玉米作为一种在全球范围内广泛栽培的作物，不仅是人类饮食结构中不可或缺的粮食来源，而且在饲料产业及清洁能源领域同样发挥着重要作用。其籽粒中富含的淀粉，构成了玉米生物量的主体，直接决定了玉米的产量水平，是农业生产和食品加工中不可或缺的原料。然而，随着全球人口的不断增长、城市化进程的加速推进，以及气候变化带来的农业用地减少和自然灾害频发，全球粮食供应体系正面临着前所未有的挑战。玉米作为世界重要农作物之一，通过解析其淀粉生物合成途径培育高产优良品种变得十分重要。本文总结了参与玉米淀粉生物合成途径的关键酶及转运蛋白，并探讨这些因子在淀粉合成过程中的具体作用。同时，对合成途径中关键酶的突变体籽粒表型进行综述，分析基因突变对淀粉产量与品质的影响。此外，本文还总结了调控淀粉生物合成的各种因素，探讨如何通过优化这些因素来提高玉米的产量与品质。最后，本文展望了未来的研究方向，旨在为优质高产玉米的分子设计育种提供坚实的理论基础与实践指导。

随着全球对可持续能源转型和温室气体减排的迫切需求，CO₂的高效绿色转化成为能源、环境科学以及化学工程等多个领域的研究热点。特别是在应对气候变化的背景下，CO₂的捕集和利用被视为实现碳中和的重要途径之一。甲酸脱氢酶（FDH）作为将CO₂还原为甲酸盐的重要生物催化剂，在绿色化学和生物能源转化中展现出巨大的应用潜力，然而其催化活性、热稳定性和辅酶特异性等方面仍存在一定局限性。近年来，随着蛋白质工程技术和分子生物学的不断发展，研究者们提出了多种改造FDH性能的策略，使得FDH的应用前景得到极大提升。例如通过定向突变、结构优化等酶工程手段提高酶的底物亲和力，增强酶的刚性和构象稳定性以及改变辅酶结合位点，拓宽其在绿色转化过程中的应用前景。本文将对近年来FDH催化CO₂还原的研究进展进行全面总结，着重分析FDH在催化效率、热稳定性、辅酶特异性等方面的改进措施，探讨分子改造过程中所采取的具体策略，并总结这些策略的规律，以期为未来FDH的分子改造提供新的思路和方法，推动其在CO₂还原反应中的应用发展。此外，随着人工智能、机器学习和基因编辑等技术的发展，未来FDH的分子改造将更加高效和精确，这些新兴技术有望在较短的时间内筛选出具有优异性能的FDH突变体，为其在解决全球气候变化和能源危机方面提供可行的绿色解决方案。

基于基因编辑技术的自身特性与生物育种产业化扩面提速的现实需求，以可检测性标准构建独立的基因编辑食品标识制度确有必要。基因编辑食品标识制度在国际上有多种方案，欧盟对基因编辑食品标识的客体进行类型化处理，美国从法律依据、制度内容、公众参与等方面体现标识制度的透明化，加拿大则开放化地为基因编辑食品引入自愿透明度倡议。我国基因编辑作物产业化进程中，应通过制定专门法律文件，完善国内规则体系，加强国际沟通合作，良性对接国际规则来加强基因编辑食品标识制度的顶层设计，通过标识客体类型化、标识内容精细化、标识类型统一化来优化基因编辑食品标识制度的内容体系，通过完善可追溯制度、建立公开数据库、提高消费者认知来健全基因编辑食品标识制度的保障措施，以维护消费者的选择权和知情权，促进生物育种产业高质量可持续发展，保障国家生物安全，提高我国新兴生物技术运用及监管方案在农业领域的竞争力。

目的 γ射线诱变具有效率高、方法简单等特点而广泛应用于水稻育种工作。OsGRF4是一个重要且稀有的水稻多效基因，能显著提高氮利用效率、产量和耐冷性，同时降低籽粒落粒性，旨在获得不同类型的突变体资源和挖掘OsGRF4的调控基因。 方法 利用γ射线对NIL-GRF4材料进行辐射诱变，通过功能标记和SSR标记对突变体的真实性和遗传背景进行鉴定。 结果 经过性状调查，获得15份粒型突变体、6份斑马叶突变体、4份分蘖突变体和3份不育突变体。其中一份重要的粒型突变体，其粒长达14.10 mm，粒长和千粒重比野生型分别增加1.50 mm和8.85 g，增幅分别为11.90%和23.95%。利用OsGRF4的功能标记和48对SSR标记鉴定了突变体的真实性和遗传背景，结果表明突变体材料均来源于野生型NIL-GRF4，并且突变体的遗传背景与野生型极为相似。 结论 已将粒型、斑马叶和不育突变体与野生型杂交构建了基因定位的F₂群体，为水稻育种提供重要的基因资源。

目的 开发一套适合烟草的染色体制备体系，为推进烟草染色体工程以及远缘杂交研究的系统开展奠定基础。 方法 以普通烟草为供试材料，利用酶解法进行染色体制备体系的构建。试验针对根尖组织8个时间段进行采样；利用4种方法进行预处理，包括对照（前期无任何处理）、20%风油精室温处理2 h、冰水混合物0℃处理48 h以及N₂O处理，其中，N₂O处理又分为20‒70 min每间隔10 min取一次样；根尖样品分别在35、45和55 min不同时间下进行酶解。对每种处理方法或时长均进行了染色体制备并观察，根据染色体长度、清晰度及分散程度鉴定烟草染色体制备最佳方法。整合优化后的处理方法和时长，形成烟草染色体制备方法，并通过制备不同类型烟草品种的染色体样品进行体系的适用性验证。 结果 10∶30‒12∶30为烟草根尖取样的理想时间，N₂O预处理30‒40 min，酶解45 min较为适宜，并利用该优化体系应用于普通烟草祖先种、普通烟草、远缘杂交衍生后代3个不同种质资源，均获得高质量染色体样品。 结论 建立了适用于烟草染色体的制备体系。利用该体系可在3 h内完成从烟草根尖取样到制备出合格的染色体样品。

