综合运用生物信息学、RT-PCR和TA克隆技术对水稻热激蛋白基因OsHSP40的可变剪接体进行鉴定，并分析剪接体的表达。首先，利用生物信息学分析发现，该基因存在4种可变剪接体。根据不同可变剪接体的序列信息设计特异性引物进行RT-PCR扩增，结合TA克隆，成功鉴定到OsHSP40的4种可变剪接体。随后，提取野生型植株的根、茎、叶、幼穗和不同发育时期的籽粒，进行不同组织部位的表达分析，RT-PCR结果显示：可变剪接体4（OsHsp40.4）与OsHsp40.1234在不同组织部位的表达模式存在差异。最后，分析在高盐和高温条件下不同剪接本的表达，结果发现，高盐条件下OsHsp40.4和OsHsp40.1234表达上升，但OsHsp40.4上升幅度较低；高温处理后，OsHsp40.1234在处理后2 h表达变化不显著，处理后4 h其表达显著上升，而OsHsp40.4则在处理后2 h表达显著上升。综上，成功鉴定到OsHSP40基因的4种可变剪接体，发现可变剪接体OsHsp40.4和OsHsp40.1234在高盐和高温胁迫过程中的表达存在差异。上述结果为进一步研究该基因的生物学功能奠定基础。

为研究水稻生长素响应因子OsARF12在水稻生长发育中的作用，通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，设计OsARF12 2个不同外显子突变靶点，化学合成包括突变靶点的特异性序列，并与中间载体sgRNA连接进而与Cas9终载体重组获得OsARF12 2个不同突变靶点的表达载体。选取测序成功的单一克隆，利用农杆菌介导法导入粳稻品种日本晴，获得转基因植株，并结合测序结果分析突变单株的突变类型，T₁突变体KO-ARF12-1有3种纯合突变、2种双等位突变，共5种突变类型；KO-ARF12-2有6种纯合突变、4种双等位突变和1种杂合突变，共11种突变类型。挑选突变类型为缺失1 nt、缺失4 nt、缺失7 nt和缺失2 nt插入1 nt、缺失5 nt的株系作为研究对象，荧光定量PCR鉴定结果表明，OsARF12在突变体中的表达量较野生型极显著下降（P<0.01）。在正常大田生长条件下，2种突变体不同突变类型株系与野生型相比，株高显著降低，降幅为13.15%~18.39%；第1，2茎节间长度无显著差异，第3，4茎节间长度显著降低，降幅为21.91%，23.46%。利用CRISPR/Cas9创制的OsARF12突变体，对水稻节间延伸及株高具有一定调节作用，对于完善水稻生长素响应因子的分子调控机制具有重要意义。

为了解辣椒中NHX基因家族生物信息学功能，探究其在非生物胁迫下基因表达特性，进而为辣椒CaNHX基因的功能开发以及辣椒耐盐抗旱育种基因提供基础。通过生物信息学方法对辣椒NHX基因家族进行鉴定，并对基因结构、结构域、系统进化关系、基因表达模式和非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明，在辣椒中有7个GME家族成员，可分为3个亚组，同时均包含Na⁺/H⁺ exchange保守结构域；主要分布在5条染色体上，其基因大小之间差异明显，氨基酸数目维持在198～952个，外显子含量在7～21个。除CaNHX5外其余蛋白均不具有信号肽，为疏水性蛋白，定位在液泡的可能性最高，都属于跨膜蛋白；Motif分析发现，N端含有CXC24XC的锌指结构，C端含有Trp （W）-24和TrKA-N，在序列中高度保守，二级结构主要以不规则卷曲和α-螺旋为主。进化树分析表明，该基因编码的氨基酸序列与番茄亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果表明，在渗透和盐胁迫下，CaNHX6的基因表达量显著增加，分别是0 h时的13.5，13.6倍；在茉莉酸甲酯和赤霉素处理后，CaNHX5和CaNHX6在辣椒叶片中表达量均呈显著上调趋势，其余则相反。不同的表达情况表明其在非生物胁迫中发挥作用。

脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）通过调节抗坏血酸水平在植物生长发育和抗逆过程中发挥重要作用。为明确橡胶树DHAR基因的序列特征、表达特性以及潜在的生物学功能，采用RT-PCR技术，从橡胶树中克隆了DHAR基因HbDHAR2。该基因开放阅读框为639 bp，编码212个氨基酸。预测HbDHAR2蛋白等电点为5.69，分子量为23.82 ku，是一个亲水蛋白。HbDHAR2蛋白含有谷胱甘肽S-转移酶（GST） N-端结构域和GST C-端DHAR结构域，属于GST超家族DHAR亚类。序列比对表明，HbDHAR2与木薯MeDHAR2和蓖麻RcDHAR2具有很高的一致性。组织表达谱分析显示，HbDHAR2在根、树皮、胶乳、成熟叶、衰老叶、嫩梢、雌花和雄花中均有表达，其中表达量最高的组织为嫩梢，表达量最低的组织为根。乙烯利（ETH）、茉莉酸甲酯（MeJA）、水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）、过氧化氢（H₂O₂）、甲基紫精（MV）、低温、干旱和高盐等处理均能诱导HbDHAR2的表达。由此推测，HbDHAR2可能在橡胶树抵御非生物胁迫过程中发挥作用。结果为进一步研究橡胶树HbDHAR2基因的功能奠定了基础。

