为进一步分析和验证甜菜BvHSP18.2基因(LOC104903994)受镉胁迫调控的功能，本研究用RT-PCR技术克隆了甜菜BvHSP18.2基因，并通过植物表达载体构建以及拟南芥的遗传转化，测得异源表达目的基因的拟南芥植株在不同浓度镉胁迫下的表型及生理变化数据。研究结果表明，随着镉胁迫浓度的增加，异源表达BvHSP18.2基因的拟南芥无论在根长还是鲜重方面均具有优势：50 µmol/L镉胁迫下平均根长相差最大，为1.1 cm，600 µmol/L镉胁迫下平均鲜重相差最大，为0.015 g。同时，BvHSP18.2基因的过表达可有效提高拟南芥体内SOD和POD活性，300 µmol/L镉胁迫下SOD活性最高，为657.7266953 U/g；600 µmol/L镉胁迫下POD活性最高，为野生型拟南芥的1.91倍。BvHSP18.2基因的过表达增强了拟南芥在镉胁迫下的耐受性，推测该基因在植物对镉胁迫的适应机制中具有重要的作用。
为丰富可用于黄精属鉴定的SSR分子标记，开发可用于黄精属(Polygonatum sp.)种质资源鉴定与遗传多样性分析的简单重复序列(simple sequence repeat，SSR)分子标记，为药材黄精正品和伪品的鉴定及遗传多样性分析提供基础。通过对3种黄精属植物进行转录组测序，从60836967个Unigenes鉴定出19630个包含1~6个碱基重复类型的SSR位点，设计和筛选获得了9对SSR有效性引物，并对来源于5个省份共计31份种质资源进行鉴定与遗传多样性分析。9对SSR引物不仅能够将长梗黄精与其他3种药材黄精划分开，还能够较好地区分不同基源黄精（滇黄精、黄精、多花黄精），并且31份资源遗传相似系数范围为0.0769~0.75。此外，构建了31份黄精属种质资源的DNA指纹图谱数据库，开发了相对应的指纹图谱。本研究结果为黄精属种质资源的分类鉴定、遗传多样性分析和品种选育提供了可用的分子标记以及参考依据。
本研究旨在对水稻黄绿叶突变体ygl-9108进行表型分析和基因定位，为后续图位克隆该叶色相关基因奠定基础。以黄绿叶突变体ygl-9108为试材，利用突变体ygl-9108和‘五山丝苗’杂交的F2群体进行基因定位。结果表明，与野生型相比，突变体的株高、有效穗数、穗长、每穗粒数、结实率、粒宽、千粒重和单株谷重均显著下降，下降比例分别为21.5%、21.2%、14.6%、19.2%、11.0%、10.2%、12.9%和52.2%。透射电镜观察显示，突变体叶肉细胞的叶绿体数量大量减少，类囊体结构异常。遗传分析表明，突变体的表型由一个隐性核基因控制。利用图位克隆方法，ygl-9108被定位于水稻第11号染色体两InDel标记11Y39和11Y45之间，物理距离约为147 kb，该区间内未见有叶色相关基因的报道，表明ygl-9108是一个新的黄绿叶调控基因。本研究结果为ygl-9108的克隆和功能分析奠定了坚实的基础。
对于影响菜心风味和营养品质的代谢物，目前缺乏系统和全面的解析。本研究采用三重四级杆质谱的多反应检测模式，对广东地区4个不同类型的菜心品种的代谢物进行系统解析。在菜心中共检测到519个代谢物，其中210个(40.46%)初生代谢物、288个(55.49%)次生代谢物。D-葡萄糖、蔗糖、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸和组氨酸是菜心甜味的主要贡献物质，天冬氨酸、谷氨酸和赖氨酸是菜心鲜味的主要贡献物质，苹果酸和柠檬酸主要影响菜心的酸味、苦味和鲜味。菜心中含有葫芦巴碱、槲皮素、异鼠李素、木犀草素等多种药用价值较高的次生代谢物。本研究采用广泛的靶向代谢组学分析方法，对菜心的代谢产物进行系统研究，为提高菜心的营养品质和口感风味提供了理论参考。
