为探讨小G蛋白在玉米盐胁迫响应中的作用，克隆玉米ZmRab7基因并对其生理功能进行初步分析。生物信息学分析表明，ZmRab7基因编码206个氨基酸，包含保守的G1-G5基序和C末端Cys位点；系统进化分析显示，玉米ZmRab7蛋白与同为单子叶植物的高粱SbRab7亲缘关系最近；ZmRab7蛋白在二级结构和三级结构上由4个α-螺旋和多个β-折叠、无规卷曲组成功能域，且与双子叶植物拟南芥AtRab7空间结构高度相似。进一步研究发现，ZmRab7主要在玉米的根及幼胚中表达；该基因启动子区含有4个GT1GMSCAM4和2个DRECRTCOREAT盐胁迫响应元件，高盐能够轻微抑制其表达；酵母生长试验证实，ZmRab7-pYES2转基因酵母表现出盐胁迫不耐受表型。这些结果说明，玉米ZmRab7基因编码1个响应盐胁迫的Rab类小G蛋白，为进一步详细阐明玉米中Rab类蛋白的生理功能奠定了基础。

研究大豆种子成熟蛋白PM40基因在不同逆境条件下及大豆各组织中的表达情况，并对其上游启动子序列进行生物信息学预测，为揭示PM40基因表达本质及其启动子的功能研究、利用提供理论依据。利用qRT-PCR方法，检测PM40基因在干旱、盐、低温、脱落酸条件下的表达；比较该基因在大豆根、茎、叶、花、30DAF、60DAF和90DAF中的表达；克隆PM40基因5'端上游启动子序列，并预测其含有的顺式作用元件。结果表明，PM40基因在干旱、低温和脱落酸处理不同时间下，与未处理相比，表达量均下降，在盐处理条件下，只有处理2 h时表达升高，其余处理时间基因表达下降，说明PM40基因受干旱、低温和脱落酸诱导表达下降，在盐诱导2 h时表达升高；PM40基因在大豆种子中的表达相对较高，尤其是60DAF和90DAF的种子中，相对于根的表达量为35.76，239.75倍；以大豆基因组DNA为模板，克隆PM40基因5'端上游启动子序列1 581 bp，生物信息学预测表明，PM40基因启动子序列中包含多种与种子高表达相关的顺式元件。推测大豆PM40基因启动子可能具有种子特异表达特性。

为探讨蓖麻肌动蛋白（Actin）基因（RcActin）是否可作为蓖麻基因表达研究中的内参基因。以蓖麻生长根为试验材料，根据GenBank中公布的RcActin全长cDNA序列（登录号：XM_002522148.3）设计合成特异性引物，经PCR扩增获得RcActin的编码序列（CDS），并将其插入原核表达载体pET32a（+）中。重组表达载体pET32a（+）-RcActin转化大肠杆菌BL21（DE3），IPTG诱导表达融合6个组氨酸标签的目的蛋白，表达蛋白经钴离子螯合磁珠纯化后，采用Western Blot验证，结果表明，pET32a（+）-RcActin可诱导表达分子量约为61.46 ku的融合蛋白His-RcActin。用纯化的His-RcActin免疫BALB/c小鼠，经细胞融合及筛选获得9株能分泌抗蓖麻RcActin蛋白质单克隆抗体（Monoclonal antibody，McAb）的杂交瘤细胞株。利用阳性杂交瘤细胞株刺激小鼠，取腹水，采用间接ELISA方法测定，结果表明，5株阳性单克隆细胞株腹水效价达到1：1 000 000及以上。用蛋白A/G亲和层析法纯化His-RcActin McAb；采用间接ELISA方法对纯化McAb的特异性进行测定，3株阳性细胞株能分泌针对RcActin的特异性McAb；通过抗体亚类鉴定试剂盒鉴定纯化McAb的亚型，结果表明，3株阳性细胞株分泌的McAb亚类均为IgG1。采用间接ELISA方法对3株阳性细胞株分泌McAb的稳定性进行鉴定，获得1株在体外传19代或液氮冻存4个月后、能稳定分泌McAb的阳性细胞株。采用Western Blot和间接ELISA方法对从该细胞株中纯化的McAb的特异性、效价进行验证，结果表明，获得的McAb具有针对RcActin的特异性且效价为1：512 000。以制备的McAb为一抗，利用Western Blot方法分析RcActin在正常水肥管理且时空一致条件下的蓖麻8个组织中的表达量，结果表明，蓖麻不同组织中RcActin的含量存在显著性差异（P<0.05）。RT-qPCR分析结果表明，蓖麻不同组织中RcActin mRNA也存在显著性差异（P<0.05）。通过Western Blot方法分析RcActin在不同浓度NaCl胁迫下盆栽蓖麻根系中的表达量；通过RT-qPCR对不同组织中RcActin mRNA表达量进行分析，结果表明，蓖麻不同组织中RcActin蛋白质和RcActin mRNA的表达量均存在显著性差异（P<0.05）。RcActin表达研究为蓖麻功能基因表达分析中内参基因的筛选提供了一定的理论依据。

