以郑单309、郑单326、郑单958和中玉303等玉米品种为研究对象，在7个种植密度（6.00×10⁴、6.75×10⁴、7.50×10⁴、8.25×10⁴、9.00×10⁴、9.75×10⁴和10.50×10⁴株/hm²）条件下进行田间试验，研究不同种植密度和品种对夏玉米生育期内群体物质累积量和产量构成的影响。结果表明，高密度下株高和穗位高表现出明显优势，中玉303和郑单958的株高和穗位高表现相对较高。随生育期推进，植株群体干物质量显著增加，花前、花后和成熟期干物质量均随密度增加而显著增加，成熟期中玉303和郑单958的干物质量较郑单326和郑单309平均提高16.1%，花后干物质量占成熟期的比重以6.00×10⁴株/hm²密度处理下最高，为58.68%，以郑单958最高。随密度增加，成熟期千粒重显著下降，产量明显提高，10.50×10⁴株/hm²密度处理最高，为14.49t/hm²，中玉303产量最高，较郑单309和郑单326平均增加16.3%。由此可见，在本试验条件下，选用中玉303，以10.50×10⁴株/hm²密度种植，可提高玉米植株花后物质生产量，促进花后物质分配，实现夏玉米高产。

高盐是限制农作物生长和生产最主要的非生物逆境之一。土壤中过多的盐离子对植物细胞造成渗透、离子和氧化胁迫。植物感知胁迫信号后,激活脱落酸、盐过敏感通路维持体内渗透平衡和离子稳态,运行抗氧化系统以应对过量的活性氧。本文通过信号转导、渗透保护剂及溶质的生物合成、离子稳态及区域化、抗氧化系统和植物激素调控等方面综述了植物盐胁迫反应的组成、途径及其调控机制的研究进展,有助于研究人员在逆境条件下培育高产优质的农作物。

玉米是我国重要的青贮饲料来源，蛋白质含量较低是制约其饲喂价值的主要问题。混合青贮可通过原料间成分的互补性以及发挥微生物的互作效应实现青贮饲料营养品质的均衡与提升。本文综述了玉米与高蛋白牧草、副产品和青贮添加剂混贮的研究进展，分析了现阶段的优势与不足，展望了我国玉米混贮未来的研究方向，为我国玉米混贮应用提供参考。

病毒诱导的基因沉默（VIGS）具有独特优势，被广泛应用于基因功能验证。高效基因沉默体系的建立和优化是对目标基因功能进行研究的前提和基础。以番茄品种money maker和携带八氢番茄红素脱氢酶（PDS）基因序列的TRV病毒载体为材料，研究了农杆菌不同OD值、不同侵染方法以及侵染后不同培养温度对PDS基因沉默株率的影响。结果表明，农杆菌OD值分别为0.50、1.00和1.50时，PDS基因的沉默株率分别为5%、13%和6%；当农杆菌OD值为1.0时，采用注射法、真空浸润法和注射处理24h后再进行真空浸润后的PDS基因沉默株率分别为13%、30%和15%；侵染后的培养温度对于基因沉默株率也有显著影响，在25℃时的沉默株率为13%，22℃时沉默株率达到46%。以上研究表明，农杆菌OD值为1.00时，注射24h后再进行真空浸润，接种后植株在22℃下生长能够提高番茄目标基因的沉默株率。

硒元素是人和动物必需的微量元素之一，人体缺硒会引发诸多疾病甚至导致死亡。我国是缺硒大国，全国有2/3的人口处于缺硒地区。目前，食物补硒是提高人体摄硒量的最佳途径，同时也决定着食物链中硒的水平。本文从环境角度介绍了植物对土壤中不同硒元素的吸收利用途径，综述了硒在植物体内的转运和代谢机制，为开发富硒农产品提供参考。

马铃薯块茎作为收获器官,其发育过程及机制是重要的生物学问题。本文在总结大量前人研究的基础上,提出了调控马铃薯块茎发育的四大主要途径,包括蔗糖代谢（信号）调控、光周期调控、激素调控和水肥调控途径。在对四大主要途径的研究进展总结的基础上,提出了马铃薯块茎发育调控的研究方向。