木薯是世界上第六大粮食作物，其块根富含淀粉但缺乏蛋白质、花青素、胡萝卜素等营养物质。为了探索木薯花青素生物合成机制，本研究选取了两种不同颜色木薯种质资源叶片（FL与PL）为材料，进行转录组和花青素靶向代谢组及其联合分析。转录组分析结果显示在FL和PL中6864个差异表达基因，其中包含4112个上调表达和2752个下调表达。代谢组分析结果显示26种显著差异代谢物在PL中显著高于FL，其中21种属于花青素类。联合分析结果显示，其中7个差异表达的基因与花青素生物合成相关，且花青素含量与差异基因的表达呈正相关，尤其是MeANS1的表达差异最大。本研究结果为阐明木薯花青素的生物合成机制提供了候选基因，同时也为提高木薯花青素含量奠定科学基础。
现代生物技术，特别是基于CRISPR/Cas系统的基因编辑技术，对作物遗传改良产生了深远影响。本文综合分析了CRISPR/Cas基因编辑系统的组成、机制，综述了基因编辑技术在蔬菜作物基因功能验证和作物遗传改良方面取得的突破性进展，及其在蔬菜作物如番茄、西瓜、甘蓝、胡萝卜和黄瓜等中的应用。CRISPR/Cas基因编辑系统是目前应用最广泛的基因编辑系统，为了加深对CRISPR/Cas基因编辑系统的了解、促进其在蔬菜作物改良中的重要作用，本研究探讨了影响遗传转化效率的因素，提出了提高转化效率的策略，讨论了当前技术的局限性，如作物转化再生难度和基因型的依赖性。本文强调，筛选易于遗传转化的品种、开发高效的植物转化和再生系统，以及创造更高效、精确和多功能的基因编辑工具是未来研究的关键方向。
颜色作为一种重要的农艺性状，影响作物的价值。紫皮菊芋与白皮菊芋相比，具有较好的外观颜色、营养价值和商品价值。本研究旨在探究菊芋块茎表皮颜色形成的潜在机制。通过前期转录组测序技术对紫皮和白皮菊芋块茎表皮分析，筛选得到与花青素合成代谢相关转录因子HtMYB2。本研究以紫皮菊芋品种为材料，利用VIGS技术将HtMYB2进行基因沉默，对其功能进行验证。结果表明侵染后的菊芋块茎表皮颜色变浅，花青素含量显著下降为15.34 mg/g；同时RT-PCR结果显示HtMYB2基因表达量为2.06，与对照组相比显著降低，沉默效率为73.96 %，推测HtMYB2基因的沉默使菊芋块茎中花青素基因的表达受阻，花青素合成功能减弱，导致花青素含量降低，表明HtMYB2基因在花青素合成途径中起正调控作用。本研究为菊芋块茎表皮花青素的生物合成机理提供理论依据，并进一步揭示了该基因在调控块茎颜色和花青素合成途径中的重要性。
为了进一步探究金线莲和白及组培苗与接种菌株在菌根共生培养体系中的相互关系，以金线莲和白及无菌组培苗为材料，接种菌株建立组培苗菌根共生培养体系，通过测定各生长阶段组培苗的形态指标和生理指标，来比较组培苗对不同菌株的反应。金线莲A2菌株处理对组培苗地上和地下部分生长均有明显促进作用，其平均鲜重增长率分别比A1、CK1处理高20.9%、19.1%；A2处理的叶片数、株高、根增长率、根数、根长分别比CK1处理高21.7%、2.7 cm、16.9%、48.3%、65.8%。白及B1、B2菌株处理对组培苗地上和地下部分生长均有促进作用，B1、B2处理生长指标都高于对照，B1处理的鲜重增长率、叶片数、株高、根增长率、根数、根长分别比CK2处理高3.9%、41.8%、3.7 cm、25.8%、33.0%、52.6%。综合来看，除了A1菌株在前期有一定的负面影响，其他菌株在整个共生培养期间对组培苗生长均有积极的促进作用。