大豆GmVE2基因是一种NAD（P）H脱氢酶，主要存在于高等植物叶绿体类囊体膜上，可参与氧化应激反应以及叶绿体PSⅠ电子循环传递。为了探究其功能，通过RT-PCR方法从东农50中克隆获得GmVE2基因的CDS全长序列。利用ExPASy-ProtParam等在线软件对GmVE2蛋白序列进行理化性质分析，预测结果表明，GmVE2基因编码区共编码167个氨基酸，分子式为C₉₀₄H₁₃₂₆N₂₀₈O₂₄₆S₁₀，分子质量为19.364 3 ku，总原子数为2 694，理论等电点（pI）为4.78，脂肪指数为87.01；蛋白正负电荷残基数分别为11和23；GmVE2蛋白的不稳定系数和GRAVY值分别为25.02和0.043，说明该蛋白是稳定的疏水性蛋白；蛋白存在跨膜结构、信号肽和磷酸化位点。将线性植物表达载体与目的片段进行连接，成功构建pCambia3300-GmVE2植物表达载体。通过qRT-PCR技术和高效液相色谱（HPLC）分别对动态籽粒及组织基因表达量和维生素E含量进行测定，结果表明，该基因表达量与生育期籽粒维生素E含量呈负相关（-0.951^*），且维生素E含量在绿色组织中显著高于其他组织。本研究对大豆基因GmVE2与维生素E含量的调控关系进行初步研究，为高大豆维生素E含量的大豆新品种选育提供理论和实践基础，为后期研究GmVE2基因功能提供科学依据。

PP2C是一大类重要的蛋白磷酸酶，广泛参与不同的逆境胁迫响应。为了解PP2C基因在干旱响应中的功能，以亚洲棉石系亚1号为材料，利用RT-PCR方法从中克隆了GaPP2C24基因，并对该基因进行了生物信息学分析，荧光定量PCR研究了其在亚洲棉不同组织和干旱胁迫下的表达情况。结果表明，GaPP2C24基因CDS序列全长为1 251 bp，编码416个氨基酸。序列同源比对发现，GaPP2C24与其他植物的PP2C氨基酸序列有较高的相似性，其中与可可树（EOY33930.1）、黄麻（OMO91132.1）的相似性分别为85%，84%。进化分析表明，GaPP2C24与同属锦葵目的黄麻聚在一支，亲缘关系最近，与可可树的亲缘关系次之。实时荧光定量PCR结果表明，GaPP2C24基因在子叶、下胚轴、胚根、叶、茎和根均有表达，且在茎中的表达量最高，根中次之。GaPP2C24受干旱胁迫的诱导表达，其在根和叶片中的相对表达量在处理1 h后最高，分别达到对照的53.9，6.9倍，推测该基因在棉花干旱响应中有重要作用。

谷子是具有抗旱、耐瘠、抗逆性强、适应性广等特点的C₄禾本科作物，发掘谷子高光效、逆境相关基因，旨在揭示谷子在光照和逆境胁迫下的基因表达特征。采用生物信息学方法，在谷子中鉴定出一个PPDK基因，命名为SiPPDK2；该基因位于谷子3号染色体，含有18个内含子，有3个转录本，原始转录本编码945个氨基酸。亚细胞定位预测结果显示，该基因位于叶绿体中。功能域分析和多序列比对发现，SiPPDK2蛋白与玉米、高粱和水稻PPDK蛋白的亲缘关系较近。Real-time PCR分析表明，PEG、ABA、盐和低温胁迫对苗期SiPPDK2基因表达有不同程度的诱导。进一步研究表明，SiPPDK2基因在拔节期、抽穗期和灌浆期均参与了对干旱和光照的胁迫响应，其中抽穗期和灌浆期在干旱条件下及拔节期和灌浆期在弱光条件下其表达量显著上调。顺式元件分析结果表明，在SiPPDK2启动子区域主要包括激素类应答、逆境应答、光应答以及其他类生长调控相关的顺式元件。结果推测，SiPPDK2基因可能参与了谷子对非生物逆境胁迫的响应。

为了明确小麦查尔酮合成酶（CHS）基因TaCHS的表达规律以及挖掘TaCHS的等位变异，克隆了小麦TaCHS基因，并对其序列特征、表达特性及其在不同品种之间的多态性进行了分析。生物信息学分析表明，TaCHS基因属于多基因家族，编码的蛋白质分子质量为43.15 ku，理论等电点为6.43，属于疏水稳定蛋白，定位于细胞质中。进化分析表明，小麦TaCHS蛋白与二穗短柄草亲缘关系最为密切。TaCHS基因在根、茎、叶、籽粒中均有表达，其中在茎中表达量最高；在灌浆期，籽粒中TaCHS的表达量呈现出先升高后下降再升高的变化趋势，且在花后14 d的表达量达到第一个峰值。通过对119份小麦品种的TaCHS序列分析，发现其在不同小麦品种间的保守性较强，共发现4种变异类型，TaCHS-A1a、TaCHS-A1b、TaCHS-A1c、TaCHS-A1d分别占85.72%，7.56%，3.36%，3.36%。综上，TaCHS-A1a类型为主要的变异类型，而不同小麦品种TaCHS基因在籽粒中的表达可能与类黄酮类物质积累有关。

为揭示结缕草LEA蛋白在植物逆境胁迫应答过程中的作用与功能，利用RT-PCR方法从日本结缕草Meyer中克隆得到一个lea基因，命名为Zjlea3，对其进行生物信息学分析。蛋白质理化性质分析结果表明：该基因编码产物包含177个氨基酸，预测分子质量为18.3 ku，理论等电点（pI）为5.63，为亲水性蛋白，含有9个特征性的11氨基酸基序，属于LEA蛋白中的第3组成员。聚类分析结果表明：Zjlea3蛋白与高粱、石茅等耐高温物种的同源蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR分析显示：在低温、干旱和高盐胁迫下，Zjlea3基因表达量均有上调，表达量峰值分别出现在72，24，72 h，其中受低温诱导上调幅度最大。转基因酵母抗逆性分析显示：转化Zjlea3基因的酵母细胞对冷冻、高盐和高渗胁迫的耐受能力显著提升。由此推测Zjlea3蛋白参与结缕草抵御低温、干旱和高盐等非生物胁迫的调控。