为进一步研究SQS基因在鹿角灵芝三萜合成途径中的作用机制及茉莉酸甲酯（MeJA）对GaSQS基因的表达调控，采用RT-PCR结合RACE技术，克隆鹿角灵芝鲨烯合酶基因GaSQS，采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白进行数据分析，采用MeJA对GaSQS基因诱导表达。结果显示，该基因全长1 969 bp，开放阅读框（ORF）长度为1 515 bp，编码504个氨基酸，分子量为58.2 ku，具有1个跨膜结构域和3个保守区，为无信号肽的亲水性蛋白；GaSQS蛋白二级结构包括α-螺旋（59.52%）、无规则卷曲（28.37%）、延伸链（8.53%）和β-转角（3.57%）；系统进化分析显示，鹿角灵芝GaSQS蛋白与灵芝SQS蛋白（ABF57213.1）具较高的同源性（99%）；String蛋白互作网络分析显示，GaSQS蛋白互作的蛋白质共有10个，均为三萜、甾醇等萜烯类生物合成过程的重要物质；qRT-PCR分析表明，鲨烯合酶（SQS）的表达量与产量在原基和子实体初期高于其他发育阶段；在不同浓度MeJA诱导下，SQS蛋白均能高效表达，在200 μmol/L时达到峰值效果最佳。

为探究FT基因在大麻光周期途径中调控开花的作用，从工业大麻品种庆麻1号（Q1）中使用PCR技术克隆了FT同源基因cDNA序列，命名为CsHd3a。利用生物信息方法对该基因序列特征进行了分析，并使用实时荧光定量（qRT-PCR）技术研究其组织特异性表达模式。选取了晚花品种云麻7号（Y7）与早花品种Q1使用qRT-PCR技术进行了长、短日照下的表达谱分析，并分别克隆了2个品种的CsHd3a基因，对其氨基酸序列进行了差异分析。结果表明，CsHd3a基因CDS全长为543 bp，编码180个氨基酸，包含PEBP家族蛋白结构域。系统进化分析表明，CsHd3a蛋白与棉花的GhFT1蛋白亲缘关系最近。组织特异性分析表明，大麻CsHd3a基因在叶片中高表达，在根和茎中几乎不表达。qRT-PCR分析结果表明，Q1在短日照（SD）处理下表现出节律性变化，且在8：00达到最高，而在长日照（LD）处理下几乎不表达。SD条件下，早花品种Q1 CsHd3a基因表达量显著高于晚熟品种Y7。此外，CsHd3a氨基酸序列在Q1和Y7存在5处氨基酸差异，其差异是否因其保守结构域PEBP功能的变化还有待进一步研究。综上，获得了CsHd3a基因的CDS序列，初步探究了早、晚花品种Q1和Y7 CsHd3a基因的时空表达模式，为探究大麻开花光周期途径的机理奠定了研究基础。

为了解析棉花种子质量突变体ims-15千粒质量降低的相关机制，以该突变体和其近等基因系Ji737系为试验材料，利用Illumina平台测定了开花后30 d种胚的转录组，并利用实时荧光定量PCR技术对测序结果进行验证。共筛选获得4 239个差异表达基因，其中，在ims-15中上调表达基因2 229个（52.6%），下调表达基因2 010个（47.4%）。GO功能富集分析表明，差异表达基因显著富集在生物过程中的细胞壁高分子代谢、光合作用-光能捕获、细胞壁高分子代谢、光合作用等7个条目，分子功能中的叶绿素结合、四吡咯结合、铁离子结合等4个条目和细胞组分中的光系统、类囊体、光合膜等9个条目，其中光合作用相关条目注释到的差异基因中下调基因占比达85.11%，且光能捕获、叶绿素结合和光系统Ⅰ等3个条目注释到的差异基因均为下调基因。KEGG富集分析表明，光合作用-天线蛋白、类黄酮生物合成、植物激素信号转导、苯丙素的生物合成、MAPK信号途径、糖酵解/糖异生、淀粉和蔗糖代谢等20个代谢通路显著富集，其中光合作用-天线蛋白通路的富集程度最高且该通路注释到的18个差异表达基因均在ims-15中下调表达，植物激素信号转导通路中富集到的差异基因最多。此外，发现有大量转录因子如WRKY、Dof和AP2/EREBP等家族成员影响种子粒质量的形成。qRT-PCR和RNA-seq数据相关系数R²=0.955 9，验证了RNA-seq结果的可靠性。基于各项分析结果，明确了一些与种子质量发育密切相关的代谢途径，尤其胚性光合作用途径在种子质量形成中起重要作用；发现了植物激素信号转导途径和转录因子在种子质量形成中起着重要调控作用。

植物DREB转录因子在应答干旱、低温和高盐等非生物胁迫过程中发挥着重要作用，为了探讨二穗短柄草BdDREB1H转录因子在应答逆境胁迫的作用，对其序列进行了克隆、生物信息学和转录激活分析。然后利用qRT-PCR法对其在根、茎、叶3种组织和冷、干旱、盐和过氧化氢4种非生物胁迫条件下的表达模式进行了研究。结果显示，BdDREB1H转录因子基因全长编码框为735 bp，编码244个氨基酸，相对分子量26.34 ku，理论等电点5.63，不稳定指数（Ⅱ）64.17，为不稳定蛋白质；总亲水平均值-0.261，为亲水蛋白。多序列比对与结构域分析结果表明，BdDREB1H转录因子含有一个典型的AP2结构域，属于AP2/EREBP （APETALA2/ethylene-responsive element binding protein）超家族的DREB亚家族成员。进化分析显示，它与普通小麦的CBF蛋白亲缘关系较近，序列相似性64.44%。酵母单杂分析显示，BdDREB1H转录因子具有转录活性。组织表达分析显示，BdDREB1H基因在根、茎、叶中均有表达，其中在茎中表达量最高。胁迫处理表达分析结果表明，冷处理条件下，BdDREB1H的表达先升高后下降；干旱和氧化胁迫处理条件下，BdDREB1H在2 h后表达水平均显著高于对照；而盐胁迫条件下，BdDREB1H在2 h后表达水平均显著低于对照。这些结果表明，BdDREB1H转录因子可能参与了植物逆境胁迫反应，为进一步探索其在二穗短柄草中的抗逆分子机制奠定了基础。

