB-RBP基因CDS全序列873 bp，犏牛TB-RBP基因部分CDS区序列587 bp；系统进化树显示不同物种TB-RBP基因编码区序列高度保守，遗传相似性较高；蛋白功能预测TB-RBP蛋白属于Translin结合蛋白家族，对精子发生等生物过程具有重要调控作用。TB-RBP基因在犏牛和牦牛的睾丸组织中均有表达， TB-RBP基因的表达水平在牦牛与犏牛组间差异显著（0.01 < P < 0.05），牦牛显著高于犏牛。TB-RBP基因是精子正常发育的关键基因，而在犏牛睾丸组织中表达量较低，表明犏牛雄性不育与精子发生异常有关，为今后开展TB-RBP基因与犏牛雄性不育的相关分析以及基因定位、表达调控和牦牛分子育种奠定了理论基础。