植物器官的大小调控是一个重要的生物学过程，直接影响农作物产量。目前对于植物器官大小调控的研究集中在转录调控、激素信号通路及蛋白质合成与修饰等多个水平和途径，但具体的分子机制并不是很清晰。李云海实验室前期研究发现了一个器官大小的关键调控基因UBIQUITIN SPECIFIC PROTEASE 15（UBP15）/SUPPRESSOR2 OF DA1（SOD2）。sod2-1突变体由于UBP15基因缺失导致器官变小。UBP15作为DA1的底物，其蛋白稳定性受DA1的调节，但其下游通路并不清楚。为了进一步了解UBP15调控器官大小的分子机制，通过EMS诱变筛选分离得到了sod2-1的抑制突变体sus40-1D。sus40-1D sod2-1突变体与sod2-1植株相比，子叶、花瓣和种子面积显著增大。遗传分析表明sus40-1D为显性突变。基因组重测序及连锁分析鉴定出2个与sus40-1D紧密连锁的候选基因：At1g05820和At1g08470。At1g05820的突变发生在内含子区域，而At1g08470的突变发生在外显子区。本研究发现了一个调控器官大小的突变体sus40-1D，对该突变体的进一步研究将有助于解析植物器官大小的调控机制。

为研究甘露醇浓度、酶解时间、离心力大小和不同外植体对原生质体产量和活力的影响，采用正交试验方案对甘蓝原生质体制备体系进行了优化，并建立了甘蓝原生质体的瞬时转化体系，同时利用该体系对甘蓝CRISPR/Cas9基因编辑系统进行了初步研究。结果表明：以下胚轴为材料，酶液组成为1%纤维素酶+0.5%离析酶+0.6 mol/L甘露醇+10 mmol/L MES+1 mmol/L CaCl₂+0.1% BSA+5 mmol/L β-巯基乙醇，26℃，60 r/min，黑暗酶解6 h后，用2 115 r/min离心5 min收集细胞，可获得高质量的原生质体，原生质体产量约为3.0×10⁶个/g，活力约为90.9%；另外，在20% PEG4000介导下，将带有绿色荧光蛋白的载体（PYBA 1132）分别转入从甘蓝下胚轴、子叶、叶球分离获得的原生质体中，在荧光显微镜下观察到GFP绿色荧光信号，转化效率分别为43%，35%，19%，表明下胚轴分离获得的原生质体最适于瞬时转化。同时以下胚轴分离获得的原生质体为受体，分别转化线粒体特异表达载体COX和质体特异表达载体969，也观察到了荧光信号，成功建立了甘蓝原生质体瞬时转化体系，为甘蓝功能基因定位与功能分析提供了技术平台。最后，利用该体系对CRISPR/Cas9基因编辑载体（PBSE401-BoPDS）中sgRNA的靶向编辑能力进行了检测，结果显示，靶点1和靶点2附近的序列中有碱基替换和插入，表明该体系能够应用于甘蓝瞬时基因编辑，为甘蓝基因功能研究以及新种质的创制建立了重要的技术平台。

为探明大豆产量与株高、主茎节数、单株荚数、单株粒数、百粒质量等产量构成因素间的相关性，定位控制这些性状的QTL进而提高大豆产量，以4个产量相关性状差异较大的大豆亲本配制双交组合（垦丰14×垦丰15）×（黑农48×垦丰19）衍生的包含160个株系的四向重组自交系群体（FW-RIL）为材料，在哈尔滨（2013-2015年）和克山（2013，2015年）种植，获得的株高、主茎节数、单株荚数、单株粒数、百粒质量的表型数据，结合已经构建的包含275个SSR标记的大豆遗传图谱对产量相关性状QTL进行定位。结果表明：在多个环境下重复稳定检测到产量相关性状的QTL 28个，其中10个株高QTL可解释表型变异率在3.20%~11.72%，3个主茎节数QTL可解释表型变异率分别为6.55%，5.70%，3.77%，9个单株荚数QTL可解释表型变异率在2.60%~11.25%，4个百粒质量QTL可解释表型变异率在3.83%~9.35%，2个单株粒数QTL可解释表型变异率分别为8.58%，7.52%；28个多环境重复检测到的产量性状QTL，其中16个QTL是本研究新检测到的，12个与国内外报道过的产量相关性状QTL位点一致，说明QTL检测准确率较高。利用分子标记遗传图谱，定位控制产量相关性状的QTL，为利用分子标记改良大豆产量潜力提供了有力手段。

随着我国玉米品种审定制度的改革和参试渠道的扩宽，近年来玉米参试组合年均近8 000份，为了解我国近几年育种水平、发展趋势和存在的问题，对2014-2019年共计2 949份国家玉米品种试验参试组合进行DNA指纹检测和遗传多样性分析。40个SSR位点，平均每个位点检测到14.55个等位变异，平均遗传多样性和PIC（多样性信息）分别为0.71和0.67。2014-2019年不同年份参试组合的遗传多样性基本一致，其中爆裂组遗传多样性最低，鲜食玉米组遗传多样性最高，生态种植区上从北向南多样性有上升趋势。遗传聚类结果表明，爆裂、鲜食、热带和亚热带、极早熟几个组别分别归属不同的亚类，遗传背景与其他组别差异较大，其他区组的遗传背景相互渗透，东华北和西北组之间遗传关系最近。DNA指纹真实性检测结果表明，参试组合与数据库比对筛查出DNA指纹差异位点在5个以内的样品数量逐年下降。近10 a来我国玉米区域试验参试组合遗传多样性日趋丰富，SSR技术在玉米品种区域试验中发挥了重要的作用，随着育种新技术的不断发展，建议加快SNP等新技术在区域试验中的研究和应用。

