对来自不同生态区谷子品种的农艺性状与产量性状进行相关分析，探讨主要农艺性状对产量的影响，挖掘适宜南疆地区复播的早熟、高产、优质抗除草剂谷子新品种。2019-2020年以不同生态区的13个主推谷子品种为材料，采用相关性分析对产量相关的12个农艺性状进行综合评价。结果表明，各品种生育期在78~109d，供试材料中6个品种生育期均≤88d（豫谷18，CK）；有7个品种连续2年各综合性状表现优异，产量稳定，相比CK显著增产。穗重、穗粒重、成穗数与产量呈显著正相关；8个农艺性状对谷子产量影响依次为穗重>穗粒重>穗数>生育期>株数>穗粗>穗长>株高，说明抗除草剂复播谷子品种的筛选应首先关注穗部性状，其次是生育期与株高。通过综合评价，筛选出豫谷32、赤谷K1、冀杂金苗、豫谷31和冀谷41等5个较适宜在南疆地区推广种植的抗除草剂品种。

由真菌引起的病害可以在玉米叶片、茎秆和雌穗等部位及生长发育的各阶段发生，严重影响玉米产量及品质。培育和种植抗病品种是控制病害的重要途径，随着现代分子生物学的发展，全基因组及多组学技术的利用为玉米抗病基因的挖掘及抗性机制的解析提供了更可靠和更便捷的方式，通过分子育种与常规育种技术相结合改良现有种质也逐渐成为培育抗性种质的有效方式。本文综述了玉米常见真菌病害的抗病遗传、基因克隆及其育种利用的最新进展，展望了新抗病基因的挖掘和机理解析、广谱抗病基因及基因编辑等技术在玉米育种中的利用，以期促进玉米优良抗病新品种的培育。

理解土壤水分与氮素及其互作对小麦产量与水氮利用效率的影响，对协同提高小麦产量和水氮利用效率有重要意义。本文综述了小麦节水灌溉技术、氮肥施用技术、水分和氮素对小麦产量与水氮利用效率的互作效应、作物―土壤关系及水氮调控机制等方面的进展。讨论了目前存在的问题，即高产小麦与土壤的水氮互作效应尚不明确，小麦水氮耦合与高效利用的分子机理尚不清楚以及协同提高小麦产量和水氮利用效率的调控途径与关键技术尚未掌握。针对上述问题，今后应重点探究高产小麦与土壤的水氮互作效应与机制、水氮互作调控小麦吸收利用水分和氮素的生理与分子机理，以及协同提高小麦产量和水氮利用效率的调控途径与关键技术。

优质棉育种是当前棉花育种的工作重点，海岛棉染色体片段导入系是定位纤维品质性状QTL、定向改良棉花纤维品质的重要材料。以构建的一套以陆地棉冀棉262为背景的海岛棉海7124染色体片段导入系为材料，对上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、整齐度指数和伸长率5个纤维品质性状进行相关性分析及QTL定位。结果表明，上半部平均长度与断裂比强度、整齐度指数，断裂比强度与整齐度指数均呈极显著正相关，断裂比强度与伸长率呈极显著负相关，可能存在QTL的重叠或连锁。利用459对全部锚定在26条染色体上的SSR标记进行QTL定位分析，鉴定得到155个与纤维品质性状相关的QTL，解释表型变异率在6.57%~38.72%，分别位于At亚组的13条染色体和Dt亚组的7条染色体上，每条染色体上平均检测得到7.75个QTL，其中D5染色体上QTL最多，达30个，与上半部平均长度、马克隆值、伸长率相关的各7个，与整齐度指数相关的6个，与断裂比强度相关的3个;在A9染色体上仅检测到1个与伸长率相关的QTL。本研究鉴定得到的QTL位点与已报道的纤维品质位点部分重合或一致，与之相连锁的分子标记将在优质棉品种选育工作中发挥积极作用。

杂粮作物多是健康食品，食疗同源，在我国居民健康膳食结构中不可或缺，是我国民族膳食文化的载体，同时对于推动农业供给侧结构性改革和保证粮食安全具有重要意义。长期以来，科技部和农业农村部等有关部委部署的973、863、科技支撑计划等项目使我国杂粮产业科技创新取得了长足进步。但仍然存在杂粮膳食品质低且不稳定、产后损失率较高和产品加工技术落后等问题。“十三五”国家重点研发计划“经作”专项自2018年启动实施以来，在杂粮领域分批次立项共计6个，中央财政经费共计18 102万元，占专项总概算的12.2%。在专项支持下，通过5年来项目的实施，杂粮领域科技创新取得了一系列成果。本文介绍了“经作”专项杂粮类项目的立项背景和研究内容，分析了项目设置和立项实施的主要特点，凝练了杂粮领域相关科研技术成果，并对预期成效进行了展望。

