大豆是事关人民生活和经济社会发展的重要农产品之一，提高大豆生产水平和增加自给能力，是中国农业生产必须解决的重大问题。由于中国耕地资源不足的限制，科技创新是提升大豆生产能力的唯一出路。转基因育种是推动大豆生产发展的颠覆性技术，对美国、巴西和阿根廷等世界主产国大豆产业的发展发挥了重要作用。经过20多年的科技创新，中国转基因耐除草剂和抗虫育种技术已经成熟，这些产品的产业化种植可显著降低大豆生产成本和提升单产水平。基于中国转基因大豆技术发展进度和大豆生产的国情特点，我们提出了采用如下策略科学有序推进产业化工作。一是，在产品应用时间上，按照单一耐草甘膦除草剂、多个基因耐草甘膦和草铵膦等多种除草剂，以及耐除草剂与抗虫等复合性状等产品，依次推进相关种子的产业化；二是，在产品区域布局上，按照靶标杂草和害虫的地理分布特点顶层设计各种耐除草剂和抗虫大豆产品的种植区域；三是，在生物安全管理上，研发应用抗性杂草和害虫种群监测与治理技术，延长转基因产品的使用寿命。同时，还要加强野生大豆资源的保护工作，降低转基因大豆基因漂移对野生大豆生物多样性的影响。
随着中国转基因玉米和大豆产业化试点的推进，间接食用转基因农产品在中国大范围产业化种植到了关键时刻。为有序推进生物育种产业化进程，本文在回顾全球和中国转基因作物产业化历史的基础上，着重分析了中国生物育种产业化遇到的两大机遇: 一是中国转基因农产品的持续进口和间接食用在下游加工业和群众中积累了一定的消费基础；二是过去这些年中国转基因技术的研发和技术储备已为转基因作物产业化做出了良好准备。最后，本文从充分利用现有群众消费基础、进一步释放技术储备潜力、更加严格地做好全流程监管等方面，提出有序推进生物育种产业化的政策建议。
为了明确转基因玉米2HVB5的目标性状及遗传稳定性，对回交转育郑58的BC5S1、BC5S2代转基因玉米2HVB5分别进行了Southern blot、ELISA、室内和田间生物活性测定、靶标除草剂草铵膦耐受性分析及农艺性状调查。结果显示，2HVB5中目的基因cry2Ah-vp和bar都是以单拷贝的形式整合到玉米基因组并稳定遗传，Cry2Ah-vp和PAT蛋白在2HVB5植株的不同时期、不同组织部位均有表达，其中在叶片中的表达量相对较高，分别达到2-3.5 μg/g FW（鲜重）和8-17 μg/g FW（鲜重）。室内生物活性检测结果表明，2HVB5转基因玉米对东方粘虫和棉铃虫有很高的抗性，接虫后4-5 d幼虫死亡率达100%，对草地贪夜蛾有明显的体重抑制。田间抗虫性鉴定结果也表明，2HVB5转基因玉米对东方粘虫和棉铃虫均达到高抗水平，平均抗性级别分别为1.19-1.29和0.60-0.73。2HVB5转基因玉米可耐受田间使用中剂量4倍量的草铵膦，农艺性状与对照郑58相比无显著差异。转基因玉米2HVB5遗传稳定，高抗虫耐除草剂，可用于玉米害虫尤其是夜蛾科害虫的防治，具有产业化应用前景。
玉米是我国最重要的粮食作物之一，虫害会造成严重的品质和产量损失，转Bacillus thuringiensis（Bt）基因抗虫玉米为玉米害虫的防治提供了新途径。转Bt基因抗虫玉米的抗虫性与外源杀虫蛋白表达量具有密切的关系，明确Bt杀虫蛋白在不同生育期和不同器官中的表达量，对害虫的综合防治和农业转基因生物安全管理具有重要意义。连续两年采用酶联免疫吸附法（ELISA）测定了9个地点种植的瑞丰125不同器官中Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量，对比分析了玉米拔节期（V6-V8）叶片、抽雄期（VT）雄穗、吐丝期（R1）叶片和花丝、成熟期（R4）叶片和籽粒的Bt杀虫蛋白含量，结果表明Bt杀虫蛋白表达量在不同玉米器官中差异较大。2年9个地点的数据整体上呈现出叶片中Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量较高，而籽粒中Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量较低的规律。9个地点种植的瑞丰125的Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量有所差异，但差异整体较小。
为研究转基因玉米HGK60在不同遗传背景下遗传稳定性和抗虫效果，利用转Bt cry1Ah基因的转基因玉米HGK60为供体，通过回交转育的方式将cry1Ah基因分别导入玉米自交系郑58、昌7-2、lx05-4、lx03-2，获得转基因玉米自交系HGK60-郑58、HGK60-昌7-2、HGK60-lx03-2、HGK60-lx05-4，并杂交获得HGK60-郑单958（HGK60-郑58 × HGK60-昌7-2）和HGK60-鲁单9066（HGK60-lx05-4 × HGK60-lx03-2），转化体特异性PCR证明cry1Ah基因已转入不同遗传背景玉米中，ELISA检测不同遗传背景转基因玉米叶片中Cry1Ah蛋白表达情况，结果表明在不同遗传背景玉米自交系和杂交种中Cry1Ah蛋白表达没有显著差异；田间人工接虫和室内玉米螟抗虫性鉴定结果表明，不同遗传背景的转基因玉米高抗玉米螟，室内接虫后4 d幼虫死亡率达到100%；对不同遗传背景转基因玉米HGK60进行农艺性状分析，结果显示与受体对照玉米相比，两者之间农艺性状没有显著差异，转基因玉米HGK60可用于抗虫玉米品种的选育。