目的 巴弗洛霉素是由灰褐色链霉菌（Streptomyces griseobrunneus）发酵产生的一类大环内酯化合物，对多种植物真菌具有拮抗作用，其代表性化合物为巴弗洛霉素A1（Baf A1）。为了进一步提升链霉菌（Streptomyces sp.） FIM-B0711合成Baf A1的发酵产量，降低生产成本，以其为出发菌株选育Baf A1高产菌株，并对其发酵工艺进行优化。 方法 采用紫外诱变选育高产突变株，单因素试验、最陡爬坡试验和响应面法进行摇瓶发酵工艺优化。 结果 紫外诱变菌株UV-21的Baf A1产量达到397.99 mg/L，较原始菌株提高了23.60%。单因素试验表明，该菌株发酵的最佳碳源、氮源和无机盐分别为麦芽糊精、大豆蛋白胨和碳酸钙，最佳培养条件为pH 7.0、接种量3%（体积分数）、装液量30 mL/250 mL、发酵培养时间96 h。最陡爬坡试验表明，在麦芽糊精45 g/L、大豆蛋白胨15 g/L、碳酸钙0.5 g/L时相对效价达到最高，为147.18%。响应面优化试验表明，该菌株的最佳发酵工艺：麦芽糊精45.98 g/L、大豆蛋白胨14.96 g/L、碳酸钙0.48 g/L、缬氨酸3 g/L，初始pH 7.0、接种量3%（体积分数）、装液量30 mL/250 mL、发酵培养时间96 h。优化后高产菌株UV-21摇瓶发酵产量为627.58 mg/L，较初始工艺提高了57.69%。 结论 基于紫外诱变及培养基的响应面优化试验获得1株Baf A1产量为627.58 mg/L的高产菌株，较原始菌株FIM-B0711产量提高了57.69%。

目的 在CRISPR/Cas9基因编辑系统中，sgRNA是重要的基因编辑元件之一，它与Cas9蛋白结合并通过间隔区序列与基因组DNA互补，引导Cas9蛋白对基因组进行精准剪切。为了提高塔宾曲霉的基因编辑效率，对sgRNA进行优化是一项可行的策略。 方法 对sgRNA的启动子和发夹结构进行了优化，并在塔宾曲霉中进行了基因编辑效率的验证。 结果 通过RNP法进行基因编辑时，带有“lock”结构的sgRNA的基因编辑效率比对照组提高了9.37%；sgRNA在进行体内表达时，使用tRNA^Gly15和tRNA^Gly17启动子的基因编辑效率分别高出5S rRNA启动子14%-16%；使用tRNA^Gly15启动子表达带有“lock”结构的sgRNA，能提高白孢率，并使塔宾曲霉的基因编辑效率提高到96%。 结论 “lock”结构和两种tRNA^Gly15和tRNA ^Gly17启动子能够提高塔宾曲霉的基因编辑效率。

非编码RNA（non-coding RNA, ncRNA）是指通常不编码蛋白质的功能性RNA分子，多通过调控编码基因的表达和功能发挥重要的生理作用。微小RNA（microRNA, miRNA）、环状RNA（circular RNA, circRNA）及长编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）是目前已知的三大类具有重要生理和病理意义的调控型ncRNA，其基因的缺失重排和表达失调与多种疾病的发生发展密切相关。成簇规律间隔短回文重复序列及相关蛋白质系统（clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR-associated proteins, CRISPR/Cas）是一类广泛存在于细菌和古菌中的免疫防御系统，由CRISPR相关蛋白（CRISPR-associated proteins, Cas）和引导RNA（guide RNAs, gRNA）共同组成。该系统利用gRNA引导Cas核酸酶剪切和清除外源基因，因此Cas酶对靶DNA/RNA的精准识别和有效切割是由gRNA决定的。CRISPR/Cas技术具有优异的基因组定点编辑和转录本特异性剪切能力，能精准高效地编辑、干预和检测ncRNA的异常，帮助人们成功诊治疾病。本文在总结Cas9和Cas13 gRNA的组成和设计原则的基础上，针对miRNA、circRNA及lncRNA基因和其RNA自身或RNA形成过程中产生的特殊分子特征，重点介绍针对三类ncRNA的gRNA的设计策略和敲除靶点的选择，以及Cas9和Cas13核酸酶如何在gRNA高特异性和高效率的引导下，对异常miRNA、circRNA和lncRNA进行精准检测和干预。进一步讨论3类ncRNA的gRNA设计异同点和CRISRP/Cas应用在ncRNA上所面临的挑战，并对未来精准靶向ncRNA的gRNA设计进行展望，旨在为CRISPR/Cas技术在治疗ncRNA相关疾病上的应用提供参考。

目的 大麦是第四大粮食作物，其籽粒总淀粉含量以及直链淀粉和支链淀粉的比例是决定大麦品质和特性的关键因素之一，直链淀粉含量的精细调控对于大麦面粉品质改良具有重要意义。 方法 本研究以大麦Cas9过表达株系为受体，通过BSMV-sg介导的基因编辑系统，对GBSSI基因的5′非编码区域（5′UTR）进行靶向编辑，实现GBSSI基因表达的精细调控。 结果 14株M0代5′UTR植株的第5分蘖叶片均发生了体细胞编辑，编辑效率为1.22%-84.49%，收获体细胞编辑效率最高的第5分蘖的种子，并在其23株M1代单株中鉴定到6株编辑系，编辑植株比例达26.08%。RT-qPCR检测GBSSI基因的表达，编辑系的表达量比对照下降了40%-82%。 结论 通过编辑5′UTR区可以调控GBSSⅠ基因的表达，为直链淀粉合成的精细调控提供新思路。