为了给小麦高光效和高抗逆相结合的高产品种选育提供理论依据，在大田条件下，以黄淮地区3个小麦主栽品种为研究对象，探究了不同小麦品种穗部光合速率和颖壳抗氧化酶活性对一天中光辐射强度变化的响应。结果表明，在不同生育时期，百农4199、矮抗58和周麦18的穗部光合速率（Pn）以及颖壳超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性均随着一天中光辐射强度由弱到强再到弱的变化而呈现先升后降的趋势，颖壳丙二醛（MDA）的含量随着光辐射强度变化呈现先降后升的趋势。从品种比较来看，在抽穗期、开花期、花后10 d、花后20 d的7：30、11：30、13：30和17：30，百农4199的穗部光合速率分别比矮抗58高出15.72%，27.99%，28.01%和62.46%、33.49%，15.09%，20.94%和17.97%、37.90%，21.41%，6.30%和40.11%、9.34%，10.70%，17.27%和19.32%；分别比周麦18高出12.45%，19.74%，25.36%和58.58%、14.89%，3.13%，22.52%和13.48%、40.64%，25.93%，9.70%和10.89%、13.13%，21.47%，28.34%和22.53%。究其原因，百农4199的颖壳在不同时期不同光照条件下其SOD、CAT和APX等抗氧化酶活性高于矮抗58和周麦18，较高的抗氧化酶活性降低了百农4199颖壳的MDA含量，使穗部能充分利用少量的弱光或耗散多余的光能，从而使自己适应不同的光照辐射水平。

针对河北省地下水压采区水资源严重亏缺和区域春玉米如何高效用水的问题，研究了秋季实施不同覆盖方式对春玉米产量及周年水分利用的影响，以先玉335为材料，在大口期灌水75 mm（W）和雨养旱作（R）2种条件下，设置土下无孔地膜覆盖（PM）、有孔土下地膜覆盖（P0M）、玉米秸秆覆盖（SM）、常规露地（NP）等处理，对春玉米生长发育状况、土壤耗水及产量形成进行了研究。结果表明：雨养旱作条件下，土下地膜覆盖产量较NP提高18.0%~24.9%，SM产量和NP差异不显著。在雨养旱作条件下，PM、P0M和SM生育期水分利用效率分别比NP提高了50.5%，41.0%，12.0%，而周年水分利用效率提高了63.2%，54.6%，19.1%；PM和P0M的节水效果显著好于SM，灌水条件下的结果与雨养旱作条件下相同。灌水增加产量的同时也相应增加了耗水量，覆盖下耗水增加的幅度大于增产的幅度。农田周年土下地膜覆盖可有效降低土壤水分蒸发，非生长季对土壤水分的蓄存，达到了"秋水春用"和提高水分利用效率的目的。

为探究孕穗期持续低温对水稻的伤害机理，利用Y两优957、天优华占、Y两优1号和中早39这4个生产上大面积推广的水稻品种，分别在其幼穗分化Ⅴ期进行17.5℃、10 d的低温冷水灌溉处理。处理结束当天利用SPAD502测定剑叶SPAD值、利用酶联免疫吸附试验测定剑叶与颖花的抗氧化系统和渗透调节系统等生理生化指标、液相色谱串联质谱法测定ABA含量。结果表明，孕穗期低温胁迫降低了水稻的结实率与花粉育性，但不同品种的降幅有差异，分析认为结实率下降的重要原因之一是花粉育性下降。孕穗期低温胁迫后剑叶SPAD值降低，且不同品种表现有差异。根据结实率的结果，Y两优957和天优华占可作为低温耐受品种，Y两优1号和中早39可作为低温敏感品种。低温处理后，低温耐受品种剑叶SOD、POD、CAT活性升高，颖花SOD活性降低；低温敏感品种剑叶SOD、POD活性降低，颖花SOD活性升高，与低温耐受品种相反。低温耐受品种低温处理后渗透调节物质在剑叶中大多高于对照，颖花中则均低于对照；低温敏感品种则呈现较为相反的趋势。低温处理后无论材料是否耐受低温，其颖花中ABA含量均显著高于对照组。颖花与剑叶在抗氧化系统的SOD活性、渗透调节系统的PRO和STS含量等多个生理指标上大多呈现较为相反的变化趋势，推测水稻的源库受低温胁迫后可能存在一个动态平衡调节机制，为研究孕穗期低温胁迫对水稻生理特征影响提供了新的思路。

针对日光温室土壤中过度施肥且氮素利用率低导致氮素积累阻碍土壤可持续利用，以及冬季生产中土壤低温、寡CO₂环境因素限制作物产量及品质等问题，以玉米秸秆与不同有机物的混合物为生物堆材料，研究发酵过程中产生的热量、CO₂逸散量以及氮素矿化速率。结果表明：残畜有机物+玉米秸秆（R）和羊粪+玉米秸秆（S）中NO₃^--N含量和NH₄⁺-N含量均显著高于CK（土壤+玉米秸秆，对照），且随着发酵时间延长，NO₃^--N含量呈现上升趋势，NH₄⁺-N含量呈现下降趋势；在发酵15 d内，牛粪+玉米秸秆（D）中NO₃^--N含量显著高于CK，NH₄⁺-N含量则在发酵15~20 d时显著高于CK；鸡粪+玉米秸秆（C）中NO₃^--N含量则在发酵后期（20 d）显著低于CK，NH₄⁺-N含量在整个发酵期与CK相比均无显著性变化，且总氮素矿化速率依次为R > S > D > CK > C。不同类型有机肥的添加使玉米秸秆发酵后累积温度和CO₂逸散总量均显著高于CK。因此，残畜有机物+玉米秸秆（R）被视为最佳有机物组合。通过改变反应堆中有机物的配比，添加含氮量高的有机物来提高发酵体系的氮源浓度，可加速反应物中氮素矿化的进程、提高积累温度和CO₂逸散总量，有利于日光温室冬季生产。