马铃薯是重要的薯类作物，由于其突出的经济效益，且粮菜兼用，在我国种植广泛。马铃薯对水分条件十分敏感，干旱或淹水均会影响植株的生长发育。水分胁迫现象在马铃薯生产中普遍存在，已成为制约马铃薯产业发展的主要原因之一。因而，如何抵御马铃薯水分胁迫已成为迫在眉睫的问题。本文概述了水分胁迫对马铃薯生长发育、产量和品质影响的研究现状，归纳了水分胁迫对马铃薯形态指标、光合生理指标、逆境生理指标和产量指标的影响，提出了马铃薯抗水分胁迫的调控措施，展望了马铃薯抵御水分胁迫研究方向与发展趋势，为今后的研究提供相应理论依据。

叶片气孔是植物与外界联系的直接通道。气孔在玉米植株生长过程中碳、水循环调控中起着重要作用，影响着植株蒸腾和光合作用的强度。本文概述了玉米叶片气孔形态结构与主要功能特点，梳理了气孔表型破坏性与非破坏性获取方法，沿时间脉络整理了气孔表型人工―半自动化―自动化解析方法，归纳了玉米叶片气孔表型特征分析研究进展及影响气孔形态建成的相关基因研究现状，展望了叶片气孔研究可能面临的挑战与机遇，为基于气孔表型的玉米品种筛选鉴定及遗传改良提供参考。

作物设计育种是全球育种技术研究的“圣杯”。由于农作物有其环境适应性和应用多元化，作物设计育种是需要将有利等位基因聚合并克服同时空表达可能出现的问题，选育出在不同环境下所需品种的过程，是一个以遗传学为基础，结合作物栽培与耕作学、生物技术、信息技术，并涉及材料学和机械工程等多学科交叉的技术体系。育种的发展经历了最初的基于表型的选择，到当前基于基因组或基因水平的设计，是一个逐渐进步和技术化的过程。本文通过梳理总结作物育种的发展历程，结合作物育种的发展规律和人们的主观需求，提出作物设计育种未来的趋势，并对设计育种在新技术与常规育种的融合及其商业化发展中遇到的挑战进行了重点阐述，探索符合我国种业发展需求的底层技术驱动下未来商业化作物设计育种体系。

在自交授粉条件下，对PH6WC×PH4CV、PH6WC×B20、PH6WC×D1279 及亲本百粒重差异进行分析，并对PH6WC×D1279组建六世代群体（P₁、P₂、F₁、B₁、B₂、F₂），运用主-多基因混合模型遗传分析方法对百粒重遗传进行分析。结果表明，3个杂交种F₁百粒重存在极显著差异，且极显著高于亲本;F₁超高亲优势为11.56%~43.68%;百粒重遗传模型为2对主基因加、显、上模型;2对主基因为完全显性，上位性效应>显性效应>加性效应;主基因遗传率77.64%~80.86%。

在复杂的气候条件下，小麦更加频繁地遭受干旱高温逆境的影响，使产量降低。小麦单位面积穗数一定时，穗粒数和粒重是决定产量的主要因素。干旱高温逆境下，幼穗分化能力降低，小穗小花原基数量较少，花药和花活力降低，抑制胚和胚乳发育，致使小穗分化数量减少，可育小花数目降低，小花受精失败、籽粒败育，穗粒数降低。小麦穗粒数建成后，干旱高温降低胚乳细胞分化和生长速率，胚乳细胞数目降低，库容降低，同时改变籽粒灌浆特性，粒重降低。可见，干旱高温对小麦产量形成的影响涉及小穗分化、小花发育、小花受精、籽粒建成、籽粒灌浆等一系列复杂过程。本文从穗粒数形成的每一个阶段及粒重积累的过程全面系统地介绍了干旱高温逆境下小麦产量降低的生理机制，并总结小麦生产中应对干旱高温逆境采取的缓解措施。明确影响穗粒数形成的关键阶段及粒重积累的关键代谢途径，为小麦抗逆品种选育以及抗逆栽培技术提供理论依据。

海河平原是我国重要的冬小麦产区。随着生产发展，70多年来冬小麦行距有很大变化。20世纪50年代初期，通过简单农机具改革，使当时普遍在30cm以上的大行距有所缩小。1960年代中期至1970年代，由于适应种植制度变革和增密增产的技术需求，冬小麦种植行距比1960年代前期缩小了1/2左右，但仍存在多种形式。1980年代以后至20世纪末期，冬小麦行距逐渐稳定并规范为平均行距20cm为主的等行距或宽窄行。经过21世纪初期的过渡，从2007年至今，基本以15cm左右的等行距为主流行距。同时依托播种机具改进，对多种行距配置形式的生产效应进行了研究探讨。目前，7.5cm等行距小麦播种机的超窄行距种植技术和小麦立体匀播技术表现出显著的增产作用并逐渐扩大推广，显示了较好的应用前景。

