RAC/ROPs是一类植物特有的小G蛋白，作为分子开关参与众多的植物信号转导途径。OsRAC3通过与细胞分裂素信号组分互作，调控水稻Oryza sativa L.冠根发育，但是否影响水稻地上部分的性状尚不清楚。本研究主要分析OsRAC3对水稻穗发育以及产量性状的影响。

对水稻OsRAC3promoter::GUS转基因植株的花序组织进行GUS染色，分析OsRAC3的表达模式。分析转基因材料持续激活型突变体(CA-osrac3)和显性失活型突变体(DN-osrac3)2种试验材料的每穗粒数、粒长、粒宽、千粒质量等主要农艺性状。

OsRAC3在花序分生组织、雄蕊和雌蕊中强烈表达；CA-osrac3株系的穗粒数减少，籽粒更加饱满，粒长、粒宽、千粒质量均显著高于野生型；DN-osrac3株系的穗分枝数少且育性差，籽粒粒长、粒宽、千粒质量则显著低于野生型。

OsRAC3影响水稻穗的发育过程，持续激活型突变体CA-osrac3促进水稻籽粒的发育；OsRAC3在水稻高产育种和遗传改良中具有重要的应用价值。

评价新型四倍体水稻在不同浓度NaCl处理下的种子萌发特性、幼苗建成期形态指标和根部细胞结构差异，评估盐胁迫相关基因的表达差异。

在不同浓度NaCl (0、50、100、150、200和250 mmol/L)处理下，以‘华多1号’为研究材料，统计其种子在萌发时间、发芽势、发芽率和萌发指数指标的差异。在幼苗形成期，统计和比较‘华多1号’在不同浓度NaCl处理下的总根数、幼苗苗长、根长、幼苗鲜质量、含水率和根冠比参数的差异。利用WE-CLSM和塑料半薄切片技术观察根尖组织细胞的形态。利用基因组重测序、生物信息学分析和qRT-PCR技术对‘华多1号’与双亲相关的盐胁迫基因进行分析和定量验证。

当NaCl浓度升高时，‘华多1号’种子发芽率和萌发指数呈递减趋势，但相对盐害率和平均发芽时间呈递增趋势。当NaCl浓度高达250 mmol/L时，‘华多1号’种子相对盐害率为35%，表明其具有较强的耐盐性。在NaCl处理8~20 d后，‘华多1号’幼苗随着NaCl浓度升高，总根数呈减少趋势，同时幼苗苗长、根长、幼苗鲜质量和含水率呈下降趋势，但根冠比呈上升趋势。NaCl胁迫会抑制‘华多1号’幼苗生长，导致其根尖细胞体积变小，细胞皱缩和细胞排列松散；盐胁迫条件下，根尖伸长区的表皮和外皮层的细胞会增厚，中间皮层的细胞层数增加，中柱直径缩小，木质部导管分化数目增加。在‘华多1号’中发现有85个盐胁迫基因在CDS区中较双亲存在差异，包括53个盐敏感相关基因、32个盐胁迫抗性相关基因。qRT-PCR结果表明：与对照相比，‘华多1号’的4个盐敏感基因(LOC_Os03g16900、LOC_Os06g48510、LOC_Os02g34810和LOC_Os04g32920)和2个耐盐性基因(LOC_Os03g20090和LOC_Os11g26790)表达量显著上升。

该研究可为后续系统评价四倍体水稻种质资源的耐盐性、揭示四倍体水稻的耐盐性调控机理，以及后续筛选耐盐多倍体水稻品种提供理论依据。

发掘稻米淀粉合成相关基因SBEIIb、SSIIa和ISA1的高抗性淀粉等位基因。

利用分子标记筛选携带SBEIIb、SSIIa或ISA1的单片段代换系(Single segment substitution lines，SSSLs)，利用改良的AOAC法测定SSSLs材料的抗性淀粉含量(w)，通过Sanger测序分析不同SSSLs的SBEIIb、SSIIa和ISA1基因序列，结合基因型和表型连锁分析，鉴定影响抗性淀粉含量的等位基因。