含保守锌指结构域的锌指蛋白（ZFP）是一类在调控植物生长发育和逆境响应过程中具有重要作用的转录因子，为了探究转录因子PsZFP1在牡丹休眠解除过程中的功能和作用机制，以牡丹鲁菏红花芽的RNA为模板，通过5'-RACE扩增PsZFP1的全长cDNA序列，利用EditSeq和MEGA 6.0进行氨基酸序列和系统进化树分析，通过烟草叶片瞬时转化分析PsZFP1的亚细胞定位，构建pGBKT7-PsZFP1重组质粒分析PsZFP1蛋白的转录激活活性，并通过酵母单杂鉴定PsZFP1与PsMPT的启动子是否结合；利用qRT-PCR分析PsZFP1基因表达特性，构建重组质粒pET28a⁺-PsZFP1转化大肠杆菌BL21进行原核表达。结果显示：牡丹PsZFP1基因的全长cDNA序列为1 313 bp，其最大开放阅读框为915 bp，编码304个氨基酸；PsZFP1蛋白为亲水性的稳定蛋白，具有CCCH保守结构域，与葡萄VvZFP的亲缘关系最近；PsZFP1蛋白位于细胞核中，具有转录激活活性，具备转录因子特性；PsZFP1可以结合到PsMPT启动子的MYC元件上；qRT-PCR结果显示，低温21 d，PsZFP1的表达量最高，28 d显著下降；重组质粒pET28a⁺-PsZFP1在BL21中表达，经Ni-NTA柱纯化获得纯度较好的可溶性PsZFP1蛋白。该研究证明PsZFP1为含锌指结构的转录因子，受低温累积诱导，进而上调PsMPT基因表达，促进牡丹花芽能量代谢。

为了有效利用外引小麦种质资源和评价小麦抗旱性相关分子标记的有效性，以48份小麦外引种质为材料，测定干旱条件下种子的相对发芽率，并利用4个小麦抗旱性相关分子标记进行抗旱基因（1-feh-w3、Dreb-B1、NRX-B1和FerA1）的分布检测。结果表明，外引种质材料的平均相对发芽率为70.0%，变异范围为34.9%~94.5%，中等及以上抗旱性等级种质材料占85.4%。外引小麦种质中4个抗旱性相关基因存在8种单倍型，Dreb-B1、FerA1基因各自的2种单倍型间平均相对发芽率差异均达到显著水平，而1-feh-w3基因的Westonia type单倍型与Kauz type单倍型，NRX-B1基因的TaNRX-B1a单倍型与TaNRX-B1b单倍型间平均相对发芽率无显著差异；TaDreb-B1a、TaFer-A1（H）单倍型与平均相对发芽率均呈显著正相关，1-feh-w3、NRX-B1基因与平均相对发芽率相关性不显著。平均相对发芽率以单倍型组合Westonia type/TaDreb-B1a/TaFer-A1（H）/TaNRX-B1a最高，达到77.35%。验证了抗旱性基因Dreb-B1分子标记的有效性，而1-feh-w3基因2种单倍型对抗旱性选择无效。

为解析低温胁迫水稻根数的遗传机理，挖掘控制水稻耐冷QTL，以亲本9311（受体）/日本晴（供体）构建的染色体片段置换系群体为材料，15℃处理10 d再在25℃恢复7 d测定其根数并定位和分析其中影响根数的QTL。结果显示，亲本日本晴平均根数为4.50，9311平均根数为7.20，二者存在显著差异；置换系群体平均根数为4.84，存在超亲分离现象。共检测到2个低温胁迫影响水稻根数的主效QTL；qCSRN1.1和qCSRN3。这2个QTL分别分布在水稻的第1号染色体31.75~33.15 Mb区间和第3号染色体32.2~32.7 Mb区间，其LOD值分别为4.91和2.86，分别解释表型变异的16.27%和9.06%，其中qCSRN1.1增效等位基因来自亲本日本晴，qCSRN3增效等位基因来自亲本9311。候选基因分析显示qCSRN1.1区间有138个候选基因，其中68个与蛋白合成相关，42个与酶合成相关，3个为转录因子；qCSRN3区间有88个候选基因，其中62个与蛋白合成相关，9个与酶合成相关，3个为转录因子。此外，还检测到2个上位性QTLs，分布在第1号和第9号染色体上，其上位性效应为-0.34和-0.43，LOD值为5.60和5.75。结果表明，低温胁迫下，水稻根数的发育属于数量性状，同时受基因互作影响。这些根数QTL的定位为后期克隆受低温胁迫影响的根数基因，解析根数遗传机理奠定了基础。