为提高旱直播水稻耕播质量，实现旱直播水稻的高产稳产，在2020和2021年探究了秸秆全量还田下双轴旱地旋耕条播（T1）、单轴旱地旋耕条播（T2）和免耕撒播方式（T3）对旱直播水稻生长和产量的影响。结果表明，在水稻各主要生育时期，土壤容重均以T1处理最低，T3处理最高，而土壤孔隙度则以T1处理最高，T3处理最低。在水稻生长方面，与T2和T3处理相比，T1处理显著改善了水稻的根系氧化力，促进了分蘖的发生，同时T1处理下地上部关键时期的叶面积指数和干物质积累量和主要时期的光合势和群体生长率均提高。在产量及其构成因素方面，与T2和T3处理相比，T1处理的有效穗数和群体颖花量显著增加，穗粒数略有增加，但千粒重和结实率无显著差异，使得2年水稻产量均呈现T1>T2>T3，且各处理间差异显著。综上所述，在秸秆全量还田条件下，采用双轴旱地旋耕条播方式有利于改善土壤性状，增加根系活力，从而促进旱直播稻的高产稳产。

为探究小麦品种苗期的抗旱性，以14个不同小麦品种为试验材料，研究了正常水分（对照）和水分胁迫（15% PEG6000）条件下株高、最大根长、根条数、总根长、根系总表面积、根体积和干物质积累的差异。结果表明，水分胁迫下各品种株高、平均根长、最大根长和平均根条数以及干物质积累均受到严重抑制，处理和品种间差异显著。济麦22在对照处理下平均根长最大，其次是石麦22、衡0628和冀麦418；水分胁迫处理下，石麦22、石麦26和河农825平均根长较长，冀麦325最短。对照处理下冀麦418和石麦26最大根长较长，冀麦325最短；对照处理下石麦22的根条数最多，藳优5766最少。水分胁迫处理下石新828根条数最多，石麦26次之，藳优2018最少。石麦26和冀麦418的根系总体积和干物质积累在2个处理下表现一致，均与其他品种差异显著，表明冀麦418和石麦26属于苗期抗旱性强的小麦品种。

对16份俄罗斯冬小麦种质资源的21个性状进行遗传多样性和主成分分析，并以获得的主成分因子为基础分别进行二维排序评价。结果表明，参试品种幼苗习性遗传多样性指数（1.0717）最高，壳色遗传多样性指数（0.1407）最低，表型性状变异明显，相对丰富，且基础广泛。通过主成分分析及相关性分析，在10个数量性状基础上构建出以4个主成分因子为主要参数的供试品种定量评价函数模型，并通过二维排序综合得出，D4（喀山16）、D6（喀山21）、D13（喀山43）和D16（喀山16210）是4个因子协调程度较好的品种，可为冬小麦品质育种及遗传改良提供新材料。

筛选和培育耐盐性强的水稻品种对于充分利用土地资源和保障国家粮食安全具有重要意义。以辽宁省近年新育成的118份水稻新品系为试验材料，通过苗期不同浓度的NaCl溶液处理，比较不同品系间秧苗素质的差异，筛选强耐盐性的水稻新品系。结果表明，苗期水稻耐盐性评价中权重最大的性状是发芽率，根重在盐胁迫下的变异系数达到83.29%，在主成分分析中也占有较大比重，因此认为两者对盐胁迫响应稳定，其变化可以作为耐盐性评价的参考指标。进一步结合秧苗素质和主成分分析法的评价结果，筛选出耐盐性较强的5个水稻新品系，分别是盐粳352、花粳1520、盐粳172、沈星稻28和花粳1505。

通过¹⁵N示踪分析研究基肥氮素去向，旨在为水稻氮肥高效栽培提供理论和实践依据。以武运粳24号为试验材料，采用2年田间定点试验，通过增密减氮、前氮后移、轻干湿交替灌溉、增施饼肥等栽培措施，设置5种处理（氮空白区、当地常规栽培、综合管理措施1~3），研究不同栽培措施对水稻基肥氮素利用率的影响。结果表明，25.76%基肥氮素被植株吸收，24.46%残留在土壤中，49.78%损失到环境中。与当地常规栽培相比，综合管理措施能够显著提高作物对基肥氮的吸收比例（38.8%~61.3%），降低土壤中的残留比例（10.3%~24.8%），减少基肥氮向环境中的损失比例（1.8%~18.1%）。与当地常规栽培措施相比，综合管理措施在各生育期皆具有较高的氮素积累量；显著提升了植株对基肥氮素的吸收，减少了氮素损失，显著增加了氮素向籽粒中转运，且综合管理措施能改善土壤质量，具有较高的土壤脲酶及过氧化氢酶活性。综合研究结果表明，通过优化栽培措施能够显著提高植株对氮素的吸收，改善土壤质量，增加土壤氮素库容，提高基肥氮素利用率，增加作物产量。