SBEIIb编码区的1个SNP(Ex4-96G/A)引起1个氨基酸的替换(196-Arg/His)，从而产生2种等位基因SBEIIb-1和SBEIIb-2。其中，SBEIIb-1的Ex4-96G导致第196位氨基酸为Arg，表现为高抗性淀粉含量，为1.72%。SSIIa第8外显子的2个SNPs(Ex8–334G/A和Ex8–865C/T)引起2个氨基酸替换(604-Gly/Ser和781-Leu/Phe)，从而产生3种等位基因SSIIa-1、SSIIa-2和SSIIa-3。其中，SSIIa-1的Ex8–334G和Ex8–865C导致第604和781位氨基酸为Gly和Leu，表现为高抗性淀粉含量，为3.37%。ISA1编码区序列的1个Indel(AGG/---)和1个SNP(Ex17–117C/T)导致第70位氨基酸Glu缺失和第717位氨基酸由Thr变为Met，从而产生3种等位基因ISA1-1、ISA1-2和ISA1-3。其中，ISA1-1编码区的AGG插入和Ex17–117C导致第70和717位氨基酸为Glu和Thr，表现为高抗性淀粉含量，为2.09%。

SBEIIb、SSIIa和ISA1是影响水稻抗性淀粉形成的重要基因，这3个基因编码区的SNPs和Indels引起了氨基酸的改变，继而影响了抗性淀粉的含量，鉴定到了3个高抗性淀粉含量的等位基因SBEIIb-1、SSIIa-1和ISA1-1。

明确常规籼稻品种资源所携带的稻瘟病抗性基因及抗性效应。

利用PARMS SNP分型技术，检测14个稻瘟病抗性基因在121份常规籼稻品种中的分布情况，并进行田间穗颈瘟自然鉴定，分析基因型和抗性的关系。

大多数供试品种携带2~6个稻瘟病抗性基因，Pi46和Pia的检出率较低，分别为3.3%和7.4%；Pi54和Pi5检出率较高，分别为86.0%和67.8%；所有供试品种均不携带Pi9、Pigm、Pik-m和Pik。田间抗性鉴定结果表明，供试品种的穗颈瘟抗性普遍较弱，但广东品种的穗颈瘟抗性明显好于广西品种的；携带的抗性基因数量与穗颈瘟抗性间相关性不显著；Pi2和Pid3对穗颈瘟抗性贡献显著，优势比值分别为5.98和7.50；Pi2⁺Pid3⁺、Pi2⁺Pi33⁺和Pid3⁺Pi33⁺组合的田间穗颈瘟抗性表现较好。

本研究结果为两广籼稻区稻瘟病抗性基因聚合育种的亲本选择提供了理论支持，为常规稻的合理布局提供了科学参考。

水稻稻瘟病抗性基因Pi2对稻瘟病生理小种具有广谱抗性，开发Pi2的KASP分子标记并对其评价，为抗稻瘟病水稻品种分子育种提供简便、可靠的基因分型检测方法。

利用593份自然群体中筛选出的不同抗性和亲缘关系的2份材料H-74和H-78，针对Pi2基因核心区域的SNP位点开发成KASP标记Pi2-C3。

利用标记Pi2-C3对自然群体中的84份材料进行KASP基因分型，结果表明，该标记可以准确地将不同水稻材料的Pi2位点分为抗病基因型、杂合基因型和感病基因型，是一种高效鉴定抗稻瘟病基因Pi2的方法。利用标记Pi2-C3对阳江市病圃材料进行检测，结合表型调查结果发现，检测到含有Pi2基因的46份材料均表现出不同程度的稻瘟病抗性，表明该标记可以用于检测材料在病圃的发病情况。