长链非编码RNAs（long non-coding RNAs，lncRNAs）是一类长度大于200个核苷酸、缺乏明显开放阅读框、很少或者不具有蛋白编码潜能的内源性RNA。鉴于lncRNAs低表达和低保守性的特点，早期阶段认为其是转录副产物，在生物体内不发挥生物学功能。随着对非编码RNA的深入研究，lncRNAs被认为是一种调控其他类型RNA的重要基因组分，参与发育和胁迫应答生物学过程。本文主要阐述lncRNAs的来源及分类、作用机制、lncRNAs在植物发育和胁迫应答方面的生物学功能，为lncRNAs在作物生产育种中的应用研究提供参考。
盐生植物是指能在离子浓度至少200 mmol/L以上的生境中生长并完成生活史的植物。盐生植物可分为稀盐盐生植物、泌盐盐生植物、拒盐盐生植物三类。本文从生长形态、生理和分子3个方面总结三类盐生植物响应盐胁迫的不同策略及研究进展，发现盐生植物在分子水平上主要通过Na+转运蛋白和为其提供能量的两类基因应对体内过高Na+，这可能是引起盐生植物生理和生长形态异于非盐生植物的重要因素。其中稀盐盐生植物主要通过液泡离子区隔化应对盐胁迫，并表现出肉质化生长形态；泌盐盐生植物通过将体内盐分排出体外应对盐胁迫，并进化出特有的生理结构——盐腺或盐囊泡；拒盐盐生植物通过将盐离子积累在皮层细胞液泡和根部木质部薄壁细胞中减少向上运输Na+，同时根部多栓质化减少Na+吸收。本综述旨在为今后研究盐生植物及其耐盐机制提供相关依据，为植物耐盐分子育种奠定基础。
当前人口激增、环境污染、生态破坏等问题层出不穷。改良农艺性状，如提高产量、增强逆境耐受能力，是作物遗传改良的重要目标，是推动农业高质量发展的基础。泛素-蛋白酶体系统（UPS）是一种快速的选择性水解植物体产生的冗余蛋白和被损坏蛋白的体系。目前，研究发现泛素-蛋白酶系统影响植物的发育、生殖和重要的农艺性状：如应对环境胁迫、开花诱导和种子大小等。综述了近年来的研究成果，阐述了蛋白酶体UPS组分和各亚基的重要功能，并描述了泛素-蛋白酶系统是如何影响植物农艺性状的。最后，讨论了未来的研究热点和利用UPS改良作物的潜力。
玉米是我国总产与平均单产最高的主要农作物，对于保障国家粮食安全具有举足轻重的作用。种子活力是衡量种子质量和应用价值的关键指标，高活力种子是确保作物高产、稳产的基础。赤霉素是重要的植物生长调节物质，具有解除种子休眠、促进萌发的作用，外源赤霉素的喷施已被广泛应用于农业生产以提高作物产量。目前赤霉素对玉米种子活力的影响研究多侧重于施加外源GA影响种子活力的相关生理指标上，而赤霉素调控玉米种子活力的作用机理尚需深入研究。本文综述了赤霉素的生物合成、信号转导、作用机制以及对玉米和其他作物种子活力影响的研究进展，旨为深入探究GA对于玉米种子活力的调控机制乃至玉米育种实践中高活力玉米新种质的创制提供参考。
利用杂种优势对提高小麦单产具有重要作用，杂交小麦制种是小麦种业未来发展的重要方向之一。目前，小麦在强优势杂交组合选配方面取得较大进步。由于缺乏优异高异交结实率的制种亲本资源和高产高效杂交制种体系，导致大面积制种效率低。因此，探究杂交制种技术体系进展、亲本种质资源改良和生产流程标准化等方面的研究现状，将有利于对杂交制种发展瓶颈和未来发展方向等问题的整体把握。综述杂交小麦制种技术的影响因素，并通过商业化大田杂交作物与新型杂交小麦比较，对杂交小麦快速商业化等方面提出建议，对其发展趋势进行展望。
GH79家族的糖苷水解酶在碳水化合物改性、细胞免疫识别和信号传导等方面具有广泛的生理活性和重要的应用前景。然而，目前GH79家族的多样性催化机理仍不清楚，识别底物的结构基础和分子机制尚不清晰。本文总结了近几年GH79家族的研究进展，系统分析了GH79家族酶的来源与分布，通过对酶的序列特征、分子进化关系、蛋白结构解析等方面进行深入阐述，旨在为后续的GH79家族的蛋白质工程和功能催化机制的解析奠定基础。
多数重要的功能基因属于多基因家族，这些家族成员间存在功能冗余，高效的多基因干扰体系对研究多基因家族成员的生物学功能及其分子调控机制具有重要意义。对pCAMBIA1301载体改造，构建了适用于植物的多基因干扰体系pCAMBIA1301m和pCAMBIA1301s。使用该多基因干扰体系构建了四基因的干扰载体pCAMBIA1301m：35S∷SlPP2C1-2-3-4，4个目标基因为来源于番茄PP2C家族A组的PP2C1、PP2C2、PP2C3和PP2C4，并通过遗传转化导入番茄，用GUS染色和PCR检测转基因阳性植株，再利用RT-qPCR技术检测T1和T2代转基因植株中目标基因的干扰效率，用T2代种子分析转基因番茄对ABA敏感性。结果表明，应用该干扰体系成功获得了四基因干扰的转基因植株35S∷SlPP2C1-2-3-4。在转基因番茄中4个目标基因的表达量显著低于野生型，其干扰效率均高于70%，转基因番茄种子萌发具有强烈的ABA不敏感性。多基因干扰体系能高效地同时沉默多个目标基因。