为精准鉴评综合性状优良的大麦种质，对来自国内外143份大麦种质资源的单株有效穗数、千粒重、穗粒数、产量、株高、穗长和穗下节长7个农艺性状，以及籽粒水分、蛋白质、淀粉和粗纤维含量4个品质指标进行分析和综合评价。结果表明，143份大麦种质资源的农艺性状变异系数在14.93%~65.75%，其中产量、穗粒数和单株有效穗数变异较为丰富，株高和千粒重变异较小，多样性指数（H′）为1.33~2.06。品质性状的变异系数为3.78%~14.17%，H′为1.71~2.07。聚类分析可将143份大麦种质分为4个类群，类群Ⅰ的单株有效穗数、千粒重、产量、株高和穗长均较高，类群Ⅱ的蛋白质含量最高，类群Ⅲ的淀粉含量最高，类群Ⅳ的穗粒数最高、株高最矮、穗长最小。主成分分析表明，前6个主成分构成的信息量为总信息量的85.17%，结合主成分得分构建大麦种质资源多性状的综合评价方程，为筛选优异大麦种质提供依据。

TMS5基因编码RNase Z蛋白，它是水稻中报道的一个温敏核不育基因。分析比较小麦中TMS5同源基因在小麦BNS不育系和可育系花药不同发育时期表达的差异，为揭示小麦BNS温敏核雄性不育的机制提供理论依据。以小麦BNS不育系和可育系花药为试验材料，克隆获得408bp的小麦TMS5同源序列，其与水稻TMS5基因序列一致性达80%。定量分析小麦TMS5在花药发育的四分体期、单核早期、单核晚期、二核期和三核期的表达发现，该基因主要在四分体期表达，并且其在可育系花药中的表达量要远高于不育系。小麦TMS5基因与BNS温敏核雄性不育系的花粉败育密切相关，且四分体期是其调控的关键时期。

以2018年黄淮海夏大豆南片的2组（A、B）区域试验数据为研究对象，对产量及其相关的9个农艺性状（V1~V9）进行最佳线性无偏估计（best linear unbiased prediction，BLUP），并基于BLUP值分析产量与9个农艺性状的遗传力和相关性。结果显示，生育期的变异范围最小，有效分枝数最大;生育期、株高、主茎节数和百粒重的遗传力较高，产量、底荚高度和单株粒重较低;与产量相关性较大的是单株荚数、单株粒数和单株粒重，均呈极显著正相关;9个农艺性状与产量的相关系数和直接通径系数大小排序不一致，主要由于农艺性状之间相互影响造成。在夏大豆选育过程中，生育期、株高、主茎节数和百粒重可在早期世代进行选择，产量、底荚高度和单株粒重应在高世代进行选择。选育过程中应特别注重单株荚数、单株粒数和单株粒重性状的选择，这是快速选育出高产大豆品种的关键。

不同生态条件下环境因素是导致玉米产量差异的重要原因，为阐明不同地区产量的主要构成因素，利用不同生态区的气候环境以及逆境胁迫压力，对15份自交系和18份杂交种进行评价筛选，分析不同地区产量构成因素对产量的贡献效应，明确不同区域选择适宜高产品种的评价方法。结果表明，与产量直接相关的穗粗、行粒数、穗长、百粒重和穗位系数对产量的贡献效应大于病害和倒伏，在不同气候环境影响下，这些产量因素对产量贡献效应不同；产量最优线性回归模型中引入产量要素越多的地区，产量越高，不同生态环境下，南阳、洛阳、安阳、漯河试验点分别有5、4、4、2个与产量直接相关的因素引入最优线性方程；多地点联合鉴定表明，郑单1868和LX201在干旱胁迫后并未减产，遮阴胁迫后减产相对较少，平均产量相对较高，在本研究的试验材料中综合抗性最好。

利用覆盖绿豆11条染色体的16个EST-SSR标记，对来自我国15个不同省市的156份绿豆农家种和53份育成品种进行遗传多样性分析。结果表明，16个标记总共检测出57个等位变异位点，平均等位变异数3.56，有效等位变异数（N_e）1.89，Shannon信息指数（PIC）0.70。与育成品种相比，绿豆农家种的观测等位变异数、N_e、期望杂合度和PIC较高，表明农家种的遗传多样性高于育成品种。Structure分析可以将所有材料分为3个组群，组群内资源有按地理来源聚集的趋势，3个组群内种质间的平均遗传距离相差不大。利用UPGMA法进行聚类分析，可将所有参试绿豆材料分为A、B、C三大类群，类群A集中了大部分育成品种，类群B和C则以农家种为主。12个不同地理来源资源群体的遗传一致度介于0.4706~0.9627。

