冷等离子体处理作为一种环境友好、操作简单、安全性高的现代农业物理技术,具有较大的研究潜力和应用前景。本文总结了不同压强和放电方式组合下冷等离子体的性质、冷等离子体对作物种子处理效应的研究进展及展望。归纳发现冷等离子体处理能够改变作物种皮结构,提高种子代谢水平,改善作物的表型、产量等生产性能,并在一定程度上提高植株的抗逆能力。目前对冷等离子体处理效应的报道多集中在作物表型和生理层面,对机理的研究仍有待深入。常压室温等离子体（atmospheric and room temperature plasma,ARTP）是一种近年开始应用的新型冷等离子体源,操作条件更为温和可控,处理效应更加稳定高效。相信今后常规冷等离子体及ARTP处理技术会在改善作物农艺性状、提高作物综合品质等方面得到更加广泛的应用。

为全面了解我国高粱杂交种主要性状变迁,对1970年以来的60份高粱主推杂交种的生育期、株高、穗长、千粒重等4个农艺性状和蛋白质、粗脂肪、粗淀粉、单宁含量等4个品质性状分来源和年份进行了多样性分析。结果表明,不同来源杂交种农艺、品质性状差异明显。不同年份杂交种的农艺性状有显著差异,品质性状中粗淀粉和单宁含量有显著差异,蛋白质和粗脂肪含量差异不显著,农艺性状的变异大于品质性状。

氧化亚氮（N₂O）是全球第三大温室气体,农田生态系统是人为N₂O排放的重要来源,约占全球人为排放的30%。明确我国农田N₂O的排放特征、关键过程与影响因子,有助于因地制宜制定减排技术途径及行动方案。氮肥施用是农田N₂O排放的关键因子,国家统计数据发现,我国农田氮肥用量在2001-2007年呈上升趋势,之后趋于稳定,2014年开始下降,其中华东地区用量最高;农田N₂O排放总量也于2015年达到最高点,之后出现下降态势,总体呈现南高北低的特征。文献综合表明,农田N₂O排放主要由土壤反硝化过程主导,人为氮素添加是决定排放高低的首要影响因子。基于上述结果,在选用氮高效作物品种降低土壤N₂O排放的前提下,华东等施肥量高的地区可采取优化施肥比例、增施缓控释肥等途径,实现氮肥增效减量减排;在设施农地和果园等田间设施条件较好的农田,可采用水肥一体化滴灌等增效减排措施;在作物多熟种植地区,除了氮肥减量减排外,还可增加豆科作物布局,采用禾豆轮作等减排措施。最后,对农田N₂O减排的科技创新和政策创设等方面提出了一些建议,包括完善农田N₂O减排理论、创新智慧农业及高效施肥技术、健全碳监测评价体系以及碳减排激励政策与机制等,助力尽早实现我国碳达峰与碳中和目标。

无人机作为新型遥感平台,近年来发展迅速,应用领域不断拓展。无人机遥感技术被广泛用于作物监测,在农田作物长势监测、农作物营养诊断和产量估测等方面有所突破。本文从无人机遥感技术的特点、无人机平台的选择和传感器类型、在作物监测上的主要应用3个方面做了较为详细的综述,对无人机发展的难点进行了讨论,并对无人机遥感技术在作物监测上应用进行了展望。

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。

概述了微生物肥料的研发进程、微生物肥料的种类、作用机理,阐述了微生物肥料对促进作物生长发育、提高粮食产量和改善产品品质的效果及对抑制病虫害发生、改善土壤环境等方面的作用。讨论了微生物肥料在农业生产应用中存在的问题和发展前景,旨在为我国微生物肥料的发展提供参考。