椰毒假单胞菌可污染包括发酵米面等多种食物，其产生的两种毒素导致严重的食物中毒，威胁人体健康。基于数字PCR技术，建立了针对椰毒假单胞菌的定量测量方法。该方法具有较好的特异性与重复性，人工污染糯米汤样品中的检出限为361 CFU/mL。与平板培养法相比，基于数字PCR技术的测量方法缩短了测量时间，有利于椰毒假单胞菌的快速准确测量，未来可在食品安全监测与中毒分析等领域进行应用。
合成生物学细胞传感技术为快速、现场检测食品污染物提供了一种新型替代方法。由于细胞内环境相对稳定，合成生物学细胞传感器有较强的抗干扰能力；由于细胞能够通过自我复制而实现增殖，细胞传感器在生产上具有简单、廉价、快速的特点，因此在食品安全快速检测中具有良好的应用前景。本文综述了合成生物学细胞传感器核心元件的组成、构建方法和类型，介绍了多功能细胞传感器的合成生物学基因回路，列举了细胞传感器在食品安全快速检测中的商业化应用前景，并阐述了细胞传感器在食品安全快速检测中的挑战和发展趋势。
盐碱胁迫是造成作物减产的主要逆境因素之一。植物AP2/ERF（APELATA2/ethylene response factors）转录因子在植物生长发育及其响应非生物逆境胁迫过程中发挥重要作用。探究AtERF49在拟南芥中对盐碱胁迫的应答，为深入解析AtERF49参与植物对盐碱胁迫的分子机理奠定基础。选取拟南芥野生型Col-0、过表达AtERF49转基因拟南芥和CRISPR/Cas9突变体erf49为试验材料，用150 mmol/L混合盐碱（摩尔比NaHCO3∶Na2CO3=9∶1）溶液进行处理，使用荧光定量PCR技术对该基因的基本特性、盐碱胁迫及光合响应基因表达模式等进行分析。结果表明，盐碱胁迫处理后，突变体erf49叶片萎蔫并发生白化，而过表达AtERF49植株叶片稍有变黄。此外，在盐碱胁迫条件下，过量表达AtERF49上调盐碱胁迫响应基因（RD29A和RAB18）以及光合响应基因rbcL的表达。拟南芥叶片叶绿素荧光参数测定结果表明，过表达AtERF49植株的光系统Ⅱ实际量子产能Y（Ⅱ）、光化学淬灭系数（qP）显著高于Col-0，光损伤程度（NO）和非光化学淬灭系数（qN）显著低于Col-0，而突变体erf49与之相反。因此，AtERF49通过调控下游盐碱胁迫响应基因的表达以及植物的光合作用效率，改变参与植物对盐碱胁迫的应答。
植物激素乙烯在多种生理生化过程中发挥重要作用，但其在特定组织器官中的合成机制尚不完全清楚。拟南芥中存在12个功能未知的ACC氧化酶类似蛋白（ACO-like homolog，ACOL），运用基因定点编辑技术构建了ACOL8的功能丧失型突变体，发现该基因的突变削弱了经典的乙烯“三重反应”。与野生型相比，突变体黄化幼苗下胚轴及主根的长度显著增加，这与突变体对外源ACC的敏感性下降现象一致。同时还发现ACOL8基因的表达受乙烯信号的正反馈调控，EIN3过表达增强其表达水平，而etr1-3的突变则产生相反效应。再者，在正常条件下，ACOL8基因的突变并未影响拟南芥的生长；但在盐胁迫条件下，突变体的根冠比显著下降，这说明该基因参与植物的盐胁迫响应。综上，这些结果说明ACOL8可能具有ACC氧化酶的功能，参与乙烯的合成与响应。
OsPT1编码的水稻磷酸盐（Pi）转运蛋白在水稻生长发育、非生物胁迫应答等方面发挥重要的调控作用。前期研究表明OsPT1为镉（Cd）响应基因，但其在Cd胁迫下的功能及作用机制仍然未知。阐明OsPT1在Cd胁迫下的作用，并为低Cd水稻品种的选育奠定基础。通过生物信息学方法对该基因的序列特征、结构和功能进行分析和预测，利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）方法检测Cd胁迫下水稻不同组织、不同时间点OsPT1的相对表达量。此外，利用PCR的方法克隆OsPT1的编码序列，构建pGADT7-OsPT1重组质粒载体，并将其转入Δycf1 BY4741酵母菌株（Cd敏感酵母菌株）用以验证OsPT1对酵母Cd耐受性的影响。结果表明，OsPT1编码序列全长为1 584 bp，编码分子量为57.46 kD，由527个氨基酸构成的蛋白。在水稻基因组中该基因上游启动子区含有与光、厌氧、茉莉酸甲酯等环境和激素响应相关的调控元件。系统进化分析表明，水稻OsPT1与高粱SbPT1亲缘关系最近。基因的镉响应表达分析结果表明，与对照相比，经100 μmol/L Cd处理的水稻在1、6和12 h后，地上部分OsPT1的转录水平分别上调1.31、1.34和2.46倍；水稻根部OsPT1在处理1和6 h后分别上调1.28和1.14倍，但在Cd处理12 h后，其表达水平下调至处理前的0.62倍。转基因酵母Cd耐受性结果表明，与对照（0 μmol/L Cd）相比，经25 μmol/L Cd处理后，转OsPT1的酵母对Cd的耐受性有一定的下降。OsPT1可能在水稻应对Cd胁迫过程中发挥一定的作用。
