旨在为探索植物拒盐的内在机制、拒盐植物筛选及拒盐作物育种提供新思路。综述了植物如何通过组织结构适应、信号通路和转运蛋白基因调控等拒盐途径应对盐胁迫，阐明了内皮层凯氏带、根系内外皮层木栓化、中柱鞘和木质部薄壁细胞等在植物拒盐过程中的关键作用，明确组织结构在植物拒盐中存在物种差异性。SOS通路、NHX、HAK和HKT等转运蛋白在植物拒盐过程中起重要的调控作用，SOS通路、NHX、HAK普遍存在于根系各类细胞中，主要负责Na+排除、转运及液泡储存，HKT基因主要在木质部薄壁组织中表达，推测其在木质部薄壁细胞盐分区隔化中起作用。
旨在为非豆科植物中早期结瘤素蛋白ENOD93的功能研究提供参考和依据。利用生物信息学方法对水稻中的ENOD93基因家族成员进行鉴定，并对其成员的理化性质、染色体定位、基因结构、蛋白结构、表达谱、进化关系进行分析。结果表明，水稻ENOD93基因家族有7个成员，分布在第2和第6染色体上，基因结构均较简单，而且大部分ENOD93基因在保守结构域和保守基序的分布和排列上具有高度的相似性。RNA-Seq数据分析结果表明，水稻ENOD93基因在雌蕊、种子和胚中高表达，部分基因的表达量还受到逆境胁迫的诱导。利用包含单、双子叶植物的9个物种进行的系统进化关系分析，将31个ENOD93基因家族成员分为4个不同的类群。水稻ENOD93基因在不同组织和不同发育时期的表达存在差异，部分基因受胁迫诱导表达，表明该家族基因参与植物众多组织的发育过程且在逆境胁迫响应中具有重要作用。
为明确甘薯长喙壳菌致病相关基因多糖单加氧酶基因(CfCel61A)在病菌侵染甘薯中的表达模式及编码蛋白的理化特性。以11株来自不同地区的菌株为材料，克隆并利用生物信息学软件明确CfCel61A蛋白理化性质，用qRT-PCR分析基因表达。结果表明，CfCel61A编码区均为1155 bp，一致率99.5%~100%，编码384个氨基酸，一致率为98.4%~100%；分子量为34.49 kDa，等电点为5.59，亲水系数为-0.195，是稳定的亲水蛋白；N端有一个信号肽，亚细胞定位在核内，无跨膜结构；含58个磷酸化和2个糖基化位点，蛋白二级结构无规则卷曲占比最高，为69.01%。CfCel61A在病菌侵染中表达量显著上调，但不同侵染阶段上调幅度不同，侵染‘南京92’和‘徐薯37’后分别在12 h和6 h达到最高。综上，CfCel61A在C. fimbriata侵染甘薯中可能发挥重要作用，可为病害药剂开发提供新靶标。
为探究甜菜重金属相关异戊二烯化植物蛋白24(BvHIPP24)在重金属镉胁迫下的作用机制，本研究利用生信方法预测了该基因上游的顺式作用元件、转录因子和下游的互作蛋白，并分析了它们在镉胁迫下的转录表达特性。结果表明，BvHIPP24含有CGTCA-motif、生长素类、光响应、MYB结合、厌氧诱导和水杨酸应答相关的作用元件；转录因子BVRB_2g046790、BVRB_1g021800和BVRB_6g128880可能参与BvHIPP24的转录调控；BvHIPP24的互作蛋白主要包括SOD、NaKR1-like、COX1、MT2、NaKR3、REP1、RCA和LHCP等，它们可能通过与重金属离子结合参与离子运输和维持细胞内环境稳态。转录组测序结果表明BvHIPP24及互作蛋白的转录表达均受到镉胁迫的调控。综上推测，BvHIPP24主要通过上游转录因子的调控表达，直接或间接的与互作蛋白共同介导镉离子螯合及解毒。本研究为进一步揭示甜菜对镉胁迫的响应机制提供了参考。
基于黄酮类化合物的生物合成，研究药用植物黄芪内生细菌HS8次生代谢产物，旨在综合利用内生细菌HS8。以黄芪内生细菌HS8为试材，对其发酵液抗氧化活性和次生代谢产物进行分析，并采用柱色谱分离法，对内生细菌HS8发酵液中黄酮类成分进行了分离；采用形态学观察、生理生化指标测定及16S rDNA序列分析，对内生细菌HS8进行了种属鉴定。实验结果表明，内生细菌HS8具有良好的抗氧化活性；经HPLC分析发现，在内生细菌HS8发酵液中存在芒柄花素和毛蕊异黄酮，因此，采用柱色谱分离法分离得到了芒柄花素和毛蕊异黄酮，经鉴定，黄芪内生细菌HS8为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。上述结果表明，黄芪内生枯草芽孢杆菌HS8为黄酮类成分芒柄花素和毛蕊异黄酮产生菌。