本研究对信前胡烟草花叶病毒进行鉴定、原核蛋白表达和序列分析，为信前胡脱毒苗的培育和鉴定提供理论依据。通过lncRNA测序和RT-PCR鉴定信前胡烟草花叶病毒蛋白基因，利用大肠杆菌重组技术表达信前胡烟草花叶病毒蛋白，并采用生物信息学方法进行序列分析。信前胡烟草花叶病毒蛋白基因包括复制酶(ORF1)、运动蛋白(ORF2)和外壳蛋白(ORF3)；信前胡烟草花叶病毒复制酶、运动蛋白和外壳蛋白均可通过RT-PCR检测到，并可实现大肠杆菌重组表达，表明信前胡烟草花叶病毒的lncRNA测序结果准确；信前胡烟草花叶病毒复制酶、运动蛋白和外壳蛋白基因cDNA总长度分别为3351 bp、807 bp和480 bp；信前胡烟草花叶病毒复制酶、运动蛋白和外壳蛋白与烟草花叶病毒的亲缘关系较近，同源性分别为99.64%、98.88%、98.74%。信前胡烟草花叶病毒(Peucedanum praeruptorm tobacco mosaic virus，PpTMV)在江西省上饶市信前胡主产区信州、广信、玉山、广丰、婺源、德兴、弋阳的7个区或县均有发生。这是首次报道在信前胡上检测到PpTMV。
本研究旨在探究根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices)在缓解大豆迎茬障碍和提高大豆生物量方面的效应。以‘黑农48’品种的大豆为对象，通过湿筛倾析-蔗糖离心法、碱解离-酸性品红染色法以及直接测量法，分别对AM真菌孢子密度、侵染率及大豆生物量进行了测定。结果显示，正茬大豆田的根际土壤中孢子密度是迎茬的2.2倍。在自然土壤条件下，接种R. intraradices的正茬与迎茬土壤中的大豆植株，其根系AM真菌侵染率和生物量均显著高于未接种处理组，其中根长最为显著，分别提高了31.60%和33.57%。在迎茬土壤中接种R. intraradices菌剂的大豆生物量与正茬土壤中未接种处理组的接近。在相同接菌处理条件下，灭菌土壤中的大豆植株根系AM真菌侵染率和生物量均低于自然土壤。本研究这些发现为缓解大豆迎茬障碍和提升大豆产量提供了重要的理论依据。
生长素是植物生长发育过程中重要的调节因子，植物通过生长素调节来实现自身的生长发育。SAUR基因家族作为生长素早期响应基因家族中的一员，是生长素信号转导途径中不可或缺的调节因子之一。为了研究SAUR基因在植物生长发育和逆境胁迫应答等生物学过程中的作用，分析了SAUR基因家族的生物信息学特征以及表达特性和调控机制，归纳了SAUR基因在植物细胞伸长生长、光介导的子叶和顶端弯钩打开的过程、花器官形成和果实发育以及胁迫应答等方面的功能，指出SAUR基因不仅在多个方面影响植物的生长发育，还参与了植物对非生物逆境胁迫的响应。本研究结果揭示了SAUR基因在多个层面影响植物生长发育的作用，并且对植物品种培育和分子机理研究提供了理论支持。
提高水稻恢复系的稻米品质及稻瘟病抗性，是培育高产、优质、抗病的杂交稻新组合基础。采用香味fgr基因和稻瘟病抗性基因Pi-1、Pi-9和Pi-kh紧密连锁的分子标记，对香型品种‘玉针香’与抗病恢复系‘福恢683’、‘金恢1131’杂交获得的265个F6代恢复株系进行香味和稻瘟病抗性基因的分子标记辅助选择，筛选出携带上述4个目的基因的6个优良恢复株系，通过综合性状考察，育成了中抗稻瘟病的香型恢复系‘润香’，并配组出高产、优质的香型黑米杂交稻新组合‘紫两优润香’先后通过广西省(桂审稻2021200号)和福建省(闽审稻20220024)农作物新品种审定。该品种表现出高产、优质和广适应特性，具有较大的推广应用潜力。本研究表明，分子标记辅助选择是一种在水稻香味和稻瘟病抗性定向改良中的快速而有效的现代生物育种技术。
本研究旨在探究敲除阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)代谢通路上乙醇脱氢酶基因对乙偶姻代谢合成的影响，进一步提高乙偶姻产量。实验基于E. cloacae SDM中的乙醇脱氢酶adh基因序列设计特异性引物，并构建adh基因自杀质粒pKR6K-∆adh。利用热激法将自杀质粒转入E. cloacae ∆budC-ldh，成功得到多基因缺失菌株E. cloaca ∆budC-ldh-adh，并进行发酵性能测试。研究结果显示，与出发菌株相比，新构建的重组菌株在敲除了负责乙醇合成的关键酶乙醇脱氢酶adh基因后，其乙偶姻的生产强度提高了20.6%，产量提高了22.6%，同时乙醇产量提高了92.8%。此外，由于通过基因改造阻断了多条分支代谢路径，流向丁二酸代谢路径的碳通量明显变多，丁二酸产量提高101.3%。本研究成果不仅为构建高效乙偶姻生产菌株提供了有价值的参考，也为乙偶姻的大规模工业生产奠定了基础。