RNAi途径是RdDM途径的衍生途径，其中的AGO、DCL和RDR蛋白在植物的生长发育和响应非生物/生物胁迫过程中发挥重要作用。为了研究RNAi途径的3种主要蛋白在青狗尾草中的序列及结构特征，利用比较基因组学方法，在青狗尾草中鉴定到13个AGO基因、7个DCL基因和4个RDR基因，并对其蛋白质亚细胞定位、系统发育关系、保守结构域进行预测。同时，利用转录组数据分析RNAi途径的3类相关基因在青狗尾草的16种不同生长时期、不同生长条件下的表达模式。蛋白质结构域分析发现，SvDCL3b和SvRDR3缺少重要的结构域。转录组分析发现，SvAGO1b、SvDCL1a和SvRDR1在各家族中表达量较高，可能在RNAi途径中发挥主要作用，且大多数青狗尾草和谷子的同源基因间的表达模式基本一致。综上，本研究为理解RNAi途径的3种主要基因在调控青狗尾草的表观遗传修饰中的功能和作用提供初步的理论依据，为青狗尾草和谷子之间驯化的分子机制提供 参考。
植物DnaJ-Like锌指蛋白（DNAJE）是近年来发现的一类具有重要功能的蛋白，在光合作用、质体发育与运动和植物抗逆及防御反应中发挥重要作用。基于辣椒全基因组数据，对辣椒DNAJE基因家族（CaDNAJE）进行鉴定，利用生物信息学方法对基因和蛋白特征、比较进化、共线性关系及高温胁迫下基因表达模式等进行分析。结果表明，CaDNAJE基因家族有28个成员，不均匀的分布在10条染色体和3个Scaffold上，氨基酸序列长度为99-470 aa，分子量为10.05-52.26 kD，理论等电点（pI）为4.75-9.64，其编码蛋白主要定位在叶绿体和细胞核中；辣椒、番茄和拟南芥的比较进化分析可将其分为GroupⅠ 和GroupⅡ 2个亚族，同一亚族具有类似的蛋白保守motif和基因结构；CaDNAJE基因启动子区包含大量光响应、激素响应和胁迫应答元件；辣椒与拟南芥DNAJE之间存在10对共线性基因，辣椒种内仅有1对；辣椒不同组织转录组分析发现，GroupⅠ 中多数成员在各组织中均有高表达，而GroupⅡ 中除CaDNAJE2、CaDNAJE9等基因存在高表达外，多数基因表达量都很低甚至不表达；高温胁迫下，辣椒叶片过氧化氢含量急速上升后降低，丙二醛含量持续升高，抗氧化物酶活性也有不同程度的提高。同时，高温诱导热激转录因子Hsf和热激蛋白HSP耐热相关基因及CaDNAJE基因高表达，在不同胁迫时期发挥调控作用。推测CaDNAJE基因家族可能参与辣椒响应高温胁迫，提高其耐受力，以降低细胞损伤。
盐碱地高盐分会降低种子活力、抑制萌发出苗，严重制约盐碱地区花生生产和产业发展。种子萌发过程中物质代谢对种子发芽及植株形态建成至关重要，逐渐成为评价种子活力和品质的重要指标。以不同萌发期花生种子为研究对象，利用生理指标和高效液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）分析方法，研究了盐胁迫下花生种子不同萌发期主要营养物质含量和差异代谢物的变化。种子吸水萌发促进了脂肪、蛋白质、可溶性糖代谢，随萌发时间延长，脂肪和可溶性糖含量逐渐降低，可溶性蛋白质含量呈先降后升的变化趋势。主成分分析和偏最小二乘法判别分析表明盐胁迫与对照组间代谢物差异较大，暗示盐胁迫对花生种子萌发期物质代谢影响较大。利用VIP值分析和KEGG pathway预测分析显示：正常条件下，花生种子吸水膨胀期的差异代谢物较少，未鉴定到富集的KEGG pathway；而胚根伸长期差异代谢物主要富集于12个KEGG pathway，表明萌发后期物质代谢较前期旺盛。盐处理显著提高多种差异代谢物表达水平，其中渗透保护物甜菜碱和脯氨酸差异明显；另外，盐胁迫下吸水膨胀和胚根伸长两时段的差异代谢物显著增多，分别富集到26和31个KEGG pathway。盐胁迫显著促进了能量代谢、甘油磷脂代谢、谷胱甘肽代谢以及芥子油苷生物合成途径等相关通路，推测其与盐胁迫下花生种子萌发期抗逆有关。甜菜碱和脯氨酸可能是花生种子萌发期适应盐胁迫的关键代谢物，甘油磷脂代谢、谷胱甘肽代谢以及芥子油苷生物合成等途径可能是重要的代谢调控通路。试验结果可为促进盐胁迫下花生种子萌发出苗探索新途径、新方法，以及提高盐碱地花生出苗率提供理论依据和参考价值。