为探究大麦种质资源的遗传多样性，筛选综合性状优异的种质，以70份种质资源为试验材料，通过对连续3年的10个主要农艺性状进行相关性分析、聚类分析及主成分分析，对大麦种质进行遗传多样性分析与性状综合评价。结果表明，参试大麦材料存在丰富的遗传变异，第一茎节长变异系数最大，为56.24%，其次是主穗粒数（44.31%）和单穗粒重（41.50%）。聚类分析将参试大麦分为6个类群，类群Ⅰ属于高秆―短穗型，可作为粮饲兼用品种选育的亲本；类群Ⅱ属于大粒―高产型，综合性状表现最好，可作为中矮秆―大粒―高产型品种选育的亲本，或生产上直接利用；类群Ⅲ可作为长穗型品种选育的亲本；类群Ⅳ可作为矮秆多穗型品种选育的亲本；类群Ⅴ综合性状表现最差，建议作为资源材料保存；类群Ⅵ材料属于小粒―多穗型。结合二维排序分析，筛选出以矮秆、强分蘖、高产为基础，分别兼具短穗、多粒、长穗的3类大麦种质，并构建了大麦种质资源的综合评价方程。本试验为大麦种质的评价、利用及优异基因资源的挖掘提供依据。

对327份豌豆种质资源的8个主要农艺性状进行遗传多样性、主成分及聚类分析。结果表明，327份豌豆种质的8个主要农艺性状变异系数范围为14.41%~35.01%，存在显著差异。主成分分析显示，3个主成分的累计贡献率达63.290%，第1主成分中荚数的特征向量绝对值最高，第2主成分中单株产量的特征向量绝对值最高，第3主成分中荚粒数的特征向量绝对值最高，根据主成分贡献率与特征向量绝对值的大小，以荚数、单株产量和荚粒数这3个性状作为评价豌豆种质资源的评价指标。聚类分析把327份豌豆种质划分为4个类群，其中类群A以矮秆、大粒材料为主，类群B以每果节荚数最多的低产材料为主，类群C以高秆、高产材料为主，类群D以分枝数最多、其余农艺性状均中等偏上材料为主。从高秆、高产和大粒3个方面考虑，筛选出高秆（编号87、148、307、220）、高产（编号82、145、46、114）、大粒（编号303、276、250、317）共12份优异豌豆种质资源。

磷是大麦生长发育必需的大量元素之一，其影响大麦的产量和品质。土壤中有效磷含量低，生产上通过施用过量的不可再生磷肥来缓解低磷胁迫。只有全面掌握大麦对低磷胁迫的响应机制，培育磷高效品种，才能从根本上解决生产上对磷肥的过度依赖。本文系统总结了近些年大麦在根系形态、生理和分子水平上对低磷胁迫的响应，以及大麦耐低磷位点和磷相关基因挖掘的研究进展，对磷高效利用优质大麦育种提供参考。

施肥对作物增产具有重要作用，然而施肥对土壤等环境的影响也越来越严重。因此，如何鉴选与创制养分高效利用资源，选育高产、绿色品种已经成为目前高粱产业发展的重要研究方向。本文总结了国内外高粱种质资源耐瘠性鉴定、养分胁迫对高粱主要农艺性状的影响与生理学响应、养分效率的分子生物学研究、氮利用效率与根系分泌生物消化抑制等方面取得的研究进展，并对养分高效利用研究和氮高效利用品种选育进行了展望，为高粱新品种在中低产田产量提升、减施化肥和农业面源污染改善等方面提供技术支撑。

探究氮肥处理对强筋小麦品种产量及品质的影响，为强筋小麦优质高产栽培提供技术参考。开展大田试验，采用裂区试验设计，以藁优2018（A1）、师栾02-1（A2）和石优20（A3）3个具有代表性的强筋小麦品种为试验材料，设4个施氮水平，0（N0）、180（N1）、240（N2）和300kg/hm²（N3），研究不同处理下小麦的产量及其构成要素、籽粒蛋白质及其组分含量。结果表明，在相同施氮量条件下，石优20籽粒产量和千粒重均高于其他2个品种，藁优2018容重和籽粒蛋白质含量均高于其他2个品种。不同处理组合中，随着氮肥施用量增加，强筋小麦单位面积穗数、穗粒数、籽粒产量、籽粒蛋白质、清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量均有增加的趋势，醇溶蛋白含量则呈现先增后减的趋势，但不利于千粒重和容重的增加；其中籽粒产量以N2处理最高，蛋白质含量以N3处理最高。石优20产量最高，藁优2018的籽粒蛋白质含量最高，师栾02-1的综合表现较好；所以在氮肥底追比例5:5、追施氮肥时期为拔节期条件下，种植石优20和藁优2018施纯氮240kg/hm²；种植师栾02-1施纯氮180kg/hm²时，有利于提高其籽粒产量、蛋白质及其组分含量，可达到产量和品质协同提高的目标。