为探究氮素水平对大麦光合性能及氮肥利用效率的影响，研究大麦氮高效形成的机理，以蒙啤3号、垦啤7号2个品种为试材，设0，90，180，270 kg/hm²纯氮4个氮肥处理，分析了不同施氮水平下不同氮效率大麦开花期叶片光合性能、花后氮素积累和转运及氮肥利用效率的差异及相关性。结果表明：随着施氮水平的升高，2个品种大麦的Chl、Pn、Gs、Tr、Fo、Fm、Fv/Fm、qP、花后氮素积累率及其对籽粒贡献率均呈先升高后降低的趋势，在施氮量为180 kg/hm²时达到峰值，叶片和茎秆的氮素转运率及其对籽粒贡献率、氮肥生产效率、氮肥生理效率呈先降低后升高的趋势，氮肥农学效率、氮肥偏生产力呈降低趋势。品种间相比，蒙啤3号的Chl、Pn、Gs、Tr、Fo、Fm、Fv/Fm、qP、叶片和茎秆氮素转运对籽粒的贡献率、NAG、PFP和产量均高于垦啤7号。花后氮素积累率及其对籽粒贡献率均为垦啤7号大于蒙啤3号；叶片和茎秆氮素转运率、NGPE、NPE无显著差异。相关分析结果显示，产量与各项光合性能指标均呈极显著正相关；花后氮素积累率及其对籽粒的贡献率与各项光合性能指标呈正相关；除叶片氮素转运率与Fv/Fm呈显著负相关外，叶片、茎秆氮素转运率与其余各项光合性能指标均呈极显著负相关；叶片氮素转运对籽粒的贡献率除与Gs和Fo呈极显著和显著负相关外，其余均呈负相关，茎秆氮素转运对籽粒的贡献率与Chl、Pn、Fv/Fm、qP呈正相关，与Gs、Tr、Fo、Fm呈负相关；NGPE与Fv/Fm呈负相关，与Chl、Pn、qP呈显著负相关，与其他光合性能指标呈极显著负相关；NAE与Chl、Gs、Fv/Fm呈正相关，与其他光合性能指标呈负相关；PFP与Fv/Fm呈正相关，与其他光合性能指标呈负相关；NPE与Chl、Pn、Fv/Fm呈显著负相关，与其他光合性能指标呈极显著负相关。综合分析后得出，适量增施氮肥有助于大麦生长发育及增产，但施氮过多会起抑制作用。蒙啤3号对氮肥响应能力强，光合性能强，转运的氮素对籽粒贡献率高，氮肥利用效率也相对较高。

为明确豫南稻区减肥、高产、稳产的最佳施肥方式，以11 a长期定位试验为平台，设不施肥（CK）、单施化肥（100% F）、22 500 kg/hm²紫云英+80%化肥（G+80% F）、22 500 kg/hm²紫云英+60%化肥（G+60% F）、22 500 kg/hm²紫云英+40%化肥（G+40% F）共5个处理，分析水稻产量年际变化趋势、变异系数（CV）、可持续性指数（SYI）及基于AMMI模型的施肥处理、环境及二者交互作用的特征，综合评价长期紫云英配施减量化肥对水稻产量稳定性的影响。结果表明：施肥显著增加水稻年均产量，单施化肥较不施肥增产21.26%，紫云英配施减量化肥较不施肥增产19.55%~23.25%，以G+60% F处理水稻年均产量最高；施肥降低水稻产量变异系数，以G+40% F处理变异系数最小，其次为G+60% F处理；紫云英配施减量化肥处理可持续性指数高于单施化肥和不施肥。AMMI模型能较好地解释施肥处理与环境的互作效应，是评价长期定位施肥条件下水稻产量稳定性的有效方法，其稳定性参数（D_i）大小为：CK > G+80% F > 100% F > G+60% F > G+40% F。综合考虑水稻高产、稳产及减肥效益，以22 500 kg/hm²紫云英配施60%化肥处理效果最佳。

为了探索紫云英替代化肥的可行性和适宜翻压量，利用连续11 a田间定位试验，共设置7个处理，分别为CK（不施紫云英和化肥）、GM_22.5（单施紫云英22.5 t/hm²）、100% CF（常规施肥）及60%化肥施用量条件下将紫云英翻压量设15.0（GM_15.0），22.5（GM_22.5），30.0（GM_30.0），37.5（GM_37.5）t/hm² 4个水平，研究化肥减施下不同紫云英翻压量对双季稻产量、氮磷钾积累量、氮磷钾利用率及土壤肥力的影响。结果表明：与CK相比，施肥处理均能显著增加早晚稻及全年两季籽粒产量（P<0.05），增幅分别为79.1%~91.1%，44.8%~50.7%，56.8%~64.7%。单施紫云英可显著增加水稻产量（P<0.05），与CK相比，早晚稻及全年两季籽粒产量增幅分别为23.9%，12.4%，16.4%。60%化肥与不同量紫云英配施处理早晚稻及全年两季籽粒产量与常规施肥相比差异不显著，紫云英翻压量为15.0~30.0 t/hm²时，早晚稻及全年两季籽粒产量均随紫云英翻压量的增多而提高，当紫云英翻压量多于30.0 t/hm²时，则呈下降趋势。在所有的化肥配施紫云英处理中，早晚稻籽粒氮、磷、钾养分积累量均以翻压紫云英30.0 t/hm²时最高。与常规化肥相比，紫云英与化肥配施可提高氮、钾肥回收利用率、农学效率和偏生产力。与CK相比，各施肥处理均不同程度地提高土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量。紫云英翻压量为22.5~30.0 t/hm²时，土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均显著高于常规化肥处理（P<0.05）。因此，在本试验施用60%化肥条件下长期翻压紫云英有利于促进水稻增产及水稻氮、磷、钾素的吸收，提高双季稻氮、磷、钾养分利用效率及土壤肥力。