为探明萝卜NWB CMS败育特征及其育性恢复基因的遗传规律，以3个NWB CMS不育系及5个恢复材料为主要试材，利用石蜡切片、电镜扫描法分析了不同核背景下NWB CMS的败育特点，同时通过构建不育胞质与恢复材料F₁、F₂、BC₁群体，分析育性分离情况，揭示恢复基因的遗传规律。结果表明，不同类型萝卜保持材料转育的NWB CMS不育系的雄蕊败育形态不同，但其不育系花粉败育均从单核小孢子时期开始，只是花粉粒降解程度有差异，总体分为3种类型：A2花丝短缩、花药干瘪、无可见花粉，药室结构皱缩变形，药室内仅有花粉粒外壳，且紧紧挤在一起，呈条状；A3花丝正常、花药饱满，无可见花粉，药室结构基本正常，花粉粒大部分降解，仅有极少量附着在药室壁；A4花丝正常、花药饱满且有大量无功能花粉，药室内有大量内部无法染色的花粉粒，电镜扫描显示这些花粉粒沿着3条萌发沟凹陷，形成多面体。进一步对5个NWB CMS恢复材料遗传规律进行分析，表明恢复基因具有完全显性遗传的特点，不同材料所含恢复基因对数不同，R1含3对基因，R2~R4含2对基因，R5含1对基因。综上，不同核背景下NWB CMS雄蕊败育形态有差异，但败育时期一致，其恢复基因遗传特性因材料而异，结果为萝卜NWB CMS的育种利用提供了一定的理论基础。

为明确全生育期灌溉1水条件下灌水时期、播种密度对不同播期小麦产量的调控效应，于2014-2015，2015-2016 2个年度在河北开展大田试验，试验为裂区设计，设置3个播期（10月10日，10月15日和10月20日），每个播期按照延播增密原则设置2个播种密度（330×10⁴穗/hm²和420×10⁴穗/hm²，420×10⁴穗/hm²和510×10⁴穗/hm²，510×10⁴穗/hm²和600×10⁴穗/hm²），全生育期灌溉1水，3个灌水时期（起身期、拔节期、拔节后7 d），结果表明：全生育期灌溉1水条件下，相同播期下，2个年度10月10日播种小麦产量均表现为增密减产（-4.5%，-1.8%），10月20日增密增产（4.6%，1.9%），而10月15日播种小麦产量因降雨分配不同而不同，降雨前少后多年份表现为增密减产，反之增产。不同灌水处理，降雨量前少后多年型10月10日播种处理小麦产量起身期最高（最高可达7 933.1 kg/hm²），拔节后7 d最低，而延迟播期后小麦产量以拔节期最高；增密后，起身期灌水处理增密减产，其他灌水处理增密后产量先降后升，密度330×10⁴穗/hm²和600×10⁴穗/hm²的产量较高且差异不明显。降雨量前多后少年型产量表现为拔节后7 d>拔节>起身，密度的增加不会改变灌水差异引起的产量变化。对小麦产量三因素来说，前期水分差异影响穗粒数多少，穗数的增加是实现晚播小麦高产的关键。综上所述，小麦全生育期灌溉1水前提下应根据灌水前降雨量和播种时期调整灌水时间，实现穗数或穗粒数的增加从而实现高产。

为系统研究半干旱区玉米应对不同栽培模式的生理响应机制，为吉林省西部半干旱区玉米种植提供有效的栽培模式。采用大田试验的方式，设置对照模式（CK）、农户习惯模式（T1）和优化栽培模式（T2）3种栽培模式，研究栽培模式对玉米产量、生长发育、叶片生理特性及资源利用效率的影响。结果表明，与CK和T1处理相比，T2处理玉米在成熟期（R6）期的干物质积累显著增加（P<0.05），叶面积指数（LAI）在R3与R6期显著增加（P<0.05）。T1与T2处理的株高间无显著差异（P>0.05），但T2处理的株高均高于T1处理。与CK和T1处理相比，T2处理的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和表观叶肉导度（AMC）在R1与R3期均显著增加（P<0.05），气孔限制值（Ls）在R3期显著下降（P<0.05），光系统Ⅱ的最大光合效率（Fv/Fm）、光系统Ⅱ的实际光合效率（ΦPS Ⅱ）、光化学淬灭系数（qP）和电子传递效率（ETR）在R3期均显著增加（P<0.05）。T2处理的谷氨酰胺合成酶（GS）活性在R3期均显著高于CK和T1处理（P<0.05），谷氨酸脱氢酶（GDH）活性均显著低于CK和T1处理（P<0.05）。T2处理玉米的产量、穗粒数、百粒质量、光能利用率、水分利用效率和肥料利用率均显著高于CK和T1处理（P<0.05）。采用优化栽培模式（T2处理），半干旱区玉米在产量、生长发育、资源利用效率、叶片生理特性和氮代谢酶活性方面均表现较佳，这种栽培模式相比传统的农户模式，更适合作为吉林省西部半干旱区玉米栽培的一种优化栽培模式进行推广应用。