在海南三亚以4个黄淮海地区大豆品种（系）为试验材料，在鼓粒期采集不同厚度的鲜荚，对自然阴干后的种子状态、百粒重及发芽能力进行研究。结果表明，鲜荚厚度为7~8mm的种子发芽率和发芽势均最高，分别达96.7%和85.8%，分别超过正常收获种子的8.6%和10.3%，因此在海南冬季最适宜提前收获的鲜荚厚度为7~8mm。利用提前摘荚技术，从播种至收获需要50d左右，阴干处理15d，一个世代共需要65d。10月底至次年5月初之间在海南种植，可连续繁殖3代，该技术可为大豆的快速育种提供技术支撑。

倒伏是影响玉米产量的重要因素之一。以抗倒性不同的3个玉米品种[京农科728：高抗倒性（H），金农738：中抗倒性（M），先玉335：低抗倒性（L）]为材料进行转录组学分析，挖掘玉米抗倒性相关基因。结果表明，3个比较组共鉴定到10 093个差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs），其中先玉335与京农科728比较组鉴定到的DEGs最多，为7779个。GO功能富集分析表明，3个玉米品种抗倒性不同可能与富集到相同GO条目的DEGs数量不同有关。代谢通路富集分析表明，L-vs-H、M-vs-H分组显著富集到苯丙素生物合成、次生代谢产物的生物合成和类黄酮生物合成途径，而L-vs-M分组显著富集到光合作用－天线蛋白、植物－病原体相互作用途径。茎秆显微结构表明，先玉335单个维管束面积最小，茎秆表皮细胞厚度最薄，京农科728单个维管束面积最大，表皮细胞厚度最厚。结果进一步明确了玉米抗倒伏相关的基因与代谢通路，为定向克隆和抗倒伏新品种的分子设计育种奠定了基础。

利用突变体挖掘与稻米品质相关基因，有助于阐明与品质相关的淀粉和贮藏蛋白生物合成的调控机制，促进水稻优质育种。通过筛选中花11组织培养突变体库，获得具有粉质、垩白和皱缩外观胚乳的突变体cse（chalkinessandshrunkenendosperm），并进行籽粒表型鉴定和理化性质分析。通过F₂群体分析cse遗传行为和目的基因的图位克隆，利用qRT-PCR分析基因的时空表达模式。与野生型相比，突变体的农艺性状和淀粉理化性质均有显著差异，突变体淀粉颗粒呈不规则球型，且相互间隙较大。遗传分析表明，突变体性状受单隐性核基因控制。借助图位克隆将候选基因定位在4号染色体长臂端Os4-14-8和Os4-15之间的40kb范围内。测序结果表明，定位区间内仅有一个编码TPR蛋白的候选基因LOC_Os04g55230发生了突变。第1个外显子处缺失3个碱基GGC，导致一个甘氨酸缺失，第14个外显子处存在1个碱基G替换成碱基A，导致精氨酸突变为赖氨酸。qRT-PCR结果表明，LOC_Os04g55230在授粉后14d的胚乳中表达量达到最大值。突变的LOC_Os04g55230为已报道基因OsFLO2/OsCNY8的新等位基因，但突变体与已知的OsFLO2突变体表型不完全相同，cse籽粒伴有皱缩外观，有效分蘖数、贮藏蛋白和脂肪酸含量等均显著增加。

探索烤烟连作对土壤细菌群落结构及功能多样性的影响，对深入理解连作障碍成因，制定土壤保育措施具有一定的理论和指导意义。利用高通量测序技术对云南省3个核心烟区不同连作年限（0、2、4和8年）耕层土壤细菌16S rDNA V3-V4片段进行测序，并结合土壤化学性质进行细菌群落分布与环境因子的相关性分析。结果表明，云南曲靖、红河烟区烟田土壤排前10位的细菌优势菌属相对丰度累积总和分别为11.43%~17.46%和15.82%~22.35%，细菌群落丰富度和多样性均随连作年限的延长极显著或显著增加，文山烟区烟田排前10位的土壤优势细菌菌属相对丰度累积总和为17.66%~23.08%，随连作年限的延长呈先降后升的趋势，细菌群落丰富度和多样性随连作年限的延长极显著提高；氨基酸代谢和其他次生代谢产物合成功能丰度是连作土壤细菌群落的主要代谢路径，随连作年限的增加区域间存在差异。冗余分析结果表明，土壤化学性质与细菌群落分布密切相关，其中pH是影响土壤细菌群落变化的核心环境因子，贡献值（18.12%）最高。综合而言，不同烟区土壤细菌群落多样性、功能多样性和优势菌属相对丰度随连作年限的增加，其变化趋势存在差异，调控土壤pH有利于维持相对稳定的土壤微环境。