基因编辑技术自2012年问世以来，引起了人们广泛的关注，并在应用上不断突破创新。该技术利用“分子剪刀”将DNA双链断裂，连接上非同源末端或同源重组，对DNA特定的位点进行突变、敲除、插入或替换。本文详细阐述了迄今为止各种基因编辑技术的原理及方法，介绍现阶段该技术的应用及编辑作物商业化情况，同时对该技术的检测研究加以分析。基因编辑技术已然成为全球热点，新技术、新研究和新成果如雨后春笋，在动植物育种、疾病治疗和药物研发等领域得到应用，未来该技术必将展现其革命性意义，如何监管、检测和商业化应用将成为监管部门急需解决的问题。

小麦根系既是水分和养分吸收的主要器官，又是多种激素、有机酸和氨基酸合成的重要场所，其生长发育关系到小麦最终产量和品质。全球气候变化下频发极端高温或低温灾害，极端气温导致极端根际温度，直接作用小麦根系并影响其生长。根据近年来国内外关于根际温度胁迫对小麦根系生长影响的研究成果，重点阐述根际温度胁迫对小麦根系形态及生理指标的影响，并针对当前小麦根系研究的主要问题和未来研究方向与前景进行了讨论，以期为小麦抗逆栽培根系调控提供理论依据。

磁化水处理应用于农作物的生产实践是一个比较特殊的领域，国内外科研人员在开发磁化水的基础上开展了磁化水对农作物生长发育影响的诸多研究，比较了磁化水与普通水灌溉对种子发芽、秧苗生长素质、田间相关农艺性状及土壤理化性质影响的异同，表明磁化水对水稻生长发育调控和土壤改良效应有一定的影响。通过系统总结，发现磁化水对水稻及其他农作物表现出的差异主要集中于土壤特性、生长指标、叶片叶绿素含量、根系性状、产量及品质方面，同时磁化水灌溉影响水稻及其他农作物的生理特性。研究结果为磁化水灌溉在农作物生产中的推广应用提供参考依据。

为揭示北疆地区秸秆全量还田下不同耕作措施对土壤氮素特征的影响,进而筛选出适宜北疆复播大豆资源高效利用的耕作措施。于2019年进行了复播大豆田间试验,在冬小麦收获后秸秆全量还田条件下,设置了翻耕（TS）、翻耕覆膜（TPS）和免耕秸秆覆盖（NTS）3种耕作措施处理,研究不同耕作措施对复播大豆土壤铵态氮、硝态氮及氨挥发的影响。结果表明,复播大豆花期施肥后,土壤氨挥发速率和积累量表现为TPS>TS>NTS;不同耕作措施下土层0~20cm硝态氮和铵态氮含量差异显著,0~20cm耕层TPS和TS处理土壤硝态氮含量分别较NTS处理高17.12%和18.45%,铵态氮含量分别高82.76%和4.66%。综合考虑认为,秸秆全量还田下,北疆复播大豆适宜的耕作方式为翻耕覆膜。

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。

盐胁迫是影响水稻产量的主要因素之一，开展水稻耐盐机制的研究十分必要。为了揭示OsWD40基因参与耐盐的分子机制，以日本晴和OsWD40过表达水稻株系为材料，用浓度为200mmol/L的NaCl分别处理0、12、24和48h，对其根系进行转录组测序分析。结果显示，比较日本晴和OsWD40过表达株系在盐胁迫相同时间（ST0与NT0、ST12与NT12、ST24与NT24、ST48与NT48）的基因表达量，分别检测到1950、1646、3499和1522个差异表达基因。其中，盐胁迫处理24h的差异表达基因多于0、12和48h处理。对4个比较组的差异表达基因分别进行GO功能富集分析和KEGG代谢通路分析，发现差异表达基因主要富集在盐胁迫响应、脱落酸响应和转录调控等GO条目中，富集的重要代谢通路主要是植物激素信号转导，植物MAPK信号传导途径和苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成相关的次生代谢途径等。同时，转录因子家族基因，如WRKY、MYB和bHLH等，在各比较组中呈现差异表达。由此推测，苯丙烷生物合成和类黄酮生物合成等植物次生代谢途径在OsWD40过表达水稻根系响应盐胁迫中发挥着重要作用，而且OsWD40可能介导响应脱落酸的基因转录调控，激活下游盐胁迫相关基因的表达。