本研究采用KASP技术，开发了能准确检测Pi2基因的特异性分子标记Pi2-C3，并建立一套水稻Pi2基因的KASP基因分型体系，对提高抗性育种效率，改良抗稻瘟病水稻品种具有重要应用价值。

探究白背飞虱Sogatella furcifera与红腹缢管蚜Rhopalosiphum rufiabdominalis种间互作机制，以及2种昆虫互作过程中水稻次生代谢物质的作用。

将白背飞虱和红腹缢管蚜按不同比例混合饲养，待白背飞虱长至成虫后分组配对，分析白背飞虱总产卵量及日均产卵量；测定各处理的水稻草酸、黄酮及总酚含量，利用GC/MS仪器分析各处理水稻幼苗次生代谢物质成分的差异。

“15头蚜虫 + 5头白背飞虱”处理的白背飞虱总产卵量仅为131.67粒，与“20头白背飞虱”处理(214.60粒)差异显著，日均产卵量也呈现相同的规律；“15头蚜虫 + 5头白背飞虱”处理的水稻黄酮和总酚含量分别为1.98和63.71 mg/L，均显著高于其他处理。GC/MS分析表明，“15头蚜虫 + 5头白背飞虱”处理的水稻中丙丁酚相对含量高达75.78%，而其余处理的水稻中不存在此种酚类物质。

红腹缢管蚜可能是通过刺激水稻提高黄酮及总酚含量，进而抑制白背飞虱的生殖能力，其中丙丁酚可能在白背飞虱和红腹缢管蚜种间互作中起着关键作用。

从蛋白水平揭示水稻种子成熟的分子基础，探究调控水稻种子成熟的关键蛋白和代谢通路。

选用授粉后30 d的成熟水稻种子，利用4D label-free定量蛋白质组学进行质谱鉴定，通过生物信息学技术分析蛋白的亚细胞定位、结构域、GO注释和KEGG通路注释。

总共鉴定了3 484个种子成熟期的蛋白，相对分子质量大多在10 000~100 000之间，主要分布于细胞质、细胞核、叶绿体、线粒体和质膜上；结构域主要涉及蛋白质翻译的RNA识别基序和蛋白磷酸化修饰的蛋白激酶结构域；GO分析表明，成熟种子的蛋白主要参与了细胞过程和代谢过程，主要涉及催化活性和结合等功能，大多分布在细胞、细胞组分、细胞器和细胞膜等部位；KEGG分析发现，蛋白主要富集在核糖体、内质网中的蛋白质加工、氧化磷酸化和糖酵解等途径，推测蛋白质的翻译、加工和能量代谢是水稻种子成熟期的主要分子事件；进一步鉴定了脱落酸(Abscisic acid，ABA)信号和吲哚乙酸(Indoleacetic acid，IAA)代谢的相关蛋白，同时也发现了NAC(NAM、ATAF1/2 和 CUC2)家族的转录因子。

贮藏物质的积累和能量代谢是水稻种子成熟期的典型特征，ABA和IAA信号途径参与了种子成熟过程。

分析玉米籽粒皱缩突变体的表型特征并进行籽粒相关基因的精细定位，为揭示该基因调控玉米籽粒发育的分子机制奠定基础。

以玉米自交系‘B73’种植过程中籽粒自发突变个体为材料，命名为shank2021(sh2021)，对其形态学和细胞学特征进行观察；构建分离群体，通过混合群体分离分析法(Bulked segregant analysis，BSA)对基因进行初步定位，筛选交换单株进一步缩小定位区间，最后结合转录组测序及基因功能注释推测控制籽粒缺陷性状的候选基因。