小麦是我国以及全球最重要的粮食作物之一。随着人口增长、气候变化和人们对高品质生活的追求,需要培育高产、多抗且优质的小麦品种,确保小麦安全生产和小麦产业健康发展。由于在培育小麦新品种过程中严格持续不断的人工选择,小麦初级基因库已得到充分开发。利用小麦的近缘次级基因库,将传统的育种技术和分子育种技术结合,通过细胞遗传学、分子标记辅助选择和基因工程等方法将小麦近缘种属中的优良基因引入到小麦染色体组中可突破这一育种瓶颈,培育符合当代育种目标的小麦新品种。本文简要介绍了将小麦主要近缘种属及将其蕴含的优良性状和优良外源基因引渗到小麦基因组中的主要技术及特点,重点综述了利用近缘种属优良基因改良小麦抗病性、品质和生长发育等性状的最新研究进展,讨论了目前存在的问题和发展趋势,以期促进小麦近缘种属优良基因的挖掘和新品种培育。

细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility,CMS）及育性恢复（restorer of fertility,Rf）是作物杂种优势利用的有效途径之一,由线粒体不育基因和核恢复基因互作产生。本文综述了水稻CMS和Rf基因的来源及其分子遗传机理,并展望了水稻CMS和Rf系统在水稻育种方面的应用。

为评价控制双亲混合选择对1份非洲玉米种质合成基础群体AC₀主要性状适应性改良效果,利用联合方差分析和变异系数分析群体间性状变异程度。结果表明,改良群体AC₁和AC₂的株高分别比AC₀提高了8.60%和11.60%,差异达到极显著水平;穗位分别比AC₀提高了11.34%和16.18%,差异达到极显著水平;改良群体AC₁和AC₂的穗长与AC₀相比分别降低2.60%和提高1.57%,AC₁与AC₂间达到极显著水平;与AC₀相比,AC₁和AC₂穗行数分别提高了2.44%和1.12%,均未达到显著水平;与AC₀相比,AC₁和AC₂的秃尖长分别提高了0.75%和13.12%,均未达到显著水平。由以上可知,虽然控制双亲混合选择对热带种质产量性状早期改良进展较小,但随着改良的进行,群体多数性状的表型变异系数有所下降,但也有部分性状变异系数的变化幅度较小或有所增大,但控制双亲混合选择较好地保持了群体的遗传多样性。

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。

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。

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。

小麦是世界第一大口粮作物,是人类生活所依赖的重要食物来源,全球约35%~40%的人口以小麦为主要粮食。2016年世界小麦种植面积约22 010.76万hm ²,约占全球谷物种植面积的30.7%,远超过玉米、水稻、大豆,居世界谷物种植面积之首。本文论述了世界小麦生产概况,包括小麦的种类、分布及主要生产国的基本情况,重点论述了中国小麦的生产和发展情况。随着社会的发展和科学技术的进步,中国的小麦生产能力逐步发展,主要体现在3个方面：一是种植面积起伏变化大,二是单产稳步提升,三是总产持续增长。无论是冬小麦还是春小麦,高产高效栽培技术和优良品种对产量的提升都起到了重要作用,我国小麦生产水平有了很大提高。

为探讨玉米（Zea mays L.）苗期对水分亏缺的响应机制,以抗旱性具有显著差异的2个玉米品种为材料,使用PEG-6000溶液模拟不同强度的干旱胁迫,对逆境中玉米苗期的形态及生理生化特性进行分析。结果表明：干旱胁迫后抗旱性强的成单30的株高、叶面积、根长及根重呈上升趋势,抗旱性弱的金玉306呈下降趋势;干旱胁迫使成单30的地上部干重、根重和干物重等生物产量增加,而金玉306的各生物产量逐渐下降;干旱胁迫导致玉米的丙二醛含量升高,细胞膜稳定性下降,成单30的变化幅度比金玉306小;干旱胁迫使玉米的叶绿素a/b比值及叶绿素含量下降,类胡萝卜素含量增加;成单30的可溶性糖及可溶性蛋白含量在干旱胁迫后变化不显著,而金玉306在后期才出现显著变化;干旱胁迫后,成单30与金玉306的脯氨酸含量均极显著增加;干旱胁迫使玉米的超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶活性提高。这些结果说明不同抗旱性玉米品种的抗旱机制存在一定差异。