苍术为多年生草本植物,传统的种植方式是连续多年在同一地块种植,这往往导致其生长发育受阻和土传病害的发生,根际微生物被认为是植物的第二基因组,对植物的生长发育具有重要作用。为分析栽培苍术对根际土壤微生物的影响,探讨苍术病害发生与微生物变化间的关系,以陕西省柞水县下梁镇种植过3年苍术的根际土壤,以及从未种植过苍术地块的土壤为试验材料,利用高通量测序方法对微生物群落进行扩增子测序分析。结果表明,栽培3年后,苍术根际土壤细菌和真菌结构发生变化,细菌群落多样性和丰富度下降,真菌群落多样性下降、丰富度上升,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门是细菌中的优势菌群,子囊菌门、被孢霉门、担子菌门是真菌中的优势菌群。栽培3年后,苍术的根际土壤微生物呈有益菌下降、病害菌增加的趋势。

山农20是山东农业大学利用常规育种与分子标记辅助选择育成的多抗、广适、高产且稳产小麦品种，先后通过国家黄淮南片、北片、新疆和甘肃审定。山农20含有长穗偃麦草和美国种质血缘，表现抗病、大穗和大粒等优异农艺性状。通过基因功能标记或与基因紧密连锁的微卫星标记的检测，分析了山农20含有的控制重要农艺性状的关键基因，得出山农20含有Pm2、Pm24和Pm30白粉病抗性基因，在田间表现出较好的白粉病抗性；含有Yr15和Yr26抗条锈基因、Lr21抗叶锈基因和Ses1抗纹枯病基因，在田间表现出较好的条锈病、叶锈病及纹枯病抗性；聚合了控制小麦产量三因素的基因位点，即粒重位点QGw6A-29和QTaGW4B.4、穗粒数位点QGns2B-2、穗长位点QS12D-3、分蘖成穗位点QMtw5D-1和QMtw6A，这与其高产、稳产和广适性是一致的。以上信息为深入认识山农20重要农艺性状分子机理提供了线索，对未来小麦遗传改良中高效利用该品种的重要基因具有实用价值。

根毛的生长发育有助于植物获取土壤水分和矿质营养元素。对根毛的深入研究不仅对了解植物根系的适应性、吸收能力和生长调控机制具有理论和实践意义，而且为细胞分化决定、发育和程序化死亡机制探索提供了理论基础。本文围绕小G蛋白Rop参与的根毛起始和尖端生长，转录因子参与的根毛细胞命运决定、根毛起始和根毛发育，Ca²⁺参与的根毛尖端生长，磷酸盐参与的根毛尖端生长及生长素参与的根毛生长等方面，归纳综述了包括根毛细胞命运决定、根毛起始及根毛尖端生长在内的根毛生长发育过程及分子调控机制，并简单总结出调控根毛生长发育基因的分子调控网络。对植物根毛对养分的吸收、获取及利用、影响植物根毛生长发育的分子调控机制进行阐述，为根毛生长发育的分子调控机制研究提供理论参考。

连作可短时间内带来经济效益，满足日益增长的粮食等农产品需求，但长期连作会加速土壤退化，导致作物减产和病害率增高，破坏土壤微生物结构平衡，不利于土壤生态系统的可持续发展。良好的土壤生态系统中有益微生物、有害微生物及植物间维持着相对平衡。微生物群落结构直接指示整个土壤生态系统的转化方向。通过总结前人在连作对土壤微生物菌群的影响及其修复连作土壤障碍方面的研究结果，探讨修复方式的利弊及其未来的研究方向，旨在为连作障碍土壤修复和植物生长发育创造良好条件，为保持土壤微生物群落结构平衡、保证土壤生态系统的可持续发展提供理论依据。