提高酸黄瓜的发酵效率，推动酸黄瓜工业化生产，优化发酵工艺是提升其发酵品质的重要手段。利用单因素发酵条件优化和正交试验设计优化副干酪乳杆菌HD1.7(Lactobacillus paracasei HD 1.7)酸黄瓜发酵的工艺参数，并测定酸黄瓜发酵过程中的还原糖、蛋白质、氨基态氮和亚硝酸盐含量，探究酸黄瓜的品质。结果表明：当食盐浓度4%，接种量1%，发酵温度18℃，发酵时间3 d的条件下酸黄瓜发酵效果最佳。加菌发酵酸黄瓜的品质优于自然发酵酸黄瓜，在发酵初期，HD 1.7酸黄瓜的还原糖含量增加23%(0.87 g/100 g)，蛋白质残留量减少2.3%(0.01 g/100 g)，氨基态氮残留量增加30%(0.01 g/100 mL)，亚硝酸盐含量降低18%。因此，添加L. paracasei HD 1.7对酸黄瓜发酵过程中理化性质有影响，可提升酸黄瓜的品质、风味、缩短生产周期。
本研究旨在借助基因克隆和生物信息学方法挖掘甘露聚糖酶基因的结构和功能。通过本地BLAST比对，从干酪乳杆菌(Lactobacillus casei) HDS-01的基因组信息中获得甘露聚糖酶基因M1。采用qRT-PCR测定MRS培养基和KGM培养基中M1的差异表达情况，表明KGM培养基中的魔芋粉更好的诱导M1的表达。以L. casei HDS-01基因组DNA为模板克隆基因M1，并利用生物信息学方法对其序列进行预测和分析。该序列长2640 bp，可翻译成879个氨基酸，包括一个2640 bp的开放阅读框；M1蛋白分子量为98723.55 Da，等电点为5.58。这种稳定的M1蛋白的二级结构由α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规则卷曲组成。研究结果不仅为甘露聚糖酶分子改造提供理论依据，同时有助于了解乳酸菌中甘露聚糖的代谢路径。
为实现化合物分子结构、分子量与沸点之间复杂关系的精确模拟，以植物精气中36种萜类化合物为研究对象，用拓扑指数法量化分子结构，用人工神经网络构建非线性模型。研究结果表明：结构为2:15:1的人工神经网络模型MSBPT，其拟合准确度为96%，预测准确度为91%；引入分子量作为输入变量，对分子结构与沸点的关系具有加强作用。人工神经网络适应于萜类化合物分子结构与其沸点的复杂非线性关系建模和拟合、且预测准确度高；同时，基团贡献法具有广泛适应范围、拓扑指数法计算结果可靠，建议在林业、农业作进一步的深入研究。
石墨烯材料因其独特的结构特点和优异的物理化学性质被广泛应用于电子、生物医学及环境保护等领域。随着石墨烯基础研究的不断突破，其产业化应用也在不断拓展，已逐渐延伸到农业领域。文章综述了石墨烯材料在提高农用化学品利用率、促进作物生长和农业传感器等方面的研究进展。分析了石墨烯增效复合肥和纳米农药的应用情况和作用机理，归纳了石墨烯材料通过刺激农作物分泌生长素、提高作物抗逆能力和改善土壤环境等途径影响作物生长。在农业领域，石墨烯材料的应用展示出巨大潜力，但尚处于探索阶段。应进一步探明石墨烯材料对作物的作用机制及影响因素，全面评估其生物安全性，并建立完善的应用数据库以实现石墨烯和农业融合后的可持续发展。
为了阐明植物应答非生物胁迫机制和加快植物育种改良，总结了基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表型组学技术在植物应答非生物胁迫中的应用。分析了基因组学技术、转录组学技术、蛋白质组学技术、代谢组学技术及表型组学技术的特点及优缺点，重点归纳了基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表型组学等多组学技术近年来在植物应答非生物胁迫领域中的研究进展。指出目前多组学技术在植物中应用存在关联性不强、数据挖掘不深入等问题，提出利用多组学技术全面阐明植物应答非生物胁迫的总体机制，认为应该整合多种组学技术，加强生物信息学分析手段等建议。