缩短杂交后代生长周期、加快加代纯合速度是提高育种效率的重要途径。本文分析了影响作物生长周期的环境和遗传因素,总结了利用自然环境或人工光温控制措施加快作物育种进程的研究进展,并评估了分子标记辅助选择技术在快速育种中的应用价值。

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。

转基因作物品种在商业化推广的20多年间发展迅猛,在保障食品供应、拓展农业功能、缓解资源约束、保护生态环境等方面做出了卓越贡献。在创造巨大经济、环境和社会效益的同时,转基因作物的生物安全问题也引起了全球的广泛关注和讨论。其中,难以准确预见的外源基因通过基因漂移逃逸至非转基因作物及其野生近缘种,进而导致潜在的生态风险就是国内外学者的研究热点。围绕基因漂移的机制及其生态风险、风险评估、控制措施等问题进行介绍和讨论,并展望转基因生物技术的发展趋势。

植物根系是活跃的物质代谢和吸收器官,对植株生物量积累、养分和水分高效吸收利用具有重要作用。本文主要综述了水稻根系形态、解剖、生理特征与氮吸收利用效率的关系以及不同氮效率品种根系特征的差异,并综述了促进根系生长和提高氮吸收利用效率的栽培调控措施,展望了未来水稻根系的研究方向,为水稻氮肥减施、氮高效栽培管理技术优化和氮高效品种选育提供理论依据。

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。

为获得用于烟草的优良微生物肥料菌种资源,探讨其对烟草种子萌发、幼苗生长的影响,从延边地区烟草根际土壤中分离筛选具有产吲哚乙酸（IAA）能力的菌株并进行分子鉴定,研究该单一菌及混合菌剂对烟草种子萌发和幼苗生长发育的影响。结果表明,鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium sp.）m-53与咸海鲜球菌属（Jeotgalicoccus sp.）m-60产IAA效果较好,m-53、m-60及二者混合菌剂的最佳培养时间分别为24、48和48h,其对应的IAA产量分别为98、41和141mg/L。与对照相比,单一菌和混合菌剂均能促进烟草种子萌发及幼苗生长,尤以混合菌剂的效果最佳。m-53和m-60可单独施用或混合施用均作为烟草微生物肥料的备选资源。

绿豆是我国种植的主要食用豆之一,在我国农产品出口、调整种植结构、丰富人们膳食和农产品加工利用等方面具有重要作用。自20世纪80年代中期以来,我国共育成绿豆品种141个,育种手段实现了从农家品种提纯复壮、优异品种引进、系统选育、辐射诱变到杂交选育的转变,解决了绿豆品种中存在的生育期长、蔓生倒伏、产量低、抗性和适应性差等问题。特别是国家食用豆产业技术体系运行以来,杂交选育与分子标记辅助选择的结合,使新品种的产量、抗病虫性和适宜机械化收获等特性进一步提高。然而,受多种因素的影响,我国绿豆产业出现了种植面积先增后减、进口量连年增加、适宜机械化生产的优质专用和多抗品种缺乏等问题。本文在分析我国绿豆产业及品种发展状况的基础上,讨论了目前我国绿豆品种存在的问题,提出了今后绿豆品种改良的主攻方向,旨在为我国绿豆产业发展和品种改良等提供参考。

播种机是影响小麦产量的重要因素。随着农业生产精准化、智能化的逐步推进,急需对现有小麦免耕播种机械进行优化创新。在总结国内外小麦免耕播种机械发展历程的基础上,就旋耕装置、防堵装置、排种装置和复式作业4个方面的研究进行了综述,并讨论了其中存在的不足,探讨了更优的解决方案及未来发展趋势。