目的 研究GmPM31启动子响应高温高湿胁迫过程中对种子活力形成的功能，为全面揭示大豆小热激蛋白参与高温高湿胁迫响应的功能奠定基础。 方法 对纯合T3代转GmPM31启动子拟南芥进行高温高湿胁迫（40℃/相对湿度100%）处理，以野生型拟南芥为对照，检测其耐受性以及气孔开度；通过GUS组织化学染色和实时荧光定量PCR检测分析大豆GmPM31启动子所驱动的GUS基因的表达情况；通过2，3，5-氯化三苯基四氮唑（TTC）染色法检测种子活力变化。 结果 与对照组相比，经高温高湿胁迫处理后的转大豆GmPM31启动子拟南芥对高温高湿的耐受性提高，GUS活性提高，在叶、根和花等中均有表达，发芽率以及种子活力增加。 结论 GmPM31启动子可提高种子对高温高湿胁迫的抗性和抗劣变的能力。

目的 探究花生蛋白磷酸酶（protein phosphatase）AhPDCP37在干旱胁迫中的功能，为生物技术手段改造植物新品种提供研究基础。 方法 观察干旱条件下过表达AhPDCP37拟南芥的表型及叶片气孔开度等情况，测定生理生化特征及干旱胁迫反应相关基因和ABA信号通路相关基因的表达变化。 结果 与野生型相比，过表达AhPDCP37拟南芥中的丙二醛含量在干旱胁迫下小幅上调，而超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性在干旱处理下则呈显著上调表达的变化趋势。同时，叶片气孔开度在干旱胁迫下的各个组中均呈下降趋势，但是在过表达AhPDCP37处理组中下降的幅度较野生型处理组更为显著。表明干旱条件下AhPDCP37通过降低气孔开度和提高细胞抗氧化酶的含量增强植物的逆境生存能力。干旱条件下，过表达AhPDCP37拟南芥处理组中的干旱胁迫响应正调控基因（WDR55、APA1）和ABA信号通路相关基因（NCED3、ABF3、RD29A）的表达较野生型处理组明显上调表达，干旱胁迫响应负调控基因WRKY70的表达量较野生型处理组明显下降。 结论 干旱胁迫条件下AhPDCP37主要通过参与调节气孔运动与抗氧化酶活性来提高植物的耐旱性。

目的 分析GhNFD4在陆地棉响应干旱胁迫中的生物学功能，为陆地棉抗逆分子育种提供基因资源和理论依据。 方法 使用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术检测棉花幼苗在PEG模拟的自然干旱胁迫下的GhNFD4表达模式；利用烟草脆裂病毒（TRV）诱导的基因沉默技术（VIGS）探究GhNFD4在干旱胁迫中的调控作用，克隆GhNFD4干扰序列和构建基因沉默载体，并通过瞬时转染技术侵染棉花幼苗进一步获取GhNFD4沉默植株，观察沉默植株与对照植株在自然失水15 d的表型差异，采用NBT和DAB染色法检测ROS产物的积累，并检测离体叶片的失水率和抗旱相关生理指标等。 结果 GhNFD4的表达受PEG模拟的自然干旱胁迫诱导，并在胁迫12 h表达量达到了顶峰。自然干旱15 d后，与阴性对照植株相比，GhNFD4沉默植株叶片萎蔫较为严重，且叶片在NBT和DAB染色后着色更深，其离体叶片失水率及干旱胁迫后叶片的相对电导率（REL）、丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）含量与对照组相比均显著升高，总抗氧化物酶（T-AOC）活性与对照组相比显著下降。 结论 GhNFD4受干旱胁迫诱导，在干旱条件下通过调节抗氧化酶活性参与棉花对干旱胁迫的正向调控，改善棉花对干旱胁迫的抵抗能力。

目的 SEC1复合体是位于类囊体上的蛋白质转运系统，由SCY1、SECE1和SECA1共同组成。SEC1系统参与类囊体蛋白的转运和整合，对维持叶绿体结构的稳定起着非常重要的作用。利用生物信息学从陆地棉全基因组中鉴定SEC1复合体基因，旨在为光合机制研究和棉花高产抗逆育种提供新的基因资源。 方法 基于拟南芥SEC1系统组分基因蛋白序列，从陆地棉基因组中鉴定棉花SEC1系统组分，分析该系统组分各基因的理化性质、跨膜结构、蛋白互作、启动子元件及表达模式。利用VIGS和透射电镜技术，研究叶绿体主要通道蛋白组分GhSCY1对叶绿素合成、叶绿体结构和形态的影响。 结果 在陆地棉中鉴定出了SEC1转运系统的组分，GhSCY1A/D、GhSECE1A/D和GhSECA1A/D。GhSCY1A/D含有1个SecY保守结构域，7个跨膜结构域，GhSECE1D只含有1个跨膜结构域。预测GhSCY1A/D与GhSECE1D在SEC1转运系统中共同形成叶绿体跨膜通道蛋白。GhSECA1A/D拥有1个SecA结构域，不含跨膜结构域，主要为蛋白转运过程提供能量。SEC1系统各基因在叶片中的表达量较高，且能够参与温度胁迫的响应。沉默GhSCY1基因（GhSCY1A和GhSCY1D）后，棉花叶片出现斑驳的淡黄色表型，叶绿素含量明显下降，叶片叶绿体结构和形态异常，没有淀粉粒累积。 结论 棉花SEC1系统分别由GhSCY1A/D、GhSECE1A/D和GhSECA1A/D构成，其中GhSCY1A/D基因在维持叶绿体结构和形态及叶绿素生物合成方面发挥重要作用。