为推进全基因组关联分析(GWAS，genome-wide association study)在葫芦科瓜类作物重要农艺性状关键遗传变异位点精准挖掘中的应用，文章介绍了GWAS的原理和统计模型，归纳了GWAS在鉴定群体中的遗传变异位点、解析植物代谢机制，并对其在实施精准遗传改良策略中体现出的优势进行了概述，系统梳理了GWAS在西瓜、甜瓜、黄瓜、南瓜等主要葫芦科瓜类作物遗传改良研究中的最新进展，同时对葫芦科作物育种研究中的多组学联合分析和数据库构建进行了展望，以期为葫芦科作物的遗传改良过程中提供更多的依据和参考。
初步建立了木蓝(Indigofera bungeana Walp.)的离体再生培养体系，为其基因工程育种研究提供前期技术参考。通过种子无菌播种技术获得野生木蓝无菌实生苗，以胚轴、茎段和叶片为外植体，筛选木蓝愈伤组织诱导、不定芽分化、增殖、壮苗培养的最适培养基配方。结果显示，木蓝种子无菌播种发芽率达98%，最适培养基为1/2MS。3种外植体在不同培养基下均能诱导出愈伤组织，根据愈伤组织生长及质地色泽筛选出最适诱导培养基，其中，叶片为MS+0.5 mg/L 6-BA+0.5 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L NAA；茎段为MS+0.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L 2,4-D+0.1 mg/L NAA；胚轴为MS+0.1 mg/L 6-BA+0.1 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L NAA。相比较叶片和茎段，胚轴来源的愈伤组织适于不定芽分化，最适分化培养基为MS+0.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L 2,4-D+0.1 mg/L NAA和MS+2.0 mg/L 6-BA。不定芽增殖培养基为MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，壮苗和生根的最适培养基均为1/2MS。
品质元素“钾”是植物生长过程中不可缺少的大量营养元素之一，环境中的钾含量过高或过低都会影响植物的正常生长，轻则致使植株的产量和品质有所下降，重则可能会导致植株的死亡。为了解决土壤缺钾和植物受钾胁迫的问题，归纳了钾营养胁迫概况、钾营养胁迫的形态学特征、钾营养胁迫对植物的影响、钾营养胁迫的生理生化变化以及钾营养胁迫在分子水平上的研究五个方面内容，从钾、钾营养胁迫、钾营养胁迫的表现症状总结了钾营养胁迫概况。从生长和形态学变化、光合作用、养分吸收、渗透调节和活性氧平衡、产量品质分析了钾营养胁迫对植物的影响。得到“植物钾营养胁迫的研究主要集中在生理生化和作用机制这两大方面，而对分子水平上的研究相对较少”的结论。强调了钾营养胁迫在分子水平上的相关研究进展，明确了钾营养胁迫研究的重要性和意义，并提出今后探究的侧重点应对植物钾营养胁迫的分子理化性质方面探究、适宜施肥方法和方式的研究（因地制宜、因植物制宜）、施肥工具的研发等三个方面的观点。
为了筛选白皮黑籽南瓜和绿皮花纹黑籽南瓜抗枯萎病的差异表达基因，挖掘参与抗性相关的代谢通路。以尖孢镰刀菌侵染2 d后和未侵染的2种幼苗叶片作为材料，利用Illumina Hiseq 2500测序技术进行转录组测序分析。以未侵染的幼苗作为对照，白皮和绿皮花纹黑籽南瓜差异表达基因分别有2082和1116个。其中141个基因在2种黑籽南瓜中均呈现出差异表达，62个基因具有相同表达趋势。对差异表达基因进行GO功能注释，结果显示2种黑籽南瓜差异表达基因主要富集在生物学过程中。KEGG代谢通路分析发现白皮有22个差异表达基因显著富集在植物激素信号通路，绿皮花纹有30个差异表达基因富集在苯丙烷生物合成通路。本研究挖掘出黑籽南瓜抗枯萎病差异表达基因，预测了抗性通路，为瓜类抗病机制的深入研究奠定了理论基础。
为了明确分离自云南元江普通野生稻4个自然居群稻瘟病菌无毒基因的组成。以分离自元江普通野生稻上的52个单孢菌株和24个以丽江新团黑谷为背景的稻瘟病抗性单基因系为试材，用苗期喷雾接种的方法，对供试菌株进行无毒基因构成鉴定。结果显示，52个稻瘟病菌菌株组成的群体中，中等、弱和无致病力的菌株占比分别为34.69%、65.39%和1.92%，以弱致病力菌株占优势；52个菌株仅对含有Pi19、Pii、Pi3、Pib和Pish等5个抗性单基因系具有强或中等毒性，对持有其余19个抗性基因的单基因系具有弱致病性或无致病性；根据供试菌株对24个水稻抗性单基因系的致病性分析，无毒基因的组成可分为10种类型。研究结论认为云南元江普通野生稻稻瘟病菌对24个水稻单基因系的致病性普遍偏弱，但仍存在致病性分化的现象。