为了综合评价芝麻苗期耐热性，对20个芝麻品种的14个相关指标进行了主成分分析和隶属函数法分析。结果表明，14个耐热性相关指标存在不同程度变异，变异系数为3.53%~18.26%；通过主成分分析提取了3个主成分，包含全部信息的83.54%；利用隶属函数法和聚类分析对不同芝麻耐热性综合值进行等级划分，将芝麻品种划分为6个等级，其中强耐热型品种2个，高敏感型品种3个。利用逐步回归法建立了芝麻苗期耐热性评价数学模型，从14个指标中筛选出9个关键指标，可以快速鉴定芝麻的耐热性能。结论可为耐热性芝麻品种选育和相关高产栽培提供理论及技术依据。

为阐明耐盐性不同的水稻品种根系和产量对盐胁迫的响应及其生理特性，以4个耐盐水稻品种和2个盐敏感水稻品种为材料，设置4个不同的盐浓度处理（0.0、1.0、2.0和2.5g/kg）。结果表明，与盐敏感水稻品种相比，耐盐水稻品种能够耐受更高浓度的盐胁迫（2.5g/kg），且减产幅度较小。耐盐水稻品种具有较高的产量，得益于其较高的总颖花量和结实率，且总颖花量对产量的影响最大。与盐敏感水稻品种相比，在分蘖中期、穗分化期和抽穗后15d，耐盐水稻品种在盐胁迫下具有更大的根系总吸收表面积和活跃吸收表面积，更高的根系氧化力，更有优势的根长、根直径和根表面积，较低的过氧化氢含量，较高的脱落酸含量以及更强的固定Na^＋的能力。上述结果表明，分蘖中期、穗分化期和抽穗后15d根系生理性状和形态性状差异会影响水稻产量构成因素中的总颖花量和结实率，进而影响产量，且根干重与根长对总颖花量和结实率的影响最大。这也证实了较发达的根系是水稻具有较强耐盐性的生理基础。耐盐水稻良好的根系生理和形态性状是获得高产的基础。该研究结果对水稻耐盐生理机制研究与水稻耐盐育种有借鉴意义。

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。

水稻光温敏核不育系开颖与雌蕊受精障碍是高温胁迫导致其制种产量降低的主要原因,阐明其机理并探究提高水稻光温敏核不育系耐热性的途径,对于减轻其高温伤害具有重要意义。本文综述了高温胁迫对水稻光温敏核不育系开颖、雌蕊受精以及影响抽穗的生理机制研究进展;并综述了激素与渗透调节和抗氧化系统的内在关系及其对高温胁迫下水稻光温敏核不育系开颖与雌蕊受精障碍的调控作用,展望了进一步探究高温胁迫导致水稻光温敏核不育系开颖与雌蕊受精障碍机理的研究方向,为提高两系杂交稻制种产量和指导水稻抗高温育种和栽培提供一定的理论依据。

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。

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。

WRKY是一类植物特有的转录因子家族,每个成员都含有高度保守的WRKY结构域,广泛参与植物的生长发育、信号传导和逆境胁迫应答等过程。本研究基于生姜转录组数据鉴定了ZoWRKY家族成员。结果显示,在340.2Mb的生姜转录组数据中,共获得78个具有ORF序列的ZoWRKY家族成员,分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ 3个亚族,其中亚族Ⅱ又分为Ⅱ-a、Ⅱ-b、Ⅱ-c、Ⅱ-d和Ⅱ-e。逆境响应表达分析显示,分布在Ⅱ-c、Ⅱ-d和Ⅲ等的21个ZoWRKY响应土壤湿度,而分布在Ⅰ、Ⅱ-a和Ⅱ-c等的19个ZoWRKY响应青枯菌侵染,推测ZoWRKY在生姜逆境响应中具有重要功能。对后续开展生姜WRKY的研究、促进抗性育种和提高产量具有重要意义。