目的 基于最新版马铃薯基因组信息，鉴定DIR基因家族所有成员，并利用生物信息学技术和转录组数据，对DIR基因家族成员系统进化、基因结构、顺式元件及表达模式进行预测及分析，为深入研究DIR基因在马铃薯生长发育及胁迫响应中的功能提供参考。 方法 基于拟南芥DIR基因和Dirigent结构域模型，对马铃薯DIR家族成员进行全基因组鉴定。通过ExPASy、MEME、MCScanX、GSDS、PlantCARE和TBtools等生物信息学工具获取马铃薯DIR基因家族成员的理化特征、染色体定位、共线性、保守基序、基因结构和顺式作用元件等信息。基于转录组数据和定量PCR分析，了解DIR基因在不同组织和胁迫处理下的表达模式，挖掘生长发育及胁迫响应相关StDIR基因。 结果 马铃薯中共鉴定到34个DIR基因，不均匀分布于11条染色体上；StDIR基因分为3个亚组，同一亚组内成员的保守基序和基因结构相对一致，且大部分基因仅含有一个外显子；顺式作用元件分析发现StDIR基因启动子中含有多个激素诱导相关元件和非生物胁迫响应元件；共线性分析显示马铃薯中5个、13个和18个DIR基因分别与水稻、拟南芥和茄子中3个、15个和16个DIR基因存在共线性；表达模式分析发现StDIR基因在叶、根、匍匐茎和愈伤中相对高表达，而在萼片、心皮、雄蕊、花瓣中表达量较低；此外，StDIR基因对盐、干旱、高温和冷胁迫处理具有不同程度的响应，表明其在马铃薯非生物胁迫响应中发挥重要作用。 结论 马铃薯中共鉴定出34个DIR家族成员，分为3个亚组，同一亚组内保守motif和基因结构基本一致。StDIR基因在不同组织间表达模式存在差异，且对干旱和高温胁迫具有较显著响应。

目的 筛选对patatin启动子有调控作用的转录因子，为patatin蛋白积累提供新的基因资源。 方法 选取Stpatatin 05作为候选基因，克隆其启动子序列，构建pAbAi-Stpatatin 05pro诱饵载体，将其转化至酵母细胞中，获得诱饵酵母菌株。利用马铃薯幼嫩块茎组织的cDNA文库进行酵母单杂交筛库实验，对候选蛋白进行互作验证和互作位点分析，并利用双荧光素酶报告实验分析其对下游靶标基因表达的影响。 结果 经酵母单杂交筛选获得一个候选蛋白StMYB86-like。StMYB86-like属于MYB类转录因子家族，该蛋白编码320个氨基酸，定位在细胞核。克隆StMYB86-like基因全长序列，进行酵母单杂交验证，结果显示在30 mmol/L 3-氨基-1，2，4-三氮唑的条件下，对照组酵母不能正常生长，而实验组酵母能正常生长，表明转录因子与基因启动子存在互作。酵母单杂交结果表明StMYB86-like转录因子能够结合启动子中的CAACTG结构域，双荧光素酶报告实验证明StMYB86-like负调控下游靶标基因的表达。 结论 StMYB86-like与Stpatatin 05启动子互作，可能对马铃薯块茎中patatin蛋白的积累发挥作用。

目的 赤霉素氧化酶GAox包括GA20氧化酶（GA20ox）、GA2氧化酶（GA2ox）和GA3氧化酶（GA3ox），是植物体内赤霉素GA生物合成的关键调控酶，与植物的生长发育及对胁迫的响应息息相关。从二倍体和四倍体马铃薯全基因组中鉴定StGAox基因家族成员，比较分析不同倍性的马铃薯中该基因家族的进化模式，为马铃薯StGAox的基因功能研究提供线索。 方法 基于3个二倍体和3个四倍体马铃薯全基因组信息，利用生物信息学方法对StGAox基因家族进行鉴定，比较分析不同倍性的马铃薯中该家族成员的系统发育关系、基因结构、染色体定位、共线性关系、基因复制模式、亚细胞定位、顺式作用元件、匍匐茎中的表达模式。 结果 二倍体马铃薯Solanum tuberosum group Phureja DM1-3 516 R44（DM）、S. chacoense M6（M6）和S. tuberosum group Tuberosum RH89-039-16（RH）分别鉴定到35、26和56个GAox同源基因，四倍体马铃薯品种大西洋（cv. Atlantic，Atl）、合作88（cv. Cooperation-88，C88）和cv. Otava（Ot）分别鉴定到99、133和105个同源基因，在12或24或48条染色体上呈不均匀分布，其编码蛋白主要定位于细胞核、细胞骨架及叶绿体中；通过对二倍体和四倍体马铃薯、番茄和拟南芥的比较进化分析将其分为3个亚族GA20ox、GA3ox和GA2ox，同一亚族具有相似的蛋白保守基序和基因结构；共线性分析发现6种马铃薯StGAox存在不同程度的易位；在基因复制方面，与二倍体马铃薯DM比较，四倍体马铃薯Atl、C88和Ot中分别有72、117、95个StGAox基因属于共线性基因，二倍体马铃薯M6和RH中分别有21和51个共线性基因；顺式元件分析表明，胁迫相关的CAAT-box、植物生长发育相关的TATA-box、植物激素相关的CGTCA-motif、ERE和TGACG-motif、光反应相关的Box 4和G-box的数量最多；StGAox在匍匐茎中表达模式不同，大多数StGAox基因TPM值均小于20，31个StGAox基因仅在膨大匍匐茎中有表达，12个基因在膨大匍匐茎中的表达量明显高于顶端弯钩状匍匐茎。 结论 二倍体和四倍体马铃薯中共鉴定到454个GAox基因，揭示了不同倍性的马铃薯GAox家族基因结构、基序组成、染色体分布、基因复制模式和匍匐茎中的表达谱。