以川荞1号为材料，克隆得到FtABCG12基因。基因结构分析表明，FtABCG12基因由7个外显子和6个内含子组成，cDNA全长1734bp，编码577个氨基酸。系统进化树显示，FtABCG12蛋白与拟南芥AtABCG11、AtABCG12、AtABCG13和AtABCG15蛋白亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明，FtABCG12基因在苦荞中的表达受立枯丝核菌侵染的诱导。转基因拟南芥中，过表达FtABCG12基因可显著提高拟南芥植株的抗病性。以上结果证明，FtABCG12基因参与苦荞生物胁迫的适应过程，为进一步研究FtABCG12调控苦荞抗立枯病的分子机制奠定了基础。

以黑龙江北部的44份大豆品种为试验材料，设置4个播期处理（SD1~SD4），研究播期对黑龙江北部大豆品种生育进程、产量及品质相关性状的影响。结果表明，随播期延迟，营养生长阶段和生殖生长阶段均显著缩短，生殖生长提前，生育进程加快，生育期逐渐缩短;随播期推迟，株高、底荚高、有效分枝数、主茎节数、单株荚数、单株粒数、百粒重和小区产量均呈先略增加后显著降低趋势;播期对品质影响不同，蛋白质含量先显著升高后显著下降，脂肪含量呈显著下降趋势，且随播期间隔延长，不同播期品种品质相关性降低，SD1和SD4处理参试品种的品质相关性不显著;筛选出较稳定的高蛋白品种龙垦310和华疆5号，高油品种九研9号和黑科58号。筛选出SD3处理较稳产的品种龙垦310、龙达167、圣豆37和佳豆36;筛选出SD4处理较稳产的品种贺豆6和富豆15。

通过对158份中国和欧洲大豆材料的12个主要农艺性状进行分析，利用统计分析、相关性分析、主成分分析等方法对试验材料进行综合评价，结果表明，欧洲大豆材料中有10份材料生育期过长，无法完全成熟；平均株高、主茎节数、有效分枝数与国内大豆材料相比均较高，且有粗蛋白质和粗脂肪含量表现优异的材料。最终筛选出12份综合表现优异的材料，可在育种中使用。

利用前期筛选出的18对SSR引物对96份不同来源的藜麦种质材料进行遗传多样性分析，构建DNA指纹数据库。结果表明，筛选的18对SSR引物共检测到94个等位基因位点，每对引物检测出3~10个等位基因基因位点；利用18对引物组合可将96份藜麦种质材料鉴定出来；96份藜麦遗传相似系数变幅为0.55~0.98，平均遗传相似系数为0.77；聚类结果将96份藜麦材料分为三大类。

近年来，极端天气频发，2020年4月20-23日河北大部分地区小麦遭遇倒春寒，导致部分小麦品种穗部缺粒严重。本研究调查了该年度石家庄市农林科学研究院赵县试验站种植的323份国内外小麦种质资源的穗部结实性和产量相关的农艺性状，对来源于不同地区小麦的抗倒春寒能力及其与产量相关的农艺性状进行统计分析。结果表明，来源于不同地区小麦种质倒春寒抗性和重要农艺性状在河北表现差异明显，抗寒分级（穗部缺粒）范围在0~4.5级。抗寒级别与单株粒重、株高、分蘖数、穗数、穗长和旗叶长呈显著或极显著负相关，相关系数分别为-0.3582、-0.5469、-0.5277、-0.4942、-0.1386和-0.2090，与小穗数和旗叶宽呈极显著正相关，相关系数分别为0.2290和0.3506。田间筛选出黄淮麦区完全未受倒春寒影响的小麦种质资源23份，为选育抗倒春寒小麦新品种提供重要参考。

以苦荞“品苦1号”为材料，克隆得到FtTIR基因，研究其在立枯丝核菌侵染下的表达模式及在立枯病抗病信号通路中的作用。结果表明，FtTIR基因全长576bp，编码191个氨基酸，编码蛋白分子量为22.7kDa。进化分析显示，FtTIR蛋白与藜麦XP_021726625.1和赤豆XP_047164412.1亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明，FtTIR基因受立枯丝核菌侵染诱导表达，且在茎中的表达量最高。转基因拟南芥中，过表达FtTIR基因显著提高了植株对立枯丝核菌的抗病性，并显著提高了叶片过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性，提高了病程相关基因AtPR1的表达水平。