对来自国内外的30份燕麦品种的基础营养成分、氨基酸以及各矿质元素进行测定及研究，结合灰色关联度分析方法综合评价了其营养组成。结果显示，不同品种成分差异显著，说明燕麦具有丰富的遗传多样性。其中，粗蛋白含量最高的是定莜1号（23.76%），粗淀粉含量最高的是坝莜6号（73.16%），粗脂肪含量最高的是白燕8号（10.03%）。功能性营养指标中，总黄酮含量范围为420.08（晋燕9号）~3395.12 mg/kg（坝莜9号）；总酚含量范围为1516.02（坝莜5号）~5463.71 mg/kg（ITAO-63）；植酸含量变化范围为8.74（Shadow）~ 25.91 mg/kg（科燕1号）。30份材料的谷氨酸、亮氨酸、天冬氨酸和精氨酸含量较高，而胱氨酸和蛋氨酸的含量较低。总氨基酸（TAA）含量最高的是ITAO-63，达16.29%；最低的是坝莜1号，仅为11.57%。其中来自意大利的材料必需氨基酸（EAA）总体较高，最高的为ITAO-27（3.94%）。燕麦不同资源的矿质元素存在丰富的遗传多样性，其中大量元素含量顺序为钾>镁>钙>钠，微量元素顺序为锰>锌>铁>铜>镍>硒。最后通过等权关联度和加权关联度分析，发现30个燕麦品种的综合营养品质居前3位的分别为坝莜8号、ITAO-63和白燕6号，可作为优质燕麦品种选育的骨干材料或功能性食品开发利用的专用品种。

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。

量化分析作物生产碳、氮足迹可以有效帮助减少农业温室气体和活性氮排放。基于足迹理论和方法，采用问卷调查方式定量研究长江流域水稻生产碳足迹和氮足迹大小及组成。研究表明，水稻单位产量碳足迹和氮足迹分别介于0.50~0.90kgCO₂-eq/kg和5.20~13.17gN-eq/kg，其中CH₄和NH₃排放为主要贡献因子。种植规模与碳足迹和氮足迹呈现显著负相关关系，与一般农户（低于0.7hm²）水稻种植相比，种粮大户（高于3.3hm²）碳足迹和氮足迹分别降低了33.8%和44.1%。在调研的稻田中发现，53.1%的地块肥料投入过量，54.9%的地块灌溉投入过量，且产量较低，存在着较大的节能减排潜力。提高农户的受教育水平和低碳绿色农业认知能够显著降低水稻生产碳、氮足迹。因此，发展双季稻节肥节水技术，提高农业机械运行效率，构建规模化农作种植模式，同时提升农户知识文化水平和加强低碳绿色农业知识的普及力度以及不同类型适应性行为的指导，健全低碳绿色农业技术创新与推广机制，有利于缓解中国长江流域双季稻种植区的气候变化和富营养化污染。

大田条件下设置常规施氮量（T1）、氮肥减施10%+硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶（T2）、氮肥减施10%（T3）、氮肥减施20%+硝化抑制剂（T4）、氮肥减施20%（T5）、氮肥减施30%+硝化抑制剂（T6）和氮肥减施30%（T7）共7个处理，研究不同处理对土壤有效氮含量、夏玉米植株干物质量和氮素积累分配、籽粒产量及其构成因素的影响。结果表明，成熟期T1和T4处理干物质积累量最高，T7处理籽粒重占比最高，为55.98%。吐丝后氮素积累量以T2处理最高，成熟期籽粒氮素积累占比在T6和T7处理达到最大。施肥后，前期土壤铵态氮含量以T4处理最高，硝态氮和N_min含量以T1处理最高，后期T4处理下3个指标含量均表现出明显优势。籽粒产量平均为11.46t/hm²，T1和T4处理最高，平均为11.87t/hm²。氮肥减施20%下配施硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶能够降低农业生态系统氮肥投入，提高土壤有效氮含量和保持玉米生产，达到高产高效。

鉴定了264份国内谷子品种（系）的29个表型性状,并进行了表型遗传多样性分析及综合评价。结果表明,参试材料15个数量性状的平均遗传多样性指数（H′）为2.0078,其中以穗粒重的最高（2.0841）;9个质量性状H′为0.7293;不同生长期H′为1.6620,其中开花至成熟期最高,达2.0387。相关性分析表明,数量性状中,64个相关系数达显著或极显著水平,株高与各生育期的相关系数均较高;质量性状中,叶鞘色和叶枕色,粒色与米色相关系数达极显著水平;不同生长期中,开花至成熟期与全生育期相关系数最高。20个表型性状与综合得分F值呈极显著相关,其中叶长、单穗重、穗粒重和主穗长与F值的相关系数较高。聚类分析将所有材料划分为3个类群,类群Ⅰ以中晚熟、高秆、大穗材料为主,类群Ⅱ以中矮秆、小穗材料为主,类群Ⅲ以早熟、矮秆材料居多,表型聚类结果未见明显地理特征。