目的 鉴定白菜型油菜（Brassia rapa L.）类胡萝卜素裂解双加氧酶（carotenoid cleavage dioxygenases, CCDs）基因家族成员，深入了解BrCCD家族基因功能及组织表达特性。 方法 利用生物信息学方法，对白菜型油菜CCDs基因家族进行鉴定，构建系统发育树，对其染色体分布、基因结构、保守基序、种内共线性及启动子顺式元件进行分析。结合转录组数据和RT-qPCR技术，分析CCDs基因在不同组织中的表达情况。 结果 在白菜型油菜中鉴定出16个 BrCCD基因，划分为6个亚组，不均匀的分布在8条染色体上；共线性分析发现有7对CCDs基因之间存在共线性关系；顺式作用元件分析表明，CCDs家族成员可能响应生长发育、激素调控、非生物胁迫等多种调控过程。转录组及定量PCR数据分析显示，BrCCD的表达具有组织特异性，BrCCD-L基因在花、叶和种子中表达量较高，BrCCD1b在花中表达量较高，其余多在种子和叶中具有较高的表达量。 结论 白菜型油菜基因组中共鉴定出16个CCDs基因，在不同组织中表现出不同的表达模式。BrCCD-L基因与藏红花属CCD2基因具有极高的相似性，且在不同组织中都显著表达。

目的 β‍-淀粉酶（β‍-amylase, BAM）能水解淀粉，在植物生长和响应非生物胁迫中起重要作用。从全基因组水平对甜瓜BAM基因家族成员进行鉴定，为甜瓜BAM基因功能研究及抗性育种提供基因资源。 方法 分析BAM家族蛋白理化性质、系统进化、基因结构、保守基序、启动子顺式作用元件以及通过RT-qPCR对其在干旱、ABA、低温、盐胁迫下的表达模式进行分析。 结果 在甜瓜全基因组中鉴定出9个CmBAM基因家族成员，分别位于第1、4、5、6、7和11号染色体上，蛋白平均氨基酸个数为543，平均分子量为58.7 kD，等电点为5.47‒8.89。系统进化分析表明，甜瓜BAM基因家族成员与黄瓜的亲缘关系最近，同源性在94.5%以上，且存在一一对应的关系。甜瓜CmBAM成员启动子中主要顺式作用元件为激素响应元件、光响应元件、非生物胁迫元件和蛋白质结合元件。CmBAMs在干旱、ABA、低温和盐处理下的表达模式分析发现，CmBAMs不同程度地响应4种非生物胁迫，其中CmBAM1、CmBAM3和CmBAM9受干旱强烈诱导，CmBAM3、CmBAM5、CmBAM9受ABA强烈诱导，CmBAM1、CmBAM5、CmBAM9受低温胁迫强烈诱导；CmBAM3的表达受盐胁迫强烈诱导。 结论 从甜瓜全基因组中鉴定出9个CmBAMs，CmBAM1、CmBAM3、CmBAM5和CmBAM9对4种非生物胁迫最为敏感，表明其可能在非生物胁迫中发挥关键作用，可作为后续研究的候选基因。

目的 分析不同浓度褪黑素处理对草莓幼苗高温胁迫状态下的生长发育以及生理指标的影响，为草莓耐高温栽培技术的开发提供理论依据。 方法 以‘红颜’草莓幼苗为材料，采用灌根以及叶面喷施不同浓度的褪黑素处理，研究外源褪黑素处理对高温胁迫下草莓幼苗的生长发育以及生理特性的影响。 结果 高温胁迫下草莓幼苗生长受限，与对照相比，适宜浓度的褪黑素处理后其生长抑制可以缓解；草莓幼苗的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合作用参数显著上升；SOD、POD以及CAT等抗氧化酶的活性显著提高，脯氨酸含量显著提高；过氧化氢含量、超氧阴离子产生速率、相对电导率以及MDA含量显著下降，其中400 μmoL/L的处理效果最显著。 结论 高温胁迫下，400 μmoL/L的褪黑素处理可以通过提升草莓幼苗的光合作用效率，增强抗氧化酶活性，维持细胞膜的稳定性以及减少有害物质的累积，从而增强抵御高温逆境胁迫的能力。

目的 基于全基因组鉴定‘红阳’猕猴桃TCP基因（AcTCPs）家族成员，分析各成员的分类进化关系，研究其组织、果实发育过程和激素处理的表达特性，为深入揭示猕猴桃果实中TCP基因的功能奠定基础。 方法 利用生物信息学方法分析‘红阳’猕猴桃TCP转录因子的理化性质、基因结构、保守基序、顺式作用元件及物种间共线性关系等。利用转录组数据和RT-qPCR分析‘红阳’猕猴桃中AcTCPs在果实不同发育时期、不同组织中和激素处理下的表达模式。 结果 在‘红阳’猕猴桃中鉴定出分布于19条染色体上的40个含有完整TCP结构域的AcTCPs基因，分别命名为AcTCP1-AcTCP40。系统发育分析、保守基序和基因结构分析将它们分为PCF（21）、CIN（12）和CYC/TB1（7），且全基因复制或片段复制在‘红阳’猕猴桃TCP基因家族的扩展中发挥了重要作用。组织特异性分析表明，6个候选基因在雄花和果实中高表达，果实不同发育时期RT-qRCR结果显示，AcTCP1在果实发育后期高表达，AcTCP11、AcTCP1、AcTCP35、AcTCP10和AcTCP32在果实发育前期高表达，且表达模式与转录组结果一致。对果实进行外源激素处理结果表明，脱落酸（ABA）和乙烯（ET）处理下调了6个候选AcTCPs的表达；赤霉素（GA₃）处理初期上调了AcTCP1、AcTCP35和AcTCP32的表达，氯吡苯脲（CPPU）处理初期上调了AcTCP35和AcTCP32的表达，其余AcTCPs的表达均被GA₃和CPPU下调。 结论 从‘红阳’猕猴桃全基因组中系统鉴定出40个TCP基因，6个候选基因在果实和雄花中高表达。在果实中AcTCP35、AcTCP32、AcTCP1、AcTCP10、AcTCP11和AcTCP20的表达与果实发育密切相关且受到外源激素（ABA、ET、GA₃和CPPU）的调控。