为合理利用秸秆并进行碳固定，在青岛农业大学长期定位秸秆还田试验站开展田间试验，设置5个处理，包括相同施氮条件下小麦、玉米两季秸秆还田（WCN）和一季小麦秸秆还田（WN），小麦玉米两季秸秆还田（WC），对照（CK）及单施有机肥处理（M），测定玉米-小麦轮作收获后土壤中的总有机碳、土壤的活性碳组分（轻组有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳）、土壤团聚体、土壤团聚体有机碳含量。结果表明，土壤总有机碳及各活性碳组分含量均表现为M > WCN > WN > WC > CK，其中M处理和WCN处理总有机碳含量在小麦季和玉米季较对照分别提高了99.78%，117.94%和84.73%，98.03%，差异显著；土壤水稳性团聚体0.25~2.00 mm粒级占比、团聚体几何平均直径、平均质量直径及各粒级团聚体有机碳含量亦表现为M > WCN > WN > WC > CK，与对照相比，M处理和WCN处理在0.25~2.00 mm粒级占比提高了10.2，9.6百分点，几何平均直径和平均质量直径分别提高了53.1%，45.8%和10.9%，5.4%，各粒级有机碳含量分别提高129.9%~330.2%，69.0%~188.4%。综上，有机肥处理及两季秸秆还田配施氮肥能显著提高土壤有机碳及各活性有机碳含量，有利于土壤大团聚体的形成，提高了团聚体稳定性和各粒级团聚体有机碳含量。

通过设置不同的灌水处理，研究了不同灌水时期组合对膜下滴灌马铃薯产量及水分利用效率的影响，以期为确定膜下滴灌马铃薯适宜的灌水方案提供理论依据。在总灌水量为1 725 m³/hm²、灌水次数均为7次的情况下，以不灌水处理为对照（CK），分别设置4个不同灌水时期组合，分别为B1（6月15日灌水300 m³/hm²、6月25日灌水225 m³/hm²、7月5日灌水300 m³/hm²、7月15日灌水300 m³/hm²、7月25日灌水225 m³/hm²、8月4日灌水225 m³/hm²、8月14日灌水150 m³/hm²）、B2（6月5日灌水150 m³/hm²、6月15日灌水300 m³/hm²、6月25日灌水225 m³/hm²，7月5日灌水300 m³/hm²、7月15日灌水300 m³/hm²、7月25日灌水225 m³/hm²、8月4日灌水225 m³/hm²）、B3（6月5日灌水150 m³/hm²、6月15日灌水300 m³/hm²、7月5日灌水300 m³/hm²，7月15日灌水300 m³/hm²、7月25日灌水225 m³/hm²、8月4日灌水225 m³/hm²、8月14日灌水225 m³/hm²）、B4（6月15日灌水300 m³/hm²、7月5日灌水300 m³/hm²、7月15日灌水300 m³/hm²、7月25日灌水225 m³/hm²、8月4日灌水225 m³/hm²、8月14日灌水225 m³/hm²、8月24日灌水150 m³/hm²）。结果表明：随着马铃薯生育时期的推进，叶面积指数、叶及叶柄和茎的干物质累积量以B1处理最高，均在出苗后65 d达到最大值；块茎干物质累积量在收获期达最大值，B1处理极显著高于其他处理。B1处理的块茎产量和商品薯率最高，分别达到53 246 kg/hm²，89.6%，与其他处理无显著差异，但水分利用效率显著高于其他处理。淀粉含量以CK最高，各灌水处理间无显著差异。Pro含量及MDA含量均以B1处理最低，显著低于CK。综上，B1灌水时期处理组合可作为膜下滴灌马铃薯生产中适宜的灌水时间组合。

为了研究甘蓝型油菜与菌核病病原核盘菌互作的分子机制，挖掘分别与甘蓝型油菜抗、感病相关的基因，以高抗菌核病品种湘油15（Xiangyou 15）及其感病的近等基因系98C40NL为材料，利用转录组测序技术（RNA-Seq）对2个品种盛花期叶片接种核盘菌前及接种后12，24 h差异表达基因进行了分析，并采用实时荧光定量PCR技术对部分基因表达进行验证。测序得到34.16 G Clean bases，6个样本中共鉴定出78 582个基因。相对于高感品种，湘油15在3个时间点共有1 296个基因下调表达，1 495个基因上调表达；54个基因在3个时间点都表现显著差异，其中18个基因在3个时间点都下调，27个基因在3个时间点都上调。差异基因主要富集在氧化还原、植物激素信号转导、钙信号通路、苯丙烷类代谢、次生代谢产物合成等途径。通过荧光定量PCR验证，BnaA03g09060D、BnaA01g26640D、BnaA03g09090D、BnaA04g12120D、BnaA01g26920D 5个基因在高抗品种的表达显著高于高感品种，可能与寄主植物防御核盘菌的侵染有关；BnaA06g10010D、BnaA09g16180D、BnaAnng19580D、BnaC01g40400D、和BnaC06g05340D 5个基因则在高感品种中表达显著高于高抗品种，可能与核盘菌感病受体相关。研究结果为解析油菜与核盘菌互作机理及挖掘菌核病抗性和受体基因提供参考依据。