与野生型相比，sh2021籽粒凹陷皱缩、颜色加深、籽粒排列不规则，且百粒质量降低。扫描电镜观察发现，与野生型相比，sh2021胚乳细胞和淀粉粒均显著变小，且淀粉粒大小不均匀。遗传分析结果表明，sh2021是由单个隐性基因突变所致。利用BSA分析方法将目的基因定位在3号染色体末端约13.25 Mb区域。进一步扩大分离群体筛选交换单株，将目的基因定位在标记ID5与ID9之间的529.60 kb范围。通过sh2021和野生型的转录组测序，结合基因功能注释结果，预测Zm00001d044119、Zm00001d044120、Zm00001d044122、Zm00001d044129、Zm00001d044142这5个基因可能是影响玉米籽粒发育的重要候选基因。

sh2021的发现与鉴定为进一步深入解析玉米籽粒发育的遗传机制提供了丰富的试验材料，同时也为后续相关基因的克隆和功能解析奠定了基础。

针对中国居民因铁、锌等微量元素摄取不足引发的营养不良问题，开展大豆核心种质籽粒铁、锌含量的精准鉴定。

以国内外来源不同的163份大豆核心种质为材料，2019—2020年种植于华南农业大学试验教学基地，采用火焰原子吸收光谱仪测定籽粒铁和锌的含量，并进行相关性分析。

大豆种质籽粒铁、锌含量在年份间存在显著差异(P<0.05)；籽粒铁质量分数为71.02~159.92 mg·kg⁻¹，平均为107.09 mg·kg⁻¹；籽粒锌质量分数为36.32~53.11 mg·kg⁻¹，平均为42.80 mg·kg⁻¹。相关性分析发现，不同年份间籽粒铁与锌含量存在正相关关系，说明这2个元素在大豆籽粒吸收中存在较强的相互促进关系。利用概率分级法将163份大豆种质籽粒铁、锌元素含量分为5级(即极低、低、中、高和极高)，综合分析筛选出4份高铁含量、4份高锌含量、5份低铁含量、6份低锌含量和2份铁锌含量双高的大豆种质。

鉴定出多份不同来源的高/低铁、锌含量的大豆种质，可用于富铁、锌大豆新品种的选育和种质创新，同时也为营养功能型新品种遗传基础解析提供基础材料，加快推动大豆核心种质在华南地区的开发与利用。

耐酸铝基因GsMYB7过表达转化大豆品种‘华春6号’后，从转基因株系的表达谱中获得目标基因GmGST7，该基因受酸铝胁迫诱导上调，且位于GsMYB7基因下游，进一步分析其耐酸铝功能，以期提高大豆酸铝耐受能力。

采用生物信息学方法分析GmGST7基因的碱基序列、蛋白结构域和构建系统进化树。通过烟草叶片瞬时转化法完成亚细胞定位。通过RT-qPCR分析该基因组织表达特异性。设计0、25、50、75 和 100 µmol/L 5个AlCl₃浓度梯度，研究GmGST7对酸铝胁迫的响应。在50 µmol/L AlCl₃处理下，设计0、4、8、12、16、24、36、48和72 h共9个时间梯度，对GmGST7的表达模式进行分析。过表达GmGST7基因遗传转化拟南芥，鉴定阳性植株，并对转基因株系进行耐酸铝表型验证、氧化水平测定、耐酸铝标志基因及下游基因的表达分析。

GmGST7基因位于大豆第7号染色体，序列全长为1 128 bp。该基因含有2个外显子和1个内含子，2个外显子分别编码GST高度保守的N端和不保守的C端；GmGST7基因编码226个氨基酸，编码的蛋白为大豆GST蛋白的tau类家族成员，定位于细胞质和细胞核中；GmGST7基因在大豆根、茎、叶、花和幼荚中均有表达，且在根中的表达量最高；GmGST7基因在50 µmol/L AlCl₃处理24 h时表达最高；AlCl₃处理后，野生型拟南芥相对根伸长显著低于转基因株系的，野生型拟南芥氧化水平高于转基因株系的，耐酸铝标志基因和下游基因的表达量在转基因株系中较高。