目的 发掘甘蔗腋芽形成发育关键代谢通路和调控基因，为甘蔗优良品种选育及遗传改良策略制定提供基因资源。 方法 以甘蔗品种‘新台糖22号（XTT22）’为材料，分别选取其幼嫩、半大、成型、成熟腋芽，以茎尖生长点为对照。首先通过RNA-seq获得甘蔗腋芽形成发育4个时期的转录组文库，然后使用DESeq2软件筛选差异表达基因（DEGs），并开展GO和KEGG功能富集分析，再通过RT-qPCR验证转录组测序结果的可靠性，最后通过WGCNA挖掘与甘蔗腋芽形成发育相关的核心基因。 结果 甘蔗腋芽形成发育4个时期共获得62 630个差异表达基因，KEGG分析主要富集在甘露糖型O-聚糖的生物合成、吲哚生物碱生物合成、油菜素内酯生物合成等通路；KEGG富集通路网络分析表明：植物激素信号转导、氰胺酸代谢以及苯丙烷类物质生物合成等通路是腋芽形成发育中共同富集的核心通路，而β-丙氨酸代谢和氮代谢是幼嫩腋芽发育期的特有核心通路；C-5支链二元酸代谢，色氨酸代谢和脂肪酸延生通路分别是成型芽和成熟芽特有富集核心通路。9个表达趋势变化明显的DEGs的RT-qPCR结果与RNA-seq 结果呈现相似的表达模式。WGCNA分析鉴定了UBR7、IRK和POLD等20个与甘蔗腋芽形成发育相关的核心基因。 结论 甘蔗腋芽形成发育过程中需要以甘露糖型O-聚糖、蔗糖、淀粉和氮素等作为物质和能量基础，同时还需要合成植物激素和次生代谢物来调控相关生长发育过程；UBR7、IRK以及POLD等基因可能在甘蔗腋芽形成发育中发挥正调控作用，而DGK1、PCaP1、LSD1等基因可能负调控甘蔗腋芽形成发育。

目的 ‘雪皇后’属于麝香百合杂种系品种，明确麝香百合和‘雪皇后’之间的差异，为二者的鉴定和开发利用奠定基础。 方法 采用经典测量、染色体压片和ISSR标记方法对其形态特征、核型以及遗传学变异进行系统分析。 结果 形态学观察结果发现，麝香百合的叶片比‘雪皇后’显著变窄，果实略变长，而株高、开花口径、花期、鳞茎和外层鳞片重量等指标均无显著差异。‘雪皇后’花粉粒投影面积大于麝香百合，以分布在8 700-8 900 μm²的花粉粒数目最多（占比14.4%）。‘雪皇后’叶片上表皮细胞和气孔比麝香百合显著变宽。核型分析显示，麝香百合与‘雪皇后’的染色体数目均为2n=2x=24，为二倍体，麝香百合核型公式为2n=2x=24=2m+6sm+10st+6t，‘雪皇后’核型公式为2n=2x=24=2m+4sm+16st（2SAT）+2t，且后者核不对称系数更大。ISSR标记表明，与麝香百合相比，‘雪皇后’发生了遗传变异，变异率为20.00%。 结论 麝香百合与‘雪皇后’在叶片形态、花粉粒、核型以及分子遗传水平上存在显著差异。

目的 多星韭（Allium wallichii）是极具特色的高山花卉，花青苷合成酶（ANS）是类黄酮代谢途径下游合成花青苷的关键酶，研究ANS基因在紫花和白花多星韭花色形成中发挥的作用。 方法 采用pH示差法检测多星韭紫花和白花不同发育时期总花青苷含量；利用RT-PCR技术克隆紫花和白花AwANS基因，并对其进行表达模式分析。 结果 紫花多星韭花朵总花青苷含量随花发育逐渐增加，在S4达到峰值，白花花瓣中均检测不到花青苷含量。从紫花中克隆到2条ANS基因序列（AwANS^pa 和AwANS^pb ），CDS长度均为1 074 bp，编码357个氨基酸；从白花中克隆到5条ANS序列（AwANS^wa 、AwANS^wb 、AwANS^wc 、AwANS^wd 、AwANS^we ），AwANS^wa 和AwANS^wd CDS长度分别为1 074 bp和1 077 bp，分别编码357、358个氨基酸，另外3条序列出现大片段缺失导致蛋白翻译提前终止。系统进化树分析显示AwANSs与洋葱亲缘关系最近。RT-qPCR分析显示，紫花AwANSs在花瓣中表达量最高，在根、雌蕊和果实中表达量极低；AwANSs在紫花多星韭的表达随花发育而逐渐升高，在S5达到峰值；而在白花中几乎检测不到AwANSs表达。 结论 AwANSs的表达具有明显的时空表达特异性，在花瓣中表达量最高。与紫花相比，白花多星韭的花瓣中不积累花青素，其AwANSs基因在整个花发育过程中也几乎不表达，表明AwANSs基因对多星韭紫色花的形成起着重要作用。

目的 探究玄参科（Scrophulariaceae）叶绿体基因组（chloroplast DNA, cpDNA）的特征及其系统发育关系。 方法 对湖北玄参进行DNA测序，通过组装与注释获得了其叶绿体基因组序列，并从GenBank下载46条玄参科植物叶绿体基因组序列进行比较分析。 结果 玄参科叶绿体基因组长度在142 336-154 710 bp，GC含量为37.7%-38.1%，展现出典型的四分体结构，其中大单拷贝区长度为83 531-97 103 bp，小单拷贝区为17 375-18 600 bp，反向重复区为13 497-25 695 bp。通过对玄参科叶绿体基因组成的比较，揭示了在进化过程中获得与丢失的模式。此外，共线性分析发现，玄参科叶绿体基因组排列较为保守，但也存在基因组重排事件。长重复序列分析结果显示，玄参科叶绿体基因组大多数是正向重复和回文重复；而简单重复序列分析则鉴定了117-156个SSR位点，其中以A/T组成的单核苷酸重复次数最多，占比高达85.50%-91.50%。通过相对同义密码子使用度（RSCU）分析，筛选出25个最优密码子，绝大部分以A/U结尾。分化时间分析表明，玄参科的共同祖先与近缘物种大约在70.5百万年前（MYA）分开，并在约52.4 MYA形成了一个单系分支，绝大多数玄参科物种出现在近50 MYA。 结论 玄参科叶绿体基因组虽具有相似的结构特征，但在其进化历程中，基因的获得与丢失以及基因组的重排现象亦有所发生。基于叶绿体基因组，构建了更为精细的玄参科系统发育树。此外，分化时间的研究表明，玄参科物种的快速分化主要发生在大约50百万年前。