甜叶菊（Stevia rebaudiana Bertoni）生产的甜菊醇糖苷因具有高甜度、低热能、不参与人体内代谢兼具保健功能等特点，被誉为最有发展前途的新糖源。从甜叶菊叶片克隆了甜菊醇糖苷生物合成途径中的关键基因SrUGT85C2、SrUGT91D2m和SrUGT76G1，构建植物基因过量表达载体，以单独或组合的形式将这些基因导入到甜叶菊中，获得转基因植株。与野生型对照植株相比，单独导入SrUGT85C2的转基因植株中甜菊醇单糖苷含量提高，总糖苷、莱包迪苷A含量及占比没有明显变化；单独导入SrUGT91D2m的转基因植株中甜菊醇单糖苷含量显著降低，而甜菊醇双糖苷含量显著增加；单独导入SrUGT76G1的转基因植株中，总糖苷含量显著提高，莱包迪苷A含量达到10%以上，比对照提高了2倍，而甜菊糖苷含量减少了一半。3个基因组合同时导入的转基因甜叶菊植株与单独导入SrUGT76G1的转基因甜叶菊植株类似，其总糖苷、莱包迪苷A含量及其占比均显著提高。这些结果为以后通过分子生物学技术来调控甜菊醇糖苷生物合成关键基因的表达，培育莱包迪苷A含量高的高品质甜叶菊新品系提供了理论依据和技术方法。
MYC2（MYeloCytomatosis）转录因子是植物应对逆境胁迫过程中茉莉酸信号传导相关的核心转录因子。本研究旨在初步分析木薯MeMYC2.2基因在低温胁迫响应中的功能。利用生物信息学分析木薯MeMYC2.1和MeMYC2.2基因的结构及其编码蛋白的理化性质；通过定量PCR分析了上述2个基因在木薯组培苗叶片中对低温胁迫的响应；通过转基因拟南芥研究MeMYC2.2的抗冻功能。木薯组培苗叶片中2个MeMYC2基因的表达均在低温胁迫早期被诱导，其中，与MeMYC2.1相比，MeMYC2.2差异表达更显著。MeMYC2.2蛋白主要定位于细胞核中，且在酵母中具有明显转录自激活功能，表明该蛋白具有转录因子特性。与野生型相比，过表达MeMYC2.2的转基因拟南芥抗冻能力显著提高。在低温处理下，CBF3基因在转基因拟南芥中的表达量要明显高于其在野生型的表达量，但另外3个CBF基因在转基因拟南芥中的表达量明显下降。木薯MeMYC2.2的表达受低温和茉莉酸调控，可以提高植物的抗冻性，且可能影响CBF基因对低温的响应。本研究为进一步利用MeMYC2基因改良木薯的低温耐受性奠定了理论基础。
基于Illumina平台对朱砂根和红凉伞叶绿体全基因组进行测序，利用生物信息学比较叶绿体基因组结构特征与变异程度，旨在明确朱砂根（Ardisia crenata）及红凉伞（Ardisia crenata var. bicolor）叶绿体基因组特征及差异，并与同科其他物种叶绿体全基因组进行比较分析，确定其在紫金牛属系统发育位置。结果表明，朱砂根和红凉伞均为由一个大单拷贝区（LSC）、一个小单拷贝区（SSC）和一对反向重复区（IRa/IRb）构成的环状四分体结构，注释得到132个基因，其重复序列的类型与分布模式相似，但数量有所差异。其中psbA、matK、rpoC2、ropB、ndhK、accD、ndhF、ndhD、ndhH及ycf1等基因的编码区存在差异，这些位点为朱砂根分子鉴定提供新位点。朱砂根及红凉伞叶绿体基因组具有较高保守性，叶绿体基因组之间没有重排或倒置，IR区序列变异最低，SSC区变异程度最高。系统发育树分析表明紫金牛科和报春花科为两个分支，朱砂根和红凉伞归为紫金牛科，且朱砂根与红凉伞亲缘关系最为密切，从分子水平为红凉伞作为朱砂根变种提供了科学解释。本研究解析了朱砂根及变种红凉伞叶绿体基因组结构，探讨了紫金牛科属间系统发育关系，也为紫金牛科药用植物分类鉴定、系统进化及资源开发利用研究奠定基础。
为探究外源褪黑素对棉花抗枯萎病的影响及作用机理，以海岛棉新海14号为材料，于叶面喷施不同浓度褪黑素（0、10、25、50、75、100 μmol/L）后接种棉花枯萎病菌，对枯萎病菌侵染后棉花幼苗进行抗病性鉴定、抗病相关酶活性及基因表达分析。结果表明，外源褪黑素对棉花枯萎病菌的生长无抑制作用，10-100 μmol/L褪黑素均能在一定程度上提高棉花对枯萎病的抗性，其中50 μmol/L褪黑素处理效果最好。与对照相比，50 μmol/L褪黑素预处理能有效减少接菌后棉花叶片中的过氧化氢（H2O2）含量和超氧阴离子（O2·-）的产生速率，增强过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、几丁质酶（CHT）、β-1,3葡聚糖酶（GLU）、多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性，并显著提高木质素代谢途径相关基因（GbPAL、Gb4CL和GbCAD）和类黄酮代谢途径关键基因（GbCHI、GbDFR和GbTT7）的表达量。表明50 μmol/L 的褪黑素处理能提高接菌后棉花抗氧化能力，增强防御酶活性，调控木质素、类黄酮代谢途径相关基因的表达，从而提高棉花对枯萎病的抗性。