为了探究不同材料的保鲜袋自发气调包装对红香酥梨果实采后生理和贮藏品质的影响，研究了6种包装处理（CK、高渗出CO₂保鲜袋、PE袋、PE袋+1-甲基环丙烯保鲜剂、PE袋+乙烯吸收剂、PVC袋）的红香酥梨在（0±0.5）℃低温下冷藏120，180，240 d后在常温20℃条件下平衡24 h和放置7 d时果实呼吸强度、乙烯释放量、乙醇和乙醛质量分数以及果实外观和内在品质的变化规律，并定期监测不同包装袋内CO₂、O₂和乙烯的气体浓度。结果表明，相对于CK和高渗出CO₂保鲜袋包装来说，PE袋和PVC袋包装均具有良好的气调能力，能显著降低袋内O₂体积分数并提高CO₂体积分数，但袋内乙烯浓度保持较高，而PE袋+乙烯吸收剂包装袋内乙烯浓度相对较低。与CK果实相比，除高渗出CO₂保鲜袋以外的其余4种包装处理均能延缓贮藏中后期果实硬度下降和果皮转黄，保持较高的SSC，其中，PE袋+1-MCP保鲜剂包装处理不仅保持了冷藏和货架期红香酥梨果实较好的外观颜色和正常的口感风味，还显著降低了果实的呼吸强度和乙烯释放量以及乙醇和乙醛质量分数，而PVC包装袋内果实冷藏240 d及20℃货架放置7 d时，部分果实出现果心褐变以及风味异常。对于中长期贮藏的红香酥梨来说，PE袋+1-MCP保鲜剂处理贮藏效果最好，单一PE袋包装和PE袋+乙烯吸收剂处理效果次之，不建议采用PVC袋贮藏红香酥梨果实。

为了探究不同外源褪黑素浓度对盐渍环境下黄瓜幼苗生长的影响，以黄瓜新泰密刺为试材，采用叶面喷施方法，研究中度盐渍环境下不同外源褪黑素浓度（0，50，100，150，200 μmol/L）对黄瓜幼苗的生长指标、渗透调节物质、抗氧化酶活性、光合色素含量及叶片酶活性和相对电导率的影响。结果表明，外源褪黑素浓度为100 μmol/L的处理较150，200 μmol/L的处理更能显著提高盐渍环境下黄瓜幼苗抵抗逆境的能力，幼苗的株高、茎粗、叶长和叶宽分别较0 μmol/L提高了21.0%，6.0%，5.8%和6.0%，促进了植株的生长；黄瓜幼苗的SOD、POD和根系活力分别较0 μmol/L分别提高了95.8%，3.6%和39.2%，MDA含量和叶片相对电导率分别较0 μmol/L降低了23.7%和8百分点，表明褪黑素处理提高了清除活性氧的能力，减少了膜脂过氧化对黄瓜幼苗细胞的伤害；叶绿素a含量较对照提高了37%；处理15 d后，处理组M2幼苗的初始荧光值（Fo）与最大荧光值（Fm）均显著高于对照，光能转化率（Fv/Fm）与对照之间无显著差异；渗透调节物质可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量分别较对照显著提高了13.8%，37.5%和3.6%。因此，100 μmol/L浓度的外源褪黑素处理黄瓜幼苗时，不仅可促进黄瓜幼苗的生长，还提高了黄瓜幼苗在盐渍环境下的抗逆性。

为了探究长江下游地区稻麦轮作体系下有机肥等氮替代无机肥对稻麦产量及土壤肥力的影响，在大田条件下，设置有机氮依次替代10%（Y1W9），20%（Y2W8），30%（Y3W7），40%（Y4W6），50%（Y5W5）无机氮等处理，同时以100%施用无机氮（W100）为对照，连续3 a定位监测稻麦产量、土壤肥力及团聚体稳定性的变化。结果表明，3 a间有机肥等氮量替代无机肥比单施无机肥平均轮作年产量增加了0.8%~2.7%；3 a小麦平均产量较单施无机肥处理提高了5.6%～13.2%，水稻平均产量提高了0.2%～14.0%，稻麦轮作总产量平均提高了0.4%～24.5%。与单施无机肥相比，团聚体的平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和>0.25 mm水稳性团聚体的含量随着有机肥替代比例的增加而提高；Y4W6和Y5W5处理下>0.250 mm粒径团聚体的含量百分比分别为74.3%和78.8%，高于其他几个处理下>0.250 mm粒径团聚体的含量百分比，分别比单施无机肥处理高出了5.6和10.1百分点。有机肥与无机肥不同比例配施提高了土壤有机质和全氮的含量，缓解了土壤酸化程度。综上所述，有机肥长期替代无机肥能够培肥土壤，有助于长江下游地区稻麦稳产，20%有机氮替代无机氮最有利于长江下游地区稻麦稳产、高产和土壤肥力提升。

研究了长期不同施肥方式对潮土区土壤有机碳、全氮含量的影响，以期为小麦高产稳产及培肥技术提供指导。以长期定位肥料试验为平台，选择4个处理：不施肥（CK）、氮磷钾化肥（NPK）、氮磷钾化肥配施有机肥（MNPK）、氮磷钾化肥配施秸秆还田（SNPK）。测定1990-2018年间土壤有机碳、全氮含量及小麦产量。结果表明，施肥处理下小麦产量总体表现为上升趋势，其中前18 a SNPK和MNPK处理小麦产量大体上低于NPK处理，后11 a SNPK和MNPK处理大体上高于NPK处理，分别提高8.90%，8.93%。与CK相比，NPK、MNPK、SNPK处理均增加产量的稳定性；在施肥处理中，SNPK处理产量可持续性指数最高，为0.66。拟合方程表明，农田基础地力每增加1 000 kg/hm²，肥料贡献率降低14.35~19.57百分点。长期施肥能提高土壤有机碳、全氮含量，其中MNPK处理有机碳、全氮提升作用最明显，年均增幅分别为0.158，0.014 g/kg。土壤全氮含量与有机碳含量呈现正相关（R²=0.620），有机碳含量每升高1 g/kg，土壤全氮含量增加0.078 g/kg。施肥可提高小麦产量，提升小麦产量稳定性和可持续性指数。在小麦-玉米轮作体系下，氮磷钾化肥配施秸秆还田最有利于维持可持续生产能力。氮磷钾化肥配施有机肥可有效提高土壤有机碳、全氮含量。在潮土区施有机肥及秸秆还田是提升土壤肥力和保障可持续利用的重要措施。