建立高效的目的基因检测方法是保障生物育种研发和产业化进程的重要技术支撑。应用常规PCR法、TaqMan探针实时荧光PCR法及叶片直接PCR法对转基因玉米叶片进行CaMV35S启动子和NOS终止子2个转基因元件的检测。结果表明,叶片直接PCR法分别较常规PCR方法和TaqMan探针实时荧光PCR法节约62%、48%的时间和25%、43%的成本,而且扩增出的目的条带清晰可见,符合目的片段大小,结果真实可靠,适用于大量转基因玉米植株叶片的快速筛选和鉴定。

以草莓主栽品种鬼怒甘的茎尖为材料,研究了HgCl₂浓度及其消毒时间、基础培养基、白砂糖、6-苄氨基腺嘌呤（6-BA）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）、吲哚乙酸（IAA）、活性炭（AC）等9种主要因素对草莓茎尖组织培养的影响,分析筛选出了一套能够产出具有优良素质草莓种苗的组织培养技术,建立起了比较完善的草莓茎尖组织培养快繁体系。结果表明：不同因素对草莓茎尖组织培养的影响较大,尤其是影响草莓的形态发育（分化、增殖、生根和生长）。最佳外植体消毒方法是0.20% HgCl₂ 8~11min,适合初代培养的培养基为MS+6-BA 0.5~1.0mg/L+NAA 0.01mg/L+白砂糖30g/L,增殖继代培养基为MS+6-BA 0.5~1.0mg/L+NAA 0.01~0.05mg/L+白砂糖20~30g/L,生根培养基为MS+NAA 0~0.01mg/L+IBA 0~0.1mg/L+IAA 0~0.1mg/L+白砂糖30g/L。

研究了紫花苜蓿的产量和农艺性状的遗传多样性,旨在为紫花苜蓿品种的改良和选择提供科学依据。应用相关性分析和聚类分析等方法对国内外119个苜蓿品种（系）的13个产量和农艺性状进行综合评价和分析,其变异系数范围为10.57%（株高,2017年初茬）~45.09%（茎干重,2018年末茬）。相关性分析表明,鲜草产量与干草产量呈极显著正相关,且二者均与株高、植株密度呈极显著正相关,说明较高的株高和较大的植株密度是高产的重要性状特征。聚类分析将119份苜蓿材料分为3类,类群Ⅰ的植株生长密度大,叶片较大;类群Ⅱ植株枝条数多,叶片数多;类群Ⅲ植株较高,产量较大,茎叶较大,叶片相对较小。

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。

由于缺乏明确的二倍体供体信息,燕麦属植物的起源和系统进化关系一直存在争议。利用荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization,FISH）方法,检测45S rDNA和5S rDNA在燕麦属不同倍性植物染色体上的位点信息;并依据已公开的45S rDNA ITS区全长DNA序列构建分子进化树。探讨燕麦属植物在不同基因组中45S rDNA的位点变化、进化规律以及分化机制,为探究燕麦属物种的起源与演化提供参考。

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。

概述了我国农作物田间杂草的主要类型、除草剂主要类型及其作用机制以及农作物除草剂抗性主要机制,综述了作物除草剂抗性育种的研究进展,比较了传统育种和转基因育种方式培育除草剂抗性作物的优缺点,总结了转基因育种存在的安全性问题。同时介绍了转基因培育除草剂抗性作物中常用的抗性基因以及基因转入受体的方式,展望了CRISPR/Cas9（clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR-associated protein 9）等基因编辑技术在农作物除草剂抗性育种研究中的应用与发展前景。

水稻根系是吸收水分和养分的重要器官,也是合成和分泌植物激素、有机酸等物质的重要场所。根系形态和生理对水稻产量和品质形成有重要影响。本文综述了水稻根系主要形态生理指标及其与稻米品质的关系,并提出了未来加强水稻根系形态生理与稻米品质关系的研究方向,以期为水稻高产优质栽培根系调控提供理论依据。