从土壤中筛选出抑制哈密瓜细菌性果斑病的拮抗菌株，明确其分类地位，测定其生长条件及防病效果。采用梯度稀释法及平板对峙法进行菌株的分离及筛选，综合形态学观察、生理生化测定以及分子鉴定等多方面对菌株进行鉴定，确定生防菌种属，并测定其最适生长条件，利用平板对峙法测定其抑菌作用，并分别采用针刺接种法、叶面喷施法对生防菌的离体叶片和盆栽防病试验进行测定。本研究从土样中共分离出196株细菌，经对峙筛选发现有20株细菌具有抑菌效果，其中编号为131、791的两株细菌对哈密瓜细菌性果斑病病原菌具有较好的平板拮抗效果，抑菌圈直径分别为（19.03±0.13）mm，（17.55±0.29）mm。经鉴定菌株131为沙福芽孢杆菌（Bacillus safensis），菌株791为贝莱斯芽孢杆菌（B. velezensis）。菌株131的最适生长条件为NB培养基，培养18 h，温度37℃，pH 7，接种量为2%。菌株791的最适生长条件为KB培养基，培养18 h，温度37℃，pH 6，接种量为1%。菌株131和791对哈密瓜细菌性果斑病的离体叶片防效分别为83.33%和87.53%，室内盆栽防效分别为69.86%和77.99%，同时也对多种病原真菌具有抑制作用。菌株131和791均为对哈密瓜细菌性果斑病具有较好防效的芽孢杆菌（Bacillus），对瓜类作物细菌性果斑病的防治提供了理论补充，奠定了果斑病害生物防治的基础。
作为世界性分布的镰刀属常见病原真菌，尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）和木贼镰刀菌（F. equiseti）对包括经济作物及药用植物等的生长均有较大危害。利用源自于植物根际土壤的有益微生物防控尖孢镰刀菌和木贼镰刀菌引起的真菌性病害，是目前较为理想的植物病害管理策略。为获得可有效抑制尖孢镰刀菌和木贼镰刀菌的生防菌源，于防风根际土壤中分离纯化真菌104株，基于平板对峙法筛选获得1株对尖孢镰刀菌和木贼镰刀菌具有显著抑制效果的菌株MR-43，结合形态特征、ITS序列分析，将其确定为Sirastachys castanedae（GenBank登录号：OK287148.1），隶属于Sirastachys组进化分支，发现其可宿生于植物根际土壤。基于盆栽试验法，探究MR-43在防风栽培土壤中的定殖能力，评价MR-43对由尖孢镰刀菌引起的防风枯萎病和由木贼镰刀菌引起的防风根腐病的防病能力，及其对防风植株的促生能力。结果显示，Sirastachys castanedae MR-43对尖孢镰刀菌、木贼镰刀菌的抑菌率为57%以上，且经多次验证抑菌效果稳定；菌株MR-43可稳定定殖于防风栽培土壤并实现有效扩繁；菌株MR-43的孢子悬液可有效控制防风枯萎病和防风根腐病，平均防效达68.52%，与多菌灵、代森锰锌的防病效果无显著性差异（P>0.05）；此外，MR-43对防风植株生长具有明显促进作用。因此，Sirastachys castanedae MR-43在防风枯萎病、根腐病等真菌性病害管理方面具有较好的开发价值及应用潜力。
采用生理生化指标结合分子生物学技术对解磷菌PSB-R进行分类学鉴定，确定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens），通过二代测序平台Illumina NovaSeq PE150对PSB-R进行全基因组测序，分析预测了与解磷能力相关基因及其他植物促生基因组成情况。通过响应面优化试验检测了PSB-R最大解磷能力为805.199 mg/L，连续培养10代后解磷能力稳定且对多种难溶性磷酸盐均具有溶解能力。本研究为解磷菌解磷机制的进一步研究提供了基因组数据基础，同时证实PSB-R具有应用于菌肥的潜力，为后续解磷菌肥的研制提供了研究基础。
为筛选一株产黑色素能力强的菌株并优化其培养条件。通过ITS测序鉴定11株供试菌株，以菌丝生长速度、平板L值等指标筛选出一株产黑能力强的香灰菌，并对其生长所需碳源、氮源、pH等培养条件进行优化。研究表明，11株供试菌株均为香灰菌（Hypoxylon sp.），其中Hp.sp0006菌丝生长速度较快、菌球大且均匀、L值最低，并且发酵液黑色素含量最高。该菌株最优培养条件是，以葡萄糖为碳源、牛肉浸膏为氮源、碳氮比20∶1并添加10 mg维生素B1，黑色素含量可达（1.21±0.17）g/L。香灰菌Hp.sp0006是一株产黑色素较高的菌株，优化后的培养基更有利于黑色素的合成，为香灰菌黑色素的开发利用奠定基础。