为探究干旱条件下氮素运筹对双季超级稻晚稻的影响。选用超级杂交晚稻品种五丰优T025，于幼穗分化期正常和干旱条件下，进行氮素蘖肥（干旱前）与氮素穗肥（干旱后）重施处理，考查产量及有关生理生态指标，结果表明：干旱将导致水稻产量显著下降，幼穗分化期是晚稻水分亏缺敏感期；2种水分条件下，氮素蘖肥重施产量均显著高于穗肥重施处理，分蘖期是晚稻需氮关键期；干旱条件下氮素蘖肥重施处理的单株有效穗数和结实率高于穗肥重施处理，差异均达显著水平；干旱条件下相对于氮素蘖肥重施处理，氮素穗肥重施处理抽穗期和开花期的光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）等光合指标不同程度提高，但茎、叶部位氮素及干物质转运率低，滞留严重，转运至穗部的氮素相对较低，叶片渗透调节物质含量下降，丙二醛（MDA）含量生育后期提高，同时硝酸还原酶（NR）与谷丙转氨酶（GPT）等氮代谢酶活性在旱后短期内呈现增高趋势。因此，水稻上存在一定的“以氮调水”效应，适当提高氮素蘖肥可在一定程度上减轻晚稻穗分化期干旱胁迫造成的产量损失。

为探讨科尔沁沙地生境下不同饲用燕麦品种叶片氮素代谢酶活性对施氮量的生理响应及差异，选择饲用燕麦品种牧王和甜燕1号，于燕麦的分蘖期、拔节期、抽穗期、开花期按照15%，40%，25%，20%比例，对燕麦追施0（CK），100，200，300 kg/hm²纯氮，灌浆期取旗叶、倒二叶、倒三叶测定谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷氨酰胺合成酶（GS）、硝酸还原酶（NR）、谷氨酸草酰乙酸转氨酶（GOT）和谷氨酸丙酮酸转氨酶（GPT）活性，分析不同饲用燕麦品种在不同施氮量处理下氮素代谢酶活性的差异及与干草产量的关系。结果表明，牧王和甜燕1号饲用燕麦干草产量分别在200，300 kg/hm²施氮水平下达到最大；牧王和甜燕1号饲用燕麦品种在不同部位叶片的GOGAT、GS、NR、GOT、GPT活性均随着施氮量的增加呈先增加后降低的变化趋势，且在N₂₀₀施氮处理下酶活性最强（除N₃₀₀处理倒三叶的GOT）；除N₁₀₀处理的倒三叶GS活性，不同氮肥处理下倒二叶GPT活性外，牧王叶片的GOGAT、NR、GS、GOT和GPT酶活性均高于甜燕1号，表明饲用燕麦品种牧王的氮素同化能力强于甜燕1号，在科尔沁沙地生境下种植牧王追施氮肥的适宜用量为200 kg/hm²，而种植甜燕1号追施300 kg/hm²氮肥可获得较高的干草产量，GOT、GPT活性是筛选氮高效利用饲用燕麦品种的关键酶。

为了提高华北地区土壤磷素有效性，减少化肥磷素的投入，开展了不同春油菜翻压对土壤供磷能力及对后茬玉米磷吸收影响的研究。结果表明，与春季闲田相比，翻压春油菜可以显著增加土壤磷素含量（P<0.05），提高土壤供磷能力。供试玉米品种中，中油肥1804、中油肥1901和中油肥1907的生物量较高、每公顷玉米含磷量也较大，翻压后土壤中全磷、速效磷、碱性磷酸酶含量均高于剩余其他试验品种（中油肥1、中油肥2、中油肥1802、中油肥1903、中油肥1904、中油肥1906）；翻压春油菜土壤后茬玉米百粒质量和产量均高于春季闲田，且中油肥1804（（44.60±1.89） g，（15 321.82±2 150.29） kg/hm²）、中油肥1901（（44.81±0.68） g，（15 634.70 ±1 201.92） kg/hm²）和中油肥1907（（43.69±1.78） g，（12 931.07±2 787.86） kg/hm²）处理玉米百粒质量和产量显著高于其他处理，因此，推选中油肥1804、中油肥1901和中油肥1907为华北地区适宜种植的春油菜品种。