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。

为了给转Bt基因棉花在科研和生产上多世代可持续利用提供依据，以转Bt基因棉花品种银山8号为试验材料，从2005年开始，连续16年进行跟踪研究。结果表明，随种植世代的增加，生物测定银山8号第2~4代棉铃虫幼虫校正死亡率、铃期叶片和铃期小铃杀虫蛋白表达量均有不同程度的线性上升趋势，同时皮棉产量线性回归也呈增长趋势；苗期叶片、蕾期叶片和蕾期小蕾杀虫蛋白表达量呈线性下降趋势。相关性分析表明，抗虫棉的抗虫性与皮棉产量间均呈正相关，株铃数和衣分是构成皮棉产量的重要因子，与皮棉产量的相关性分别达到极显著和显著水平。外源Bt基因转入棉花后能稳定遗传给后代，通过卡那霉素鉴定和系统选择可以持续保持转Bt基因棉花多世代的抗虫性，甚至通过提纯复壮逐年优选，可实现转Bt基因抗虫棉特定生育时期或部分棉花器官抗虫性的提高。

土壤盐碱化对植物的生长发育造成不利影响，因而对水稻等盐敏感作物会造成严重的产量损失。随着对土壤中微生物认识的不断加深，根际微生物组在增加水稻耐盐性方面的能力已经得到证实。本文介绍了利用多组学研究微生物与水稻互作的概况、增强水稻耐盐性的根际微生物组以及盐胁迫下微生物增强水稻耐盐性的生理机制，并展望了微生物利用的研究方向，为揭示微生物增强水稻耐盐性的机理提供参考，为提高盐碱环境下水稻产量提供新的思路和方法。

玉米剑叶是玉米雌穗苞叶顶端的延伸，其不仅受气候和土壤等环境因素影响，同时也受遗传因素控制。利用一套由玉米自交系W22与玉米野生祖先种大刍草（Zea mays ssp. parviglumis）杂交衍生得到的包含866个家系的渗入系材料，结合19 838个SNP分子标记，采用R/qtl的多QTL模型对玉米剑叶进行QTL定位分析。结果显示，共检测到9个控制玉米剑叶的QTL，分别位于第1、2、3、4、5、7和8号染色体。9个QTL共解释30.94%的表型变异，单个QTL的表型贡献率变幅为1.76%~11.51%，加性效应的变幅为-0.03~0.12，表明玉米剑叶是由多基因控制的数量性状。相关性分析表明，玉米剑叶与株高、穗位高、茎长和叶绿素含量呈显著正相关，与百粒重、粒宽和粒厚呈显著负相关。进一步利用转录组数据对最大效应QTL（qFL3-1）进行候选基因表达分析，筛选出5个可能的候选基因。

为鉴定谷子品种（系）的耐盐碱性，以24个谷子品种（系）为试验材料，设置0、40、80、120和160mmol/L 5个盐碱梯度，通过对响应盐碱胁迫的8个主要指标进行多重比较、相关性分析、主成分分析、隶属函数分析、聚类分析、灰色关联度分析及回归分析等了解谷子萌发期对盐碱胁迫的响应并筛选出强耐盐碱性材料。结果表明，耐盐碱性谷子鉴定的最适宜盐碱浓度为80mmol/L。根据综合耐盐碱系数（CDC值）、耐盐碱性度量值（D值）及加权关联度（WDC值）对谷子耐盐碱性进行排序，其中耐盐碱性最强的5个品种（系）为泰谷004、豫谷18、龙谷25、冀谷168和K148。通过聚类分析将供试材料分为4类，分别包含9、10、3和2个品种（系）。灰色关联度及逐步回归分析表明，相对发芽势、相对发芽率、相对根长和相对芽长4个指标可以作为谷子品种耐盐碱性鉴定的综合指标。本研究为谷子盐碱机制的深入研究提供理论依据，为耐盐碱新品种的选育提供重要材料基础。