本试验旨在研究不同剩余采食量（residual feed intake, RFI）相关肉牛胃肠道微生物物种组成及相对丰度、微生物基因功能注释与富集特征。选取30头牛进行81 d饲喂试验，试验结束后选取极端RFI个体各5头屠宰并采集瘤胃液及肠道末端粪便样用于宏基因组测序。结果表明：共获得259 045.47 Mb有效数据，组装得到 4 318 393条Scaftigs，基因预测得到7 008 053个开放阅读框（ORFs）。进行物种注释后发现粪便样中Top10物种相对丰度在高剩余采食量（high residual feed intake, HRFI）、低剩余采食量（low residual feed intake, LRFI）组间无差异（P>0.05），瘤胃液中的Top10微生物在LRFI组的相对丰度均低于HRFI组；粪便中、瘤胃液中优势菌门均为拟杆菌门和厚壁菌门；粪便中的优势属为拟杆菌属，瘤胃液中的优势属为普雷沃菌属。LefSe分析显示，在粪便中LRFI组的丹毒丝菌纲（Erysipelotrichia）显著富集（P<0.05），瘤胃液中差异最显著的是甲烷杆菌纲（Methanobacteria），且该菌在HRFI组的相对丰度显著高于LRFI组（P<0.05）。使用KEGG、eggNOG和CAZy数据库进行功能注释分析表明，在胃肠道中微生物的一些功能基因的丰度与RFI的分组有关。不同RFI肉牛瘤胃液、粪便中的微生物结构存在显著差异，丹毒丝菌纲、甲烷杆菌纲可能是区分肉牛饲料效率的潜在生物标志物之一。
旨为推动新型冠状病毒（2019-nCoV）亚单位疫苗的开发并探索筛选适用于该疫苗的高效免疫增强剂，本试验分别诱导表达2019-nCoV- S和2019-nCoV- N两个蛋白，经纯化后测定目的蛋白含量，并分别加入不同浓度的松花粉多糖（PPPS）（200、400、800 mg/mL）作为佐剂制备基因工程亚单位疫苗，黄芪多糖佐剂作为对照。选取100只SPF级BALB/c小鼠随机分为10组，每种亚单位疫苗使用5组，免疫疫苗后检测各组小鼠免疫指标，探讨PPPS对2019-nCoV- S和2019-nCoV- N两种亚单位疫苗的免疫增强效果。结果显示，重组表达并纯化的目的蛋白分别在55.68 kD和45.64 kD处出现单一条带，经鉴定表达正确，蛋白质量浓度分别为1.12 mg/mL和0.66 mg/mL。用制作成的含佐剂亚单位疫苗免疫小鼠后发现400 mg/mL PPPS对两种疫苗的免疫效果均有显著的提升效果，并且效果优于黄芪多糖佐剂。综上所述，两种重组蛋白均能诱导较高的抗体水平，PPPS可以作为2019-nCoV亚单位疫苗的候选佐剂。
碱性/螺旋-环-螺旋（bHLH）转录因子是植物中第二大转录因子家族，该家族广泛存在于各种植物的基因组中，并在植物生长发育、次生代谢、非生物逆境胁迫响应等方面发挥着重要的调控作用。本文全面综述了植物bHLH基因家族成员的结构特征、分类规则及其生物学功能的研究进展，重点梳理总结了bHLH在植物生长发育和非生物胁迫（干旱、低温、盐、重金属）中的应答和调控，以及在次生代谢产物生物合成及动态积累过程中的重要作用，可为深入研究bHLH在生长发育、植物抗逆及品质形成等方面的分子调控机制及种质资源的开发提供指导。同时，因bHLH广泛参与调控植物次生代谢产物的合成和积累，已成为分子生药学和中药生态农业研究的热点。为此，本文进一步总结了近年来研究较为透彻的两种药用植物（丹参Salvia Miltiorrhiza、黄花蒿Artemisia annua）中bHLH基因家族及其成员的研究进展，以期为药用植物bHLH基因家族的深入研究提供参考，并为药用植物的分子育种、拟境栽培等工作的开展以及中药生态农业的发展提供新思路。
花瓣上出现的独特色彩图案又称花瓣彩斑（花斑），花斑不仅是植物重要的观赏性状，还能起到吸引昆虫、抵御天敌和适应环境变化等多种作用，在生物进化上具有重要的意义。本文综述了近年来观赏植物花斑形成的相关进展，总结了花斑形成的遗传规律和影响因素。重点描述了色素合成途径结构基因和转录因子在花斑形成中的重要作用，即结构基因的时空特异性表达和竞争机制，促进了不同种类的色素在花瓣中差异积累；而转录因子通过直接或间接调控结构基因的定位表达参与花斑的形成。此外，本文还归纳了观赏植物花斑形成中的其他调控机制，如转录后调控、翻译后调控和甲基化等，汇总了花斑形成的分子调控网络，以期为观赏植物花斑形成的分子机理研究提供新视角。
病虫害严重影响农作物的品质、产量和安全。生物防治作为一种绿色、安全、有效防控病虫害的技术方法越来越受到人们关注。几丁质酶（EC 3.2.1.14）是一类广泛存在于微生物和植物中的糖苷水解酶，可有效降解病原真菌细胞壁、昆虫及线虫体壁中的几丁质，抑制病原真菌孢子萌发和菌丝生长，以及昆虫和线虫的发育，在农作物病虫害生物防治中具有重要作用和广泛的应用前景。本文综述了几丁质酶的种类和来源、生防机理，以及基于几丁质酶的转基因技术在作物病虫害防治中的应用等方面的进展，以期为几丁质酶的进一步研究和应用提供信息参考。
微生物次级代谢产物是天然药物的重要来源，广泛应用于医药和农业生产。放线菌和真菌是产生抗生素的主要微生物，但经过长期大量的筛选，从中发现新抗生素越来越困难。随着基因测序技术的进步，越来越多的微生物基因组被测序，许多以前被忽视的微生物发现也具有产生新抗生素的潜力。溶杆菌是新型生防细菌，对植物病原真菌、细菌、卵菌和线虫等具有拮抗作用，从溶杆菌中已经发现大量结构新颖和活性显著的次级代谢产物，在生防制剂和前体药物方面具有应用前景。本文对溶杆菌资源分布、次级代谢产物种类和应用进行综述，希望为进一步从环境中筛选分离溶杆菌和发现更多具有新颖活性的天然产物提供参考。