目的 丁香罗勒（Ocimum gratissimum）同时具有修复和安全利用镉（cadmium, Cd）污染土壤的潜力，解析丁香罗勒响应Cd胁迫的分子机制，鉴定与Cd耐受性密切相关的调控因子，为耐受Cd胁迫的丁香罗勒种质资源创新提供候选基因资源。 方法 采用比较转录组学的方法，分析Cd处理（35 μmol/L）72 h期间丁香罗勒叶片的转录组学变化。 结果 Cd胁迫显著抑制丁香罗勒生长，叶片、茎和根中均积累了很高含量的Cd，根中的Cd含量最高。Cd胁迫还显著影响精油组分和含量，Cd处理诱导肉桂酸甲酯的合成积累。转录组分析结果显示，在24 h的比较组中，差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）富集在核糖体、植物-病原相互作用和MAPK信号通路等途径中。在72 h的比较组中，DEGs富集在光合作用、光合作用-天线蛋白和卟啉与叶绿素代谢途径中。浅青色1模块内的基因与Cd胁迫表型显著相关，模块内的基因主要富集在植物激素信号转导、植物-病原相互作用和MAPK信号通路途径中。Cd胁迫上调表达的DEGs也显著富集在这3个途径，表明激活这3个途径是丁香罗勒叶片应答Cd胁迫的主要机制。Cd胁迫处理诱导13个转录因子基因表达上调，其中5个是bHLH家族基因，表明bHLH转录因子在丁香罗勒Cd胁迫耐受性调控中具有重要作用。 结论 丁香罗勒应答Cd胁迫的分子机制与其他植物有很大相似之处，bHLH转录因子可能是调控丁香罗勒Cd耐受性的关键转录因子。

目的 在烟草植株根际筛选出具有多种功能的促生菌，研究其对促进植株生长发育的作用效果，为促进植物生长和农田土壤环境改善提供重要的微生物肥料种质资源。 方法 从烟草根际土壤中分离出菌株，用Salkowski比色法测定产其吲哚乙酸（IAA）能力，用钼锑抗比色法和火焰光度法测定菌株的溶磷和解钾能力。结合形态、生理生化及16S rDNA分子鉴定筛选出的优势促生菌株。采用正交试验研究最适促生条件，并通过盆栽试验研究其促生效果。 结果 筛选得到一株高效多功能促生菌株沃尔夫节杆菌（Arthrobacter woluwensis）DY8，其产IAA能力达到36.7 mg/L、解钾和溶无机磷能力分别达到72.3 mg/L和148.6 mg/L，并可拮抗病原菌。其中，产IAA能力在装液量为30 mL/250 mL、pH为8、蛋白胨为氮源、葡萄糖为碳源时最高。烟草盆栽试验中接种菌株DY8与对照相比，土壤中IAA、速效磷、速效钾含量均显著增加。烟草的生物量及光合作用也都有所增加。结合主成分分析，表明DY8可以通过提高土壤中IAA含量来促进烟草生物量的提高；在小白菜和小麦盆栽接种DY8可以改善根系结构、促进了根系发育、提高地上部生物量。 结论 DY8是一株兼具产IAA、溶磷、解钾的多功能促生菌，对经济作物、蔬菜、粮食作物有良好的促生效果。

目的 探究我国野生肺形侧耳（Pleurotus pulmonarius）的遗传变异水平，以期为新品种选育提供优异亲本材料和数据支撑。 方法 利用全基因组重测序技术获得的SNP标记对37个野生肺形侧耳菌株进行遗传多样性分析，同时观测其菌丝培养特征和结实性等表型性状。 结果 在供试野生菌株中检测到的SNP数量范围在71 521-114 390个之间，菌株间遗传距离的平均值为0.180；聚类分析发现，大部分来自同一采集地点的菌株亲缘关系更为接近，与云南相比，采自陕西、四川、新疆地区的菌株亲缘关系较为接近。野生菌株在菌丝生长适宜温度、菌丝温度敏感性、菌丝恢复生长等培养特征上以及原基形成和分化、子实体成熟、菌盖颜色等结实特性方面呈现出丰富的表型多样性，基于表型特征的聚类分析结果表明，所有菌株在SM相似系数为0.52水平上能够按照原基能否正常分化分成两大组，这与主成分分析的类群划分结果高度一致。 结论 我国肺形侧耳野生种质资源遗传多样性丰富，具有良好的驯化利用潜力，野生菌株基因组水平上的遗传分化程度可能与其地理分布有关，与表型特征无明显相关性。