GmGST7基因属于大豆GST tau类家族成员，在细胞核和细胞质中行使功能，呈组成型表达模式，且在大豆根中表达最高，对酸铝胁迫响应显著；GmGST7过表达通过激活酸铝胁迫标志基因及其下游基因的表达提高拟南芥的酸铝耐受能力。

研究在铜(Cu)胁迫下，褪黑素对大豆Glycine max (Linn.) Merr.生理特性的影响，为缓解重金属胁迫提供一定的参考。

采用盆栽试验，选用Cu敏感品种‘桂早1号’和耐Cu品种‘巴西13’，在0.5 mmol·L⁻¹ Cu胁迫下，施用100 μmol·L⁻¹褪黑素，探究褪黑素对大豆生理指标(根长、株高、鲜质量、叶绿素相对含量和Cu含量)，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性，丙二醛(MDA)、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响。

Cu胁迫下喷施100 μmol·L⁻¹褪黑素显著提高了2个大豆品种的根长、株高、鲜质量和叶绿素相对含量。Cu胁迫下施用褪黑素显著降低2个品种地上部、地下部Cu含量，‘桂早1号’降低25.01%、18.40%，‘巴西13’降低26.84%、20.28%。Cu胁迫下施用褪黑素，‘桂早1号’的地上部POD活性和‘巴西13’的地下部CAT活性显著提高，分别为56.84%和48.35%；‘桂早1号’和‘巴西13’地上部SOD活性分别显著提高19.07%和7.30%；地上部MDA含量分别显著减少8.05%和26.56%。单施褪黑素和Cu胁迫下施用褪黑素对2个品种可溶性蛋白含量无显著影响；而Cu胁迫下施用褪黑素，‘桂早1号’和‘巴西13’地上部可溶性糖含量分别显著提高149.70%和58.75%。

适宜浓度的褪黑素可以通过提高植株抗氧化酶活性，抑制膜脂氧化，减少对Cu的吸收和增加渗透调节物质等方式缓解Cu胁迫对大豆生长发育的影响。

探究在铝(Al)胁迫下不同含量的纳米氧化锌(Zinc oxide nanoparticles，ZnO NPs)对大豆Glycine max (Linn.) Merr.生理特性的影响，为金属纳米材料在农业上的应用提供一定参考。

采用盆栽试验，选择耐Al品种‘华春2号’和普通品种‘华春6号’，在0.3 g/kg Al胁迫处理下，施加不同剂量的ZnO NPs(0、25、50、100和150 mg/kg)，探究ZnO NPs对大豆生理指标(鲜质量、根长和叶绿素含量)、总超氧化物歧化酶(Total superoxide dismutase，T-SOD)活性和丙二醛(Malondialdehyde，MDA)浓度的影响。

Al胁迫显著降低了‘华春6号’的鲜质量和根长，显著增加了其MDA浓度。对于‘华春2号’，Al胁迫显著增加了其叶绿素a和叶绿素b含量，而对其他指标无明显影响。无Al胁迫条件下施用ZnO NPs，均提高了‘华春6号’和‘华春2号’的鲜质量、根长和T-SOD活性。而在Al胁迫下施加不同剂量的ZnO NPs使‘华春6号’的鲜质量和根长分别增加13.2%~100.4%和7.8%~35.8%，而‘华春2号’的鲜质量在150 mg/kg ZnO NPs处理下达到最高值。在25 mg/kg ZnO NPs处理下，‘华春6号’和‘华春2号’的叶绿素a含量均达到最高值。不同含量的ZnO NPs对‘华春6号’的叶绿素b含量无显著影响，而显著降低了‘华春2号’的叶绿素b含量，在100 mg/kg ZnO NPs下达到最低值(3.5 mg/g)。‘华春6号’的T-SOD活性随ZnO NPs含量的增加而增加，‘华春2号’的T-SOD活性在50 mg/kg ZnO NPs时达到峰值(820 U/g)，之后随ZnO NPs含量的增加出现下降的趋势。‘华春6号’和‘华春2号’的MDA浓度最小值分别出现在25和50 mg/kg ZnO NPs处理。