为评价拔节期不同小麦耐渍性，以34份品种（系）为试验材料，设置渍水和常规栽培2个处理，测量产量、千粒重和粒径等相关指标，通过相关分析、因子分析和综合得分等对耐渍性进行综合评价。结果显示，渍水14d时产量、千粒重和粒径显著下降，粒径与千粒重显著相关，千粒重和粒径的降低是产量下降的主要原因之一;耐胁迫指数（STI）、生产力几何平均值（GMP）、平均生产力（MP）、调和平均数（HM）、平均相对生产力（MRP）、相对生产力（RP）与正常条件下均产（Yp）、胁迫条件下均产（Ys）显著正相关，适于筛选渍水胁迫和正常环境下的高产潜力品种;胁迫敏感指数（SSI）、耐湿指数（WTI）、抗逆性（TOL）与Ys呈显著负相关，适于筛选渍水胁迫环境下的高产潜力品种;因子1主要解释了GMP、HM、MP、WTI和RP，反映产量特性，因子2主要解释了SSI、TOL和STI，反映耐渍特性;GMP、HM、MP、STI、WTI和RP被提取的比例均在0.85以上，被解释程度高，适于品种（系）耐渍性的初步筛选。通过因子综合得分和耐胁迫得分（STS）发现，国豪麦6号、扬15-133、扬16-157、扬麦20、华麦1064、鄂麦166、华麦1061、安农170、宁麦9号、华麦1063和皖科125的综合得分和STS值均高于耐渍对照扬麦25，可见综合得分0.30以上或STS值4.00以上的为耐渍品种（系）。因此，由GMP、HM、MP、STI、WTI和RP获得的综合得分和STS值可作为筛选耐渍种质资源的指标。

CIPK是植物钙感受器钙调磷酸酶B类似蛋白特定靶向的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在钙离子信号转运中起到重要作用。为探究GzCIPK7-5B基因在小麦中的功能，利用RT-PCR方法从小麦品种贵紫麦1号中克隆得到GzCIPK7-5B基因，进行生物信息学分析。用RT-PCR检测GzCIPK7-5B基因在贵紫麦1号不同组织（根、茎、叶、籽粒）中的表达情况。运用qRT-PCR检测GzCIPK7-5B在籽粒3个时期（花后10、25、35d）的表达水平。结果表明，GzCIPK7-5B基因的开放阅读框为1296bp，编码431个氨基酸，蛋白含有丝氨酸―苏氨酸蛋白激酶家族保守结构域，具有CIPKs家族基因的特征。其编码的蛋白含有29个磷酸化位点，无跨膜结构，是一种无信号肽的不稳定亲水性核蛋白。GzCIPK7-5B基因与野生二粒小麦的TdCIPK7-5B序列相似度最高，蛋白序列同源性为100%，在根、茎、叶和籽粒中均有表达，在贵紫麦1号籽粒花青素合成3个重要时期（花后10、25、35d），花后25和35d的表达水平显著高于花后10d。

为客观评价参加内蒙古区域试验（区试）小麦品种（系）的高产稳产性和适应性，探明适合其试验结果的分析方法，采用AMMI模型对2016-2020年参加内蒙古区试小麦品种（系）的籽粒产量进行分析。结果表明，环境差异是引起内蒙古区试小麦品种（系）产量差异的主要原因，且基因型与环境存在互作效应。结合籽粒产量和稳定性参数（D_g）对品种（系）高产稳产性进行度量，筛选出农麦482、农麦300、赤麦8号和农麦016适宜内蒙古地区种植的高产稳产小麦品种（系）。通过分析内蒙古区试小麦品种（系）与试点互作效应值发现，农麦482更适宜种植在呼和浩特市玉泉地区，农麦300更适宜种植在达拉特旗树林召镇地区，赤麦8号更适宜种植在呼和浩特市玉泉区和赤峰市松山区，农麦016更适宜种植在通辽市钱家店镇地区。通过AMMI模型对内蒙古区试小麦品种（系）籽粒产量分析表明，AMMI模型可以客观地评价内蒙古小麦区域试验中小麦品种（系）的高产稳产性和适应性，为选择小麦优良品种及新品种适宜推广种植区域提供理论依据。

为探明孕穗期冷害对优质香稻产量及其构成因素的影响，以冷敏感品种绥粳4和冷钝感品种垦稻08-169为试验材料，于孕穗期17℃低温处理0（CK）、3、6、9d，研究孕穗期低温胁迫对优质香稻产量及其构成因素的影响。结果表明，孕穗期低温胁迫降低优质香稻产量及其构成因素。其中低温胁迫3、6、9d极显著降低2个品种的穗上、中、下部每穗粒数，使整穗每穗粒数下降。低温胁迫6、9d极显著降低2个品种的穗上、中、下部千粒重，使整穗千粒重下降。低温处理6d极显著降低了绥粳4的穗上、中、下部结实率和垦稻08-169穗下部结实率，低温处理9d极显著降低了2个品种穗上、中、下部结实率，使整穗结实率下降。不同耐冷品种产量构成因素对低温胁迫的响应存在差异，结合生产实际以低温6d为标准，孕穗期低温胁迫对冷敏感绥粳4穗上、中部结实率影响更大，对冷钝感品种垦稻08-169的穗下部千粒重影响更大。因此，孕穗期低温胁迫通过降低穗上、中、下部每穗粒数、千粒重和穗下部结实率来减少优质香稻产量。