目的 筛选纤维素降解酶活性强的微生物菌株，用于青贮饲料的高效发酵。 方法 从已有菌种库中，利用羧甲基纤维素钠平板筛选产纤维素酶菌株，测定其纤维素酶活性；采用形态观察、生理生化及16S rRNA对菌株进行鉴定；测定该菌株的生长曲线、生长温度及pH、耐盐性等，研究其生长特性；对该菌株的全基因组数据进行生物信息学分析，探究其产纤维素酶基因。 结果 根据透明圈和菌落直径比值D/d，从菌种库中筛选获得比值最大的菌株为FJAT-25102，其48 h时纤维素酶活性为221.81 U/mL，此外，该菌株具有产蛋白酶和淀粉酶能力。经形态特征、生理生化特征及系统发育分析，将菌株FJAT-25102鉴定为藤黄微球菌（Micrococcus luteus）。菌株FJAT-25102在培养2 h后进入生长起始期，在培养26 h时，OD₆₀₀值达到最大。该菌株在20-50℃、pH 5-11及NaCl浓度为0%-5%时均能生长，具有一定的耐高温性和耐盐碱性。菌株FJAT-25102的基因组由1条环状染色体组成，大小约为2 570 649 bp，GC含量为72.98%。基因组包含2 378个预测的蛋白质编码序列。菌株FJAT-25102中所有可能参与纤维素降解的基因和推定编码的酶包括可能的α-葡萄糖苷酶GH13、内切葡聚糖酶GH74和乙酰木聚糖酯酶CE1、CE7和CE3，其中在FJAT-25102的糖苷水解酶家族中GH13、GH74调控的酶在其降解纤维素的过程中可能起重要作用。菌株FJAT-25102处理的巨菌草青贮饲料的粗纤维、酸性洗涤纤维及中性洗涤纤维含量均显著降低。 结论 所筛选的藤黄微球菌FJAT-250102可为青贮饲料的发酵提供微生物菌株资源，其全基因组的测定及纤维素酶基因的探究可为后续该菌株产纤维素酶机理研究提供基础。

目的 从中药渣中分离筛选高效纤维素降解菌株，用于中药渣的腐解，提高资源化利用程度。 方法 采用CMC-Na平板法对纤维素降解菌进行初步筛选，结合刚果红染色法和滤纸条崩解试验进行复筛，通过生理生化及16S rDNA分子生物学进行鉴定，选择不同生长和抗生素培养条件研究菌株纤维素酶活力，并以中药渣为唯一碳源检测菌株的降解能力。 结果 从中药渣中分离筛选获得3株具有纤维素降解能力的菌株，经鉴定H-1、Z-1为Bacillus sp.，Z-2为Niallia sp.。菌株H-1、Z-1最佳产酶条件为装液量10 mL/50 mL、pH 6、30℃；菌株Z-2最佳产酶条件为装液量10 mL/50 mL、pH 7、37℃，添加土霉素和恩诺沙星对菌株H-1、Z-1、Z-2的酶活力影响不显著。菌株H-1、Z-1和Z-2的中药渣降解率分别为56.37%、54.76%和41.53%，纤维素降解率分别为22.12%、20.01%和9.78%。 结论 筛选获得的3株菌具有良好的纤维素酶活力，且不受抗生素影响，对中药渣具有较好的降解效果。

目的 原儿茶酸是一种应用广泛的酚类化合物，生物合成法生产原儿茶酸是替代高污染的化学合成法的潜在方案，寻找和改良合成原儿茶酸的酶是生物合成法的关键。根癌农杆菌甲氧基脱甲基酶Atu1420是一种能够将香草酸转化为原儿茶酸的酶，本研究旨在表征Atu1420的酶学特性，并对其进行改良。 方法 通过大肠杆菌表达了Atu1420，并利用高效液相色谱等方法测定了Atu1420的酶学特性。基于Atu1420的预测结构和催化机制，选择了19个位点对Atu1420进行了定点突变，利用4-氨基安替比林开发了一种可视化检测Atu1420催化活性的方法，用于筛选Atu1420定点突变的变异体。利用alphaFold对Atu1420变异体的结构进行预测，分析了变异体催化效率提升的潜在机制。 结果 确定了Atu1420的V_max为33.5±1.6 nmol/(L·s），米氏常数K_m为82.7±3.5 μmol/L，转换数k_cat为（6.7±0.3）×10^-1 s^-1，k_cat/K_m为8.1×10^-3 L/(μmol·s），最适pH在7-8之间，最适温度为30℃。本研究在定点突变的变异体中筛选出了5个酶活力增强的变异体，其中活力最强的变异体为G35S，其催化速度比野生型提高66.0%。对这5个位点进行组合突变，在酶活力方面并没有产生明显的叠加效应。结构的比对分析暗示121位精氨酸残基角度的偏转可能是造成变异体催化效率提升的原因。 结论 Atu1420的酶学特性得到了有效的表征，获得了5个催化效率提高的Atu1420变异体，变异体催化效率的提高可能是121位精氨酸残基角度的偏转造成的。

目的 以农业资源废弃物玉米秸秆为主要原料，以耐低温酿酒酵母、乳酸菌和枯草芽孢杆菌为发酵菌种，建立玉米秸秆黄贮低温发酵工艺，以期获得蛋白含量高、适口性强的优质玉米秸秆黄贮饲料。 方法 将粗蛋白含量作为主要指标，探究发酵菌剂复配比例；然后通过单因素试验结合响应面优化试验探究复配菌剂接种量、发酵时间、硫酸铵添加量对发酵饲料的影响；最后对低温（10℃）发酵饲料的品质进行综合评价。 结果 当耐低温酿酒酵母、乳酸菌和枯草芽孢杆菌复配比例为3∶1∶3，且复配菌剂接种量为18.50%，发酵时间为20.50 d，硫酸铵添加量为2.53%时，饲料粗蛋白含量最高，为20.05%。与常温（30℃）发酵相比，低温发酵赋予秸秆饲料更浓郁的香气，揭示了20种差异显著的香气成分，其中苯乙醇含量最高，达到20.22 μg/g，赋予饲料玫瑰香气。同时，在低温发酵饲料中检测到甲氧基乙酸乙酯（清香味）、草酸二环丁酯（芳香味）、碳酸甲乙酯（果香味）等特征芳香气味物质。此外，低温发酵减少霉菌污染，与常温不添加菌剂和常温添加菌剂发酵相比，低温发酵饲料中霉菌毒素含量分别降低46.4%和22.9%。 结论 混菌低温发酵可有效提高玉米秸秆黄贮饲料的品质，在提高玉米秸秆黄贮饲料蛋白含量和增香诱食方面具有较大的潜力。