葡聚糖蔗糖酶是一种重要的糖基转移酶(Glucosyltransferase, GTF)，对于乳酸菌合成胞外多糖具有关键作用，能够以蔗糖为底物合成葡聚糖或低聚糖，是乳酸菌(Lactic acid bacteria，LAB)合成胞外多糖(Exopolysaccharide，EPS)的关键酶蛋白。然而乳酸菌代谢系统复杂，EPS生物合成机制未得到全面解析，限制了EPS的应用。为了进一步解析乳酸菌EPS的生物合成机制，表征不同来源葡聚糖蔗糖酶的结构，探明酶的催化调控机制是必要手段。本研究以肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides) DRP105的葡聚糖蔗糖酶gtfB基因为目标序列，利用生物信息学技术对葡聚糖蔗糖酶GtfB结构和功能进行了预测分析。研究结果显示：GtfB属于GH70家族，是一种胞外酶，不存在跨膜区，含有7个保守区域和39条重复序列。其理论分子量为308986.21，理论等电点为4.59，属于酸性蛋白质。磷酸化位点含110个Thr、89个Ser、53个Tyr，GtfB含有5个结构域，呈U型折叠，活性中心在A结构域，含有(β/α)8桶状结构。分子对接预测分析表明，蔗糖与GtfB的活性口袋结合紧密。这些结果初步探明了GtfB具有葡聚糖蔗糖酶的特征结构和功能，证明其在乳酸菌EPS合成途径中的关键调控作用，为其在EPS生产过程中的应用提供了理论基础。
为了研究赤霉素不敏感矮化基因(gibberellin insensitive dwarf, GID1)在马铃薯生长中的作用，在马铃薯中克隆该基因并转化植株记录相关表达差异。以马铃薯‘川芋21’组培苗为材料，通过马铃薯基因库设计引物克隆到了一个马铃薯赤霉素不敏感矮化基因StGID1。通过转化‘鄂马铃薯3号’，得到过表达转基因植株和RNAi植株并记录表达差异。进化分析显示，StGID1蛋白氨基酸序列与番茄SlGID1b-1基因的氨基酸序列同源性最高。过量表达和干扰抑制表达的转基因植株对比显示，在组培苗中，干扰抑制表达的植株平均茎直径为过量表达植株的2倍。在成熟植株中，抑制表达植株株高仅为过表达植株株高的62.8%，显著低于空白对照和过表达植株。在赤霉素处理时，过表达转基因植株、干扰抑制表达植株及对照均表现出随赤霉素浓度升高而茎高增高，茎直径减小。本研究证明StGID1是GID1基因家族在马铃薯中的同源基因，为马铃薯赤霉素调控路径的一部分。
本研究成功建立了一种针对黄芪根腐病菌腐皮镰刀菌(Fusarium solani)的实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测方法。该方法基于腐皮镰刀菌翻译延伸因子EF-1α基因序列，设计了特异性引物对FP.F/FP.R，并验证其特异性。建立腐皮镰刀菌的RT-qPCR检测方法；运用所建方法检测黄芪及土壤中腐皮镰刀菌的含量，验证其检测效果。结果表明：设计的引物FP.F/FP.R特异性强，RT-qPCR检测的灵敏度为0.0192 ng/μL，重复性评价显示方法稳定、可靠。应用该RT-qPCR方法，可从黄芪接种发病和疑似发病样本及土壤样本中检测出腐皮镰刀菌。结果表明，3组样本的总阳性检出率均为100%。同时，植株和土壤中腐皮镰刀菌的含量变化与根腐病的严重度基本一致。因此，本研究建立的RT-qPCR方法能够有效地用于黄芪植株及土壤中腐皮镰刀菌的定量检测，为根腐病的早期诊断、预警和病原菌的动态监测提供了重要的技术支持。