对120份谷子种质资源的21个主要农艺性状进行遗传多样性、主成分以及聚类分析。结果表明，遗传多样性指数以主穗重和主穗粒重最高，均为2.02；变异系数以单株干草重最高，为64.12%。根据谷子种质性状间的遗传差异，对21个主要农艺性状进行主成分分析，得到10个主成分因子的累计贡献率达81.777%。通过聚类分析，将谷子种质资源分为6个类群，各类群在生育期、株高、分蘖性、籽粒产量和干草产量等性状间有明显的形态学特征，从早熟、高产和单株干草重3个方面筛选出11份优异谷子种质资源。本研究结果可为甘肃干旱高寒农业区谷子种质资源高效利用和亲本选择提供科学依据。

为系统研究抽穗期高温胁迫对水稻产量构成以及稻米品质的影响，以江西省普遍推广种植的8个水稻品种为材料，测定各水稻品种在抽穗期高温胁迫下（38 ℃/32 ℃，昼/夜）抽穗期、穗部性状、产量构成和稻米品质的差异。结果表明，抽穗期高温胁迫下，水稻抽穗期缩短，穗部发育受到抑制，穗长和穗重显著下降。高温胁迫导致各品种产量下降了27.44%~40.33%，产量构成中以千粒重的下降幅度较大。高温胁迫导致籽粒淀粉和蔗糖含量、糙米率、精米率和整精米率下降，葡萄糖和果糖含量、垩白粒率及垩白度升高。黄华占和湘两优900在抽穗期高温胁迫下的产量损失较小，与对照处理相比，有较高的穗长、穗重和穗粒数，以及较小的籽粒淀粉和蔗糖含量下降幅度。产量损失较大的品种为粤王丝苗和湘两优2号。高温胁迫下水稻品种各指标的综合抗逆系数与产量损失高度一致。综上，抽穗期高温胁迫对水稻产量形成和稻米品质的影响具有一致性，产量损失较大的品种其稻米品质受影响也较大。

小麦是一种重要的粮食作物，其全球种植面积位居三大粮食作物之首。穗是小麦产量形成的重要器官，其形态建成过程决定着最终的穗粒数和产量，同时该过程也受外界环境因素的影响。穗部的颖壳、穗轴、芒等也具备光合能力，其光合产物对籽粒产量形成有重要贡献。本文从小麦穗的形态结构、生理功能2个方面展开，综述了穗器官的结构、发育过程与影响其发育的外界环境因素，总结分析了穗器官的光合贡献及其对籽粒灌浆和物质充实的影响。同时，围绕穗器官结构和功能的对应关系，讨论了如何合理调控穗分化以促进穗光合能力及穗粒数和粒重的提高，为提升小麦的增产潜力提供参考。

以引进的103份鹰嘴豆种质资源为材料，对其12个主要农艺性状进行遗传多样性分析和聚类分析，对其中7个数量性状进行主成分分析和综合评价，为鹰嘴豆种质资源的创制与新品种的选育工作打下理论基础。结果表明，12个主要农艺性状的遗传多样性指数为0.6584~2.0333，其中，株高、单株粒数、百粒重和单株荚数遗传多样性指数较高，均高于2.0000；株型、种子表面、粒形和花色遗传多样性指数较低，均低于1.2000。103份鹰嘴豆种质资源主要分为5个类群，类群Ⅰ包含24份材料，可筛选出丰产且适宜机械化收获的品种；类群Ⅱ包含13份材料，可筛选出高产、高秆和中籽粒型的品种。7个数量性状的前3个主成分贡献率分别为44.92%、19.25%和15.82%，累计贡献率为79.99%，主成分1的主要因子是单株产量、单株荚数和单株粒数。综合评价值（D值）均介于0.136~0.874，排名前20的D值均高于0.600。根据聚类分析和D值可初步筛选出20余份具有不同优良特性的潜力材料。

以闫棉67号为供试材料，探究不同植物生长调节剂复配对棉花成铃和产量的影响。结果表明，不同植物生长调节剂复配可以有效调节棉花株高和果枝数，增加棉花果节量，提高棉铃数，同时增加棉铃体积和棉铃重，显著提高棉花伏前桃和伏桃数量，增加籽棉产量，其中复硝酚钠和胺鲜酯复配处理效果最佳。各复配处理对棉花纤维品质影响均较小。

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。