为了明确高粱大豆间作体系的间作优势，试验于2018-2019年在山西省汾阳市高粱试验田进行，设置高秆高粱晋杂22单作（G1）、矮秆高粱晋杂34单作（G2）、大豆单作（D）、2行高粱2行大豆间作（2G1∶2D、2G2∶2D）、2行高粱3行大豆间作（2G1∶3D、2G2∶3D）、2行高粱4行大豆间作（2G1∶4D、2G2∶4D）共9个处理，研究不同高粱与大豆间作模式下高粱大豆产量、土地生产力、水分养分利用效率的变化。结果表明，间作高粱的千粒质量、穗粒质量与单作高粱间差异不显著；大豆的结荚数在不同处理间达到显著差异，与单作相比，2G1∶2D、2G2∶2D、2G1∶4D、2G2∶4D间作处理大豆的结荚数分别降低37.89%，32.16%，22.46%，21.51%；高粱与大豆间作体系的土地当量比（LER）和水分当量比（WER）均大于1，表明间作具有土地和水分利用优势；间作体系的养分优势主要表现在氮累积量的增加；2G1∶2D间作处理的LER、WER、氮累积量分别比2G2∶2D间作处理提高8.91%，8.30%，4.56%，2G1∶4D间作处理的LER、WER、氮累积量分别比2G2∶4D间作处理提高10.17%，9.14%，4.35%，在晋杂22大豆间作体系下，2G1∶4D间作处理的LER、WER、氮磷钾累积量均高于2G1∶2D和2G1∶3D间作处理。高粱与大豆间作具有较高的土地生产力、水分及氮素养分利用优势；高秆高粱晋杂22与大豆间作比矮秆高粱晋杂34与大豆间作优势明显；2G1∶4D间作处理是最适宜的高粱和大豆间作配比。

为了探究高温胁迫下外源脱落酸（Abscisic acid，ABA）对水稻种子萌发和幼芽生长的影响。采用10 μmol/L的ABA溶液对水稻种子浸种24 h，然后置于40℃的高温环境中萌发，设计对照（CK-ABA）、ABA浸种（CK+ABA）、高温处理（HS-ABA）和ABA浸种后施加高温处理（HS+ABA）4种处理方式，研究ABA浸种对高温胁迫下水稻种子萌发、幼芽生长、活性氧（ROS）积累、细胞损伤和相关基因表达的影响。结果表明，高温胁迫显著（P<0.05）抑制了水稻种子的萌发及幼芽和幼根的生长，且种子发芽率与超氧阴离子、过氧化氢及丙二醛含量显著负相关（P<0.05），说明导致ROS过量积累及细胞损伤是高温胁迫抑制种子萌发的重要限制性因素。非高温胁迫下，ABA浸种与非ABA浸种处理间水稻种子的萌发及幼芽生长指标无显著差异。高温胁迫下，ABA浸种提高了水稻种子的发芽率及幼芽、幼根的生长，显著（P<0.05）降低了高温胁迫下水稻幼芽的ROS含量和质膜损伤程度，上调了ROS清除基因OsCATB、OsAPX6、OsFe-SOD和OsCu/Zn-SOD以及细胞死亡抑制基因OsBI1的表达。高温胁迫下，且ABA浸种条件下水稻种子的发芽率、芽长和主根长均与超氧阴离子（O₂^-）和过氧化氢（H₂O₂）含量呈极显著（P<0.01）或显著（P<0.05）负相关关系。此外，高温胁迫下，ABA浸种显著（P<0.05）上调了幼芽内ABA应答基因Salt和OsWsi18的表达，说明ABA信号途径被激活。综上所述，提高下游抗氧化防御能力、抑制ROS过量积累和降低细胞损伤是ABA诱导水稻在种子萌发期适应高温胁迫的一个重要途径。

为获得兼抗多种病毒（类病毒）的马铃薯植株，分别克隆了靶向PVX、PVY和PSTVd蛋白的P25、HC-Pro和Virp1基因，以拟南芥pre-miR159a为骨架设计了针对P25、HC-Pro和Virp1基因的amiRNA序列，通过Overlapping PCR将3个amiRNA片段连接，并导入植物双元表达载体pCAMBIA1300-221，构建植物表达载体p1300-221-pre-amiR-P25-HCPro-Virp1，经PCR及酶切验证，表达载体构建正确。农杆菌介导法将含目的基因质粒菌液侵染马铃薯品种费乌瑞它脱毒微型薯片，经再生、压力筛选，抗性植株分化及植株壮苗共获得转化株系15株，PCR检测结果表明，其中10株检测到与目的基因大小一致的片段（729 bp）。qRT-PCR结果显示，外源amiR -P25-HCPro-Virp1基因在10个转化植株中均有表达，相对表达量在7.68~21.37。对T₀阳性转化植株的攻毒试验，将PVX、PVY和PSTVd病毒等量混合液摩擦接种至6~8叶期的植株叶片，20 d后观察发现，对照植株感病严重，出现植株矮小、叶片斑驳等症状，而转化植株未表现出感病症状，生长正常。RT-PCR进行病毒特异性检测，结果显示，转化植株中也未检测到病毒序列，这表明转amiR-P25-HCPro-Virp在转化植株中能稳定表达，转化植株能够兼抗PVX、PVY和PVSTd 3种病毒（类病毒）。得到了同时兼抗PVX、PVY和PVSTd转化植株，且抗性显著，为马铃薯抗病毒育种提供了新的遗传资源。

基于豆科作物养分减投的轮作模式有助于在保障高产的基础上实现农业面源污染防控，为了探讨引入豆科蔬菜的轮作模式对土壤微生物群落的影响，采集定位试验3种轮作模式：西红柿-甜瓜、豆角-甜瓜、西红柿-豆角土壤样品，利用MiSeq高通量测序分析不同轮作模式下土壤微生物多样性、群落组成和结构差异，并结合土壤性质等环境因子探讨影响设施土壤微生物群落组成和结构的关键因素。结果表明，引入豆角的轮作模式显著影响土壤微生物的α-多样性，其中豆角-甜瓜模式显著降低了细菌Pielou指数，西红柿-豆角模式显著降低了真菌Chao指数。西红柿-豆角模式显著增加了土壤细菌中己科河菌门及真菌中担子菌门的相对丰度，分别是另2种轮作模式的2.3，4.1~4.8倍。在科水平上，西红柿-豆角模式显著增加了细菌亚硝化单胞菌科、Rokubacteriales、S085及真菌小不整球壳科、虫草菌科和丛赤壳科的相对丰度；豆角-甜瓜显著促进了细菌甾体杆菌科的生长；而西红柿-甜瓜显著提高了细菌Roseiflexaceae和生丝单胞菌科的相对丰度。CCA分析表明，地上部作物种类、pH值和NO₃^--N含量是影响土壤微生物群落组成和结构的关键环境因子，并且土壤细菌对环境因子改变的响应比真菌敏感。结果表明，相对于传统茄科-葫芦科轮作，引入豆科作物的轮作模式显著降低了细菌的均匀度和真菌的丰富度，并且改变了细菌和真菌的群落组成及结构，而且细菌对轮作模式改变的响应比真菌敏感。