为了确定不同地区谷瘟病菌群体中无毒基因PWL家族的分布和变异情况，从全国谷子主产区的不同区域采集分离了252株谷瘟病菌单孢菌株，提取基因组DNA，参考目前已知稻瘟病菌中无毒基因PWL家族的核苷酸序列开发合成了5对引物，通过PCR扩增对252株谷瘟病菌进行PWL家族基因检测，并对扩增片段进行测序分析。结果表明，252个谷瘟病菌菌株都不包含PWL1基因，65个菌株包含出PWL2基因，扩增率25.8%，252个菌株都包含PWL3与PWL4基因，扩增率100%。谷瘟病菌PWL3基因与稻瘟病菌中同源基因相比，在基因编码区存在849 bp的碱基插入，插入片段与non-LTR retrotransposon：MGL的相似度为96.7%，利用此差异可通过PCR技术快速区分谷瘟病菌与稻瘟病菌。谷瘟病菌PWL2基因存在多处单核苷酸变异，通过分析将其划分14个单倍型，分别为P1~P14。单倍型P1占绝对优势包含46个菌株，以此为基础衍生出其他主要单倍型，其次为单倍型P12包含7个菌株，并且多地区都存在特异性单倍型，说明我国谷瘟病菌种群具有较高的遗传多样性。谷瘟病菌中不存在PWL1无毒基因，PWL2无毒基因仅存在部分菌株中，PWL3和PWL4无毒基因存在所有谷瘟菌株中，PWL3和PWL4无毒基因对应的抗病基因在谷子上有重要的应用价值。

为明确马铃薯StPR1基因在抗病中的作用，构建了植物表达载体pBI121-StPR1，并通过农杆菌转化法将StPR1基因导入烟草中，采用不同的致病菌对转基因烟草进行处理，对其抗病性及生理特性进行研究，包括细菌病害软腐病（胡萝卜软腐欧文氏菌、菊欧氏菌和胡萝卜软腐欧文氏菌马铃薯黑胫亚种）和青枯病（茄科雷尔氏菌）、真菌病害干腐病（接骨木镰孢、燕麦镰孢）致病菌。结果表明，接种致病菌后，转基因型烟草和野生型烟草叶片上的病斑直径会随着病菌胁迫时间的延长而增大，并且转基因型烟草病斑直径明显小于野生型烟草；在生理特性分析中，野生型烟草和转基因烟草叶片中生理指标都会随着病菌胁迫时间的延长而呈上升趋势，但转基因烟草SOD、POD和CAT活性较野生型烟草均有不同程度的提高。抗病性及生理特性分析结果均表明，转基因烟草对于致病细菌和真菌均具有更强的抗性，说明StPR1基因在马铃薯植物抗病中起着重要的作用，为PR1基因在植物的抗病方面提供了理论基础。

为了探究来源于马铃薯中的StBAG3基因在马铃薯抗性建立过程中可能具有的功能，以夏坡蒂马铃薯的离体叶片为试验材料，利用马铃薯的瞬时表达体系对StBAG3基因的功能进行了初步的研究。结果表明，在瞬时表达StBAG3基因的马铃薯离体叶片上人工接种马铃薯晚疫病菌，24，48，72，96 h后接种位置病斑的相对面积较对照病斑显著减少了1.92~39.15百分点，说明瞬时表达StBAG3基因后显著提高了马铃薯对晚疫病菌的抗性水平。这一结果也从对接种部位坏死细胞的染色中得到了证实。H₂O₂定性和定量测定的结果表明，瞬时表达StBAG3基因后接种部位H₂0₂积累量在接种后0~48 h差异不显著，接种后72，96 h与对照差异显著，二者均在72 h达到最大值，分别为0.146，0.086 μmol/g。ROS清除酶活性测定的结果表明，接种后瞬时表达StBAG3基因部位SOD和CAT的活性随着接种时间推移，变化的模式有所差异，但二者在0~96 h均高于对照叶片，而POD的活性在接种后0~72 h与对照叶片没有显著差异，仅在接种后96 h显著高于对照叶片，间接证明了H₂O₂参与了StBAG3基因介导的正向调控马铃薯对晚疫病的抗性建立过程。由此可见，StBAG3基因能够提高马铃薯对晚疫病的抗性水平。

筛选获得对灰霉病菌具有抑制活性的芽孢杆菌菌株，明确其胞外抑菌物质的活性及稳定性，为灰霉病提供安全、高效、易行的生物防治方式，并为其后续生防制剂的研发提供科学依据。采集我国云南、黑龙江、新疆、河北等地蔬菜种植土壤样品129个，采用稀释涂平板法分离获得芽孢杆菌4 200株，采用平板对峙法获得191株具有灰葡萄孢菌拮抗性能的菌株，其中菌株KA4的抑菌能力最强，对灰霉病菌的抑菌率为65.34%。采用形态学、生理生化特征以及16S rDNA和gyrB基因序列分析相结合的鉴定方法进行了KA4菌株的鉴定，将其鉴定为解淀粉芽孢杆菌，命名为BA-KA4。BA-KA4的无菌发酵液具有较强的抑菌活性，稀释10，20，40倍的无菌发酵液对灰葡萄孢菌的抑菌率分别为78.83%，65.19%，45.38%。通过单因素法测定了不同处理温度、pH值和紫外照射时间对BA-KA4无菌发酵液抑菌活性的影响，该菌株的无菌发酵液具有良好的温度、pH和紫外线稳定性。综上，解淀粉芽孢杆菌BA-KA4能够抑制灰霉病菌生长、胞外抑菌物质活性稳定，可作为灰霉病生物防治的优良微生物资源，具有良好的开发前景。