猪繁殖与呼吸障碍综合征是由猪繁殖与呼吸障碍综合征病毒（Porcine reproductive and respiratory syndrome virus，PRRSV）引起的一种病毒性传染病。该病是影响我国生猪产业健康发展的最重要的三大疫病之一。目前对于该病的防控主要依赖于养殖场内外部生物安全体系，采取合理措施降低病毒的污染，切断病毒传播途径。从保护易感动物的角度而言，抗病育种也是疫病防控的重大策略之一。近年来，随着基因编辑技术的发展和成熟，分子育种作为猪抗病育种的核心技术，已显示出其独特的优势。国内外多个研究团队已利用分子育种技术在抗PRRS育种方面取得很多突破性进展。本文以PRRSV受体为切入点，综述当前猪抗PRRS育种的研究现状，以期为PRRS的防控和猪的抗病育种研究提供参考和线索。
真菌病毒Beauveria bassiana polymycovirus 4（BbPmV-4）的感染能够提高寄主球孢白僵菌的致病力，然而其在寄主中的复制、传播和与寄主互作机理尚不清楚。本研究构建了真菌病毒BbPmV-4外壳蛋白（coat protein, CP）的原核表达载体 pET-28a（+）∷BbPmV-4-CP，转化大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3），进行蛋白原核表达，免疫日本大耳兔制备了多克隆抗体，并利用间接ELISA，Western blot和免疫荧光等血清学方法进行病毒在寄主胞内定位和胞外复制的检测。结果表明，所表达BbPmV-4-CP为一种可溶性蛋白，相对分子质量约为28.56 kD；所制备的BbPmV-4-CP兔源多克隆抗体效价为1∶256 000；Western blot检测验证了所制备抗体能够识别对应抗原蛋白及寄主球孢白僵菌中的病毒BbPmV-4；利用所获取的多抗BbPmV-4-CP对含病毒BbPmV-4的球孢白僵菌培养上清液及沉淀中的病毒含量进行间接ELISA检测，结果显示，培养上清液中存在病毒，表明真菌病毒BbPmV-4可在寄主球孢白僵菌体内复制并游离到寄主体外；免疫荧光检测结果显示该病毒定位于真菌细胞核上。本研究制备了高效价和特异性的真菌病毒多克隆抗体，建立了球孢白僵菌真菌病毒的血清学检测技术体系，为研究真菌病毒在寄主体内的复制及其与寄主真菌的互作机理研究提供实验材料，并且可以利用病毒感染及其互作基因调控寄主毒力，创制高毒力球孢白僵菌菌株。
MCP是MS2噬菌体的外壳蛋白，Csy4是一种参与CRISPR 1-F系统crRNA生成的小型蛋白，能够以较高的特异性识别并结合RNA。目前CRISPR/Cas等基因组编辑技术存在靶向核酸酶分子量大、脱靶率高、受PAM位点限制等问题，为解决上述问题，构建基于上述两种小型蛋白的新型迷你基因组编辑系统。本研究采用AlphaFold2预测MCP-FokI、FokI-MCP、Csy4-FokI和FokI-Csy4融合蛋白的结构，通过浸花法将MCP-FokI和FokI-MCP编辑载体分别转化拟南芥，利用拟南芥叶片注射的方法投送CLCrV介导的Csy4-FokI与FokI-Csy4编辑系统，提取拟南芥基因组DNA，通过HI-TOM高通量测序检测新型迷你基因组编辑系统的编辑能力。结果显示，融合蛋白中MCP、FokI和Csy4都各自保持着自身原有的三维结构，预示它们都能正常发挥彼此的功能。构建靶向敲除拟南芥CLA1基因的4个不同中间间隔区的双靶位点MCP-FokI和MCP-FokI植物表达载体，初步证明MCP-FokI和FokI-MCP均不能实现对靶基因的靶向编辑。构建靶向敲除拟南芥CLA1基因的7个CLCrV介导的不同中间间隔区的双靶位点Csy4-FokI编辑载体，其中CLCrV介导的Csy4-FokI编辑系统能够实现对靶基因的靶向编辑，但是突变类型均为碱基置换类型且编辑效率很低，而FokI-Csy4基因组编辑体系并未检测到编辑的发生。成功构建了Csy4-FokI新型迷你基因组编辑系统，为克服CRISPR/Cas基因组编辑技术存在的问题提供了一种新的解决方案。
结合生物传感器进行高通量筛选是鉴定L-色氨酸高产菌株的有力工具，但现有的L-色氨酸生物传感器普遍存在工作范围和动态范围都较低的缺点。在大肠杆菌中表达紫色杆菌素生物合成途径，测试不同来源的VioA酶，结合RBS工程，开发了一种新型酶偶联L-色氨酸生物传感器。测试发现来自Chromobacterium violaceum的VioA酶可使该传感器的检测上限扩大至10 g/L外源添加的L-色氨酸；将其RBS的初始翻译速率降低到约2 000时，传感器的动态范围扩大到55倍；通过肉眼可直观地区分L-色氨酸产量不同的大肠杆菌菌株。这种新型的L-色氨酸生物传感器可结合高通量筛选等手段，在鉴定L-色氨酸及其高附加值衍生物高产菌株等方面发挥巨大作用。