本研究旨在探索一种对环境友好的方法以减少重金属六价铬Cr(Ⅵ)的毒性。采用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) CH-1发酵羽毛，制备出富含半胱氨酸的羽毛发酵液(Feather Fermentation Broth, FFB)。实验结果显示FFB能够有效地将有毒的六价铬还原为相对无害的三价铬。通过对FFB的β-角蛋白酶酶活性、半胱氨酸浓度以及对六价铬Cr(VI)的还原率的测定。我们发现FFB中β-角蛋白酶酶活性在21 h左右达到最大值，而半胱氨酸含量在36 h达到最高值，Cr(VI)的还原效果最佳时间也是36 h。值得注意的是，即使经过高压高温处理，FFB对Cr(VI)的还原力并未受到影响，表明还原过程不依赖于生物酶的作用。进一步实验，将FFB上清原液浓缩5倍后处理重铬酸钾溶液，发现浓缩液的还原效果是原始上清液效果的1.5倍。研究表明枯草芽孢杆菌CH-1能较好地降解羽毛废弃物，水解产物中含大量半胱氨酸，对Cr(VI) 具有显著的还原能力。综上所述，本研究提供了一种使用枯草芽孢杆菌CH-1无公害处理羽毛废弃物的新策略，并为其在循环农业生态系统中的应用提供了理论依据和精确计算方法。这一发现对于实现农业废弃物资源化利用，以及环境中有毒六价铬的安全处理具有重要意义。
为了提高鲁氏酵母的菌量，并解决酱油工业化生产中发酵时间过长的问题，研究通过单因素试验，利用基于响应面法对鲁氏酵母培养基成分进一步优化。首先，采用Plackett-Burman设计方法，在影响鲁氏酵母活菌数的9个因素中快速而有效地筛选出了3个显著性影响因素：葡萄糖、豆粕、硫酸锰，随后，通过最陡爬坡试验确定了最大响应值区间，并使用 Box-Behnken设计方法得到最优培养基组合：葡萄糖58 g/L、玉米粉20 g/L、磷酸二氢铵5 g/L、豆粕43 g/L、磷酸二氢钾1 g/L、磷酸氢二钠2 g/L、硫酸锌0.04 g/L、硫酸锰0.04 g/L、硫酸镁0.5 g/L。在最优培养基组合下，鲁氏酵母活菌数达到12.81×108cfu/mL，是优化前的3.64倍。本研究的发现为酱油工业化生产提供了一种有效提高鲁氏酵母菌量的方法，有望显著缩短发酵时间。
本研究旨在探讨不同浓度的聚乙烯吡咯酮(PVP)对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)愈伤组织在增殖过程中褐化的抑制效果。选取‘甘农三号’紫花苜蓿下胚轴作为外植体，通过外源添加不同浓度PVP，观察其对愈伤组织增殖过程中褐化进程的抑制作用。结果显示，与对照组相比，所有处理组的褐化率均有所降低。但不同浓度的PVP对愈伤组织褐化产生影响的程度不同，当PVP浓度为300 mg/L时，紫花苜蓿愈伤组织的褐化程度显著减少(P<0.05)，此时测得的丙二醛(MDA)含量和多酚氧化酶(PPO)活性均达到最低值，分别为0.1 μmol/g FW和32.8 U/g。过氧化物酶(POD)活性相对较低，为232.0 U/g，而超氧化物歧化酶(SOD)活性相对较高，为168.1 U/g。因此，得出结论，300 mg/L PVP对抑制‘甘农三号’紫花苜蓿愈伤组织的褐化具有最佳效果。
为对辣椒雄性不育分子研究取得的进展有更直观、系统、深入的了解，梳理已鉴定的辣椒核雄性不育(NMS)基因及部分NMS基因分子标记开发，重点阐述近年来核雄性不育基因精细定位及候选基因探究工作；同时回顾辣椒胞质雄性不育(CMS)相关的线粒体不育基因及其关联分子标记和CMS恢复基因分子标记开发，重点概述近年来恢复基因精细定位研究取得的进展。研究指出，精细定位NMS基因，明确候选基因并开发功能标记是辣椒NMS研究的重点，既能为探明辣椒NMS机理奠定基础又可为育种提供高效利用的分子标记。而CMS相较于NMS更为复杂，表现在遗传机制多样且更易受环境影响等方面，因此，从对CMS育性恢复基因的精细定位到基因克隆以及功能研究并探明CMS分子机制还有很长的一段路要走。