旨在通过克隆牦牛MDH Ⅱ 基因，探究其组织表达谱及与脂代谢候选基因的相关性，为进一步研究牦牛脂代谢机制提供基础数据。采集0.5，2.5，3.5，7.5岁4个年龄段的12头牦牛心脏、肝脏、肺脏、臀肌和臀脂组织总RNA并反转录成cDNA，实时荧光定量检测MDH Ⅱ 表达量；随机选取12个与脂代谢相关的候选基因，采用实时荧光定量检测MDH Ⅱ 在类乌齐牦牛臀肌、臀脂上的表达量，利用皮尔森系数法计算其与MDH Ⅱ 基因表达量相关性。结果表明：牦牛MDH Ⅱ 基因全长1 196 bp，CDS区长为1 017 bp，编码338个氨基酸，在进化上相对不保守；随年龄增长，MDH Ⅱ 在各组织表达量下降，且在心脏上的表达量高于其他组织；除FABP2和VLDLR外的其余10个脂代谢候选基因在牦牛臀脂上的表达量均高于臀肌，MDH Ⅱ 基因在臀肌上的表达量与脂代谢候选基因没有相关性，在臀脂上的表达量与CPT1基因呈显著负相关。本研究成功克隆得到牦牛MDH Ⅱ 基因，其与脂代谢候选基因CPT1显著相关，推测该基因可能参与脂代谢调控，为进一步研究牦牛脂代谢机制提供了理论参考。

旨在克隆山羊载脂蛋白E（Apolipoprotein E，APOE）基因序列并进行生物信息学分析，明确APOE基因在山羊各组织及分化前后脂肪细胞中的表达模式，利用RT-PCR及3'RACE方法克隆山羊APOE基因序列，利用实时荧光定量PCR（Real-time quantitative PCR，qPCR）方法检测该基因在山羊心、肝、脾、肺、肾、肌肉、脂肪等13个组织中的表达水平以及在皮下前体脂肪细胞成脂分化过程中的表达变化情况。结果表明，RT-PCR方法获得山羊APOE基因序列970 bp，其中ORF 951 bp，5'UTR 7 bp，3'UTR 12 bp（GenBank登录号：MN049956）；3'RACE法获得3'UTR 152 bp（登录号：MN049957）；Targetscan和Mirbase预测得知miR-22-3p可能靶标山羊APOE基因；蛋白预测显示山羊APOE编码316个氨基酸，是一个具有信号肽、无跨膜结构域的不稳定酸性蛋白；亚细胞定位结果发现APOE在细胞外、细胞质、液泡、细胞核以及内质网中均发挥生物学作用；进化树显示该基因在各物种的同源性较高，与绵羊、藏羚羊和牛的亲缘关系最近；基因组织表达谱显示山羊APOE在皮下脂肪中的表达量最高，极显著高于其他组织（P<0.01）；时序表达结果显示随着皮下前体脂肪细胞分化的进行，APOE基因表达呈上升趋势且在诱导分化60 h时表达量最高。结果为最终进一步揭示APOE基因在脂肪细胞分化、脂肪沉积及脂质代谢中的作用提供了基础理论数据。

为阐明KLF5在山羊不同组织和不同诱导分化阶段的肌内脂肪细胞中的表达特性，利用降落PCR克隆山羊KLF5基因cDNA序列，通过各种在线工具分析山羊KLF5基因的生物学特征，利用实时荧光定量PCR技术分析KLF5基因在山羊不同组织和不同诱导分化阶段的肌内脂肪细胞中的表达水平。结果表明，克隆获得山羊KLF5基因序列1 735 bp，其中包括1 365 bp完整的开放阅读框（ORF）、8 bp的5'非翻译区（UTR）和362 bp的3'UTR。蛋白预测显示，山羊KLF5编码454个氨基酸，合成不具有跨膜结构和信号肽的不稳定的亲水性蛋白。组织表达谱显示KLF5基因在山羊心、肝、脾、肺、肾、背最长肌、皮下脂肪和腹间脂肪等组织中均有表达，但在肺组织中的表达量较高，显著高于除腹间脂肪外的其他组织中的表达（P<0.05）。同时，细胞时序表达谱表明KLF5在分化的山羊肌内脂肪细胞中的表达水平均高于肌内前体脂肪细胞中的表达水平，且在诱导分化第5天时的表达量最高，显著高于第0天的表达量（P<0.05）。研究结果发现，具有3个锌指结构域等复杂结构的KLF5蛋白可能在山羊肌内脂肪细胞分化后期发挥正向的调控作用，并促进山羊肌内脂肪沉积。

为了研制廉价高效的猪圆环病毒2型（PCV2）亚单位疫苗，根据大肠杆菌密码子的偏好性合成PCV2b（GenBank：AY969004.1）cap基因全序列，利用PCR技术，分别将PCV2的2个B细胞表位（²²⁶LKDPPLNP²³³和¹⁹⁵HVGLGTAF²⁰²）以单独和串联的方式连接到Cap的C端，成功构建至pE-SUMO表达载体，将3个重组载体转化表达菌株BL21（DE3）后诱导表达，经SDS-PAGE分析和Western Blotting鉴定，3种重组蛋白均以可溶形式表达且表达正确。对3种重组蛋白分别进行镍柱亲和层析纯化，再用SUMO蛋白酶除去融合标签，获得无标签的Cap-e1、Cap-e2和Cap-e12蛋白，并分别与相应的弗氏佐剂等体积乳化，将20只6周龄大小的雌性Balb/c小鼠随机分成5组，分别免疫3种重组蛋白，同时设置疫苗组和PBS组作为对照组，并进行免疫评价，比较C末端连接的不同B细胞表位对Cap免疫原性的影响。抗体检测结果表明，除第2周外，各试验组的抗体水平均显著高于PBS组，且连接2个表位的Cap-e12蛋白产生的抗体水平高于只连接1个表位的蛋白（Cap-e1、Cap-e2），而在第6周时，Cap-e12蛋白抗体水平与疫苗组无显著差异。综上Cap的免疫原性与连接表位数量有关，连接2个表位后能显著提高Cap的免疫原性。