ATP6V0A4基因编码V-ATP酶的一个亚基，与H⁺转运相关，是遗传性远端肾小管性酸中毒的致病基因。在前期研究中发现，民猪在遭受冷应激后其背脂中ATP6V0A4基因的转录水平发生了显著上升（P<0.05）。为了分析ATP6V0A4基因在转录水平的调控机制，构建了一系列长度不同的含有该基因5'端启动子区域的双荧光素酶报告基因质粒，转染PK15细胞并检测双荧光素酶的相对活性。根据检测结果，利用重叠PCR技术定点靶序列，预判可能存在的转录调控因子。结果发现，该基因启动子区的-1 504~-1 bp片段具有转录活性，通过2轮启动子截短试验后判定-265~-1 bp区域内存在正调控元件，-581~-265 bp区域内存在负调控元件。定向缺失-205~-190 bp，-120~-110 bp小片段后，确定-205~-190 bp区域内存在调控该基因转录的正调控元件结合位点，通过在线软件预测后发现E2F3、SP2、EGR1、E2F6、CTCFL、E2F1、SP1和ETF可能是该基因的正调控转录因子。首次克隆了猪的ATP6V0A4基因的启动子区域并进行了转录因子结合位点的筛选与鉴定，为后续研究其在冷应激状态下的转录调控奠定了基础。

旨在克隆牦牛HDAC2（Histone deacetylase 2）基因，预测分析HDAC2蛋白的结构和特性，并检测HDAC2的mRNA在牦牛不同组织以及不同发育阶段睾丸中的表达。将牦牛按年龄划分为幼年组（0.5～1岁）、成年组（4～5岁）及老年组（7～9岁），采集成年组牦牛肝脏、肾脏、肺、胃、脾脏、脑、心脏和卵巢组织以及3个时期的牦牛睾丸组织，利用反转录PCR （RT-PCR）技术克隆获得牦牛HDAC2的基因序列，使用生物信息学的方法预测该基因的序列同源性以及其编码蛋白质的氨基酸序列和结构；通过实时荧光定量PCR检测HDAC2的mRNA在牦牛不同组织中的表达，通过RT-PCR检测HDAC2的mRNA在牦牛不同发育阶段睾丸中的表达，利用色素原位杂交技术检测HDAC2 mRNA在成年牦牛睾丸中的定位。结果表明，HDAC2基因的开放阅读框包含1 467个碱基，编码488个氨基酸，其基因序列在哺乳动物中高度保守。结构预测表明，HDAC2是一个脂溶性疏水蛋白，具有一个组蛋白去乙酰化酶结构域。该基因的mRNA在卵巢和睾丸中的表达较高。HDAC2的mRNA在幼年期牦牛睾丸中的表达显著高于其他时期，在牦牛睾丸中HDAC2的mRNA定位在除精细胞之外的各类细胞中。克隆得到牦牛HDAC2基因序列并明确了该基因在睾丸中的时序表达模式，对于深入探讨HDAC2在牦牛睾丸发育及精子发生中发挥的作用提供了一定的试验数据。

为了获得五家渠尖缘螺线粒体基因组全序列，分析其组成特征，探讨其与同科的腐败琥珀螺以及肺螺亚纲相关类群之间的系统发育关系，运用Illumina Hiseq 2000高通量和Sanger测序技术以及MITOS在线注释及Genious R11.0等软件，对五家渠尖缘螺线粒体基因组序列进行了测序与分析。结果表明，五家渠尖缘螺线粒体全基因组序列长度为14 086 bp （GenBank登录号：MT670402），AT含量为75.64%，GC含量为24.36%。全基因组序列由13个蛋白质编码基因，22个tRNA基因，2个rRNA基因及1个非编码区组成。13个蛋白质编码基因使用ATN、TTN等为起始密码子，使用TAN、CAT、T等为终止密码子。22个tRNA基因中tRNA^Ser1和tRNA^Ser2缺失DHU臂。A+T富集区位于COX1与tRNA^Val之间，长度为42 bp。五家渠尖缘螺和同科的腐败琥珀螺线粒体基因组基因排列顺序和结构基本相似。从GenBank上下载有关肺螺亚纲及后鳃亚纲的部分种类线粒体全基因序列，构建基于线粒体基因组序列的系统进化树，并对琥珀螺科种类进行系统发育分析。结果显示，五家渠尖缘螺与腐败琥珀螺聚在一起，有较近的亲缘关系。目前，在GenBank有关琥珀螺科线粒体全基因组序列的信息非常少，本研究丰富琥珀螺科种类的基因序列信息，为将来的琥珀螺种类的系统发育分析、资源保护及遗传多样性等研究提供基础数据。