旨在获得高密度的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)YFB3-1生防菌剂，用于预防作物土传病害的发生。采用单因素和正交试验对菌株YFB3-1的液体培养基和培养条件进行优化。在酵母粉8 g/L、复合氨基酸10 g/L、氯化钠1 g/L、硫酸镁(MgSO4·7H2O) 1 g/L的液体培养基中培养菌株YFB3-1，初始pH 7.0、接种量2.5%、发酵温度30℃、转速180 r/min和培养时间48 h为发酵条件时，获得的菌体浓度为2.89×1010 cfu/mL，是菌株YFB3-1液体发酵的最优培养基和培养条件，比牛肉膏蛋白胨液体培养基(NB)的菌体浓度4.77×109 cfu/mL，提高了5.06倍，在相同时间内可以提高发酵效率。本研究为生防菌B. velezensis YFB3-1的产业化扩大培养和推广应用提供了理论依据和技术参数。
2,3-丁二醇(2,3-Butanediol，2,3-BD)在化工、医药以及航天等多领域用途广泛，其被称为重要的平台化合物。为了解决2,3-BD需求量巨大且石油紧缺的问题，在分析酿酒酵母生产2,3-BD优势的基础上，探讨了自上而下和自下而上的两种工程微生物群体构建策略，以期利用酿酒酵母和伴生菌株共培养生产2,3-BD。同时本文也从合成生态学角度出发，归纳了合成生态学在恢复生态、医疗以及生产实践方面的应用，并提出利用合成生态学理论促使酿酒酵母生产2,3-BD的可行性。
菜薹的抽薹天数和开花天数是数量性状，受多基因控制，同时该性状还受到多种环境因素（光照、温度、土壤、激素等）的影响，阐明菜心抽薹开花的分子遗传机制较为复杂。试验选用抽薹时间、开花时间天数差异大的2个高代自交系材料作为亲本进行杂交获得F2群体，取150株用于高密度遗传图谱的构建，结合田间性状调查并通过混合线性复合区间作图法分析，得出如下结果：利用北京百迈客生物科技有限公司简化基因组测序技术构建了包含4253个位点、10940个SNP标记、图谱总长1030.04 cM的高密度分子遗传图谱，获得抽薹时间、开花时间的QTL共4个，用生物信息学筛选到了一些候选基因。在主效QTL区域内筛选到3个相关候选基因(Bra004125、Bra004162、Bra004165)，其控制花器官的形成，并且与诱导植物早期开花的不同信号传导途径相互作用。
为研究桑树幼苗对重金属镉胁迫应答的分子机制，挖掘与镉胁迫相关的功能基因，利用Illumina HiSeq测序方法对正常和CdCl2胁迫条件下的桑树幼苗进行转录组学研究。基于从头转录组组装，从镉胁迫下的桑树幼苗中分离到39758个非冗余转录本。这些转录本的平均长度和N50分别为1135、1968 bp，平均GC含量为41.72%。从不同的镉胁迫时期鉴定得到15882个差异表达基因。KEGG途径富集分析表明，这些差异表达基因分别主要参与光合作用、次生代谢和能量代谢相关途径。此外，36个转录因子家族的148个转录因子在不同镉胁迫时期存在差异表达，包括bHLH、MYB、B3、NAC、MYB-related等。qRT-PCR显示差异表达基因的表达谱与RNA-Seq分析结果一致。研究结果可为了解桑树对镉的耐受机制提供依据。
microRNA(miRNA)是一类内源性小分子非编码RNA，它通过引导mRNA的裂解或抑制翻译调控靶基因在植物种子发育和响应非生物胁迫过程中起着关键作用。为了进一步鉴定和明确与种子发育及响应非生物胁迫相关的miRNAs功能和调控机制，归纳了植物中参与种子胚和胚乳发育调控及响应低温、盐、干旱等非生物胁迫的miRNAs类型、靶基因及功能。miRNA在进化上高度保守，其表达在生物发育过程中具有明显的组织特异性和时间特异性，但在不同植物之间又有着相似性。然而，目前miRNAs生物发生和功能的调控因子是如何在转录或转录后被调控的以及miRNAs是如何利用转录裂解和翻译抑制机制来调控其靶点的还有待进一步阐明。未来对这些问题的研究不仅能为植物种子发育和植物响应非生物胁迫机制提供新的见解，而且能为基因的转录后调控研究提供更多的思路。