Al胁迫严重影响大豆的生长发育，施用ZnO NPs可以在一定程度上缓解Al胁迫对大豆植株产生的负面作用，改善植株的生长发育。

明确不同花生品种对氮素响应的特点。

本试验以来自全国各地的81份花生种质资源为材料，设置正常施氮与低氮胁迫2种大田试验处理，测定81份花生品种苗期的叶绿素含量及收获期的产量、干物质积累及农艺性状等19项指标。以测定的19项指标的氮响应系数为基础进行主成分分析，筛选出6个新的独立的综合指标，通过计算其隶属函数值与各综合指标权重得出花生氮敏感综合评价D值，通过聚类分析对花生品种进行分类。进一步分析不同类型花生品种的氮响应系数及指标间的相关性。

81份花生品种分为氮敏感型品种(13)、中间型品种(33)及氮不敏感型品种(35)。正常施氮处理下，氮不敏感型花生品种农艺性状的响应差异不显著，但氮敏感型和中间型花生品种产量及干物质积累的上升幅度显著高于氮不敏感型品种。不同性状的相关性分析表明，施氮主要通过影响花生干物质积累与分配及株型结构进而影响花生产量的形成。

花生苗期叶绿素含量、单株生产力与收获期干物质积累可作为花生氮敏感品种的筛选指标，研究结果可为花生氮高效品种的筛选与培育提供依据。

分析蒺藜苜蓿Medicago truncatula生物钟基因MtTOC1a的蛋白结构，探究MtTOC1a在生物钟系统中的生物学功能，比较其与拟南芥Arabidopsis thaliana的AtTOC1功能相似性和差异性。

通过生物信息学分析，在全基因组范围内鉴定了TOC1在蒺藜苜蓿中的同源基因。构建MtTOC1a基因的表达载体，利用农杆菌介导法引入到拟南芥野生型Col、及相应的功能丧失突变体toc1-2中，进行遗传互补分析。

MtTOC1a和MtTOC1b均具有保守的功能结构域和三维结构。遗传分析表明，在早期光形态建成中，外源转化的MtTOC1a完全恢复了toc1-2的下胚轴伸长表型，但对toc1-2的提前开花表型没有显著影响。在引入CAB::LUC报告基因的株系中，外源转化MtTOC1a在连续光照下使短周期突变体toc1-2的近日节律周期延长，但仍不能完全恢复至野生型水平。

MtTOC1a和拟南芥AtTOC1的功能存在相似性，但在不同的下游调控途径中所扮演的角色存在差异。本研究结果为进一步探索MtTOC1a基因的功能，利用MtTOC1a基因改造苜蓿的重要性状提供了理论依据。

真核生物通过保守的自噬途径降解错误折叠的蛋白质或受损细胞器，实现对营养物质的循环再利用。本文旨在解析苜蓿自噬基因在植物应对营养胁迫中发挥的功能，为指导苜蓿的选育和改良提供参考。

以自噬途径的关键限速基因ATG7(Autophagy-related gene 7)为切入点，分析ATG7氨基酸序列在不同植物中的相似性。利用蒺藜苜蓿Medicago truncatula的MtATG7基因过表达载体转化拟南芥植株，获得异源过表达植株35S::MtATG7和互补拟南芥突变体的atg7/35S::MtATG7植株，并对其抗胁迫表型和自噬活性进行分析。

在碳饥饿条件下，atg7/35S::MtATG7能够挽救atg7突变体叶片早衰的表型；恢复到正常生长条件以后，35S::MtATG7和atg7/35S::MtATG7植株存活率和野生型相比都显著提高。GFP-ATG8e的剪切试验表明，atg7/35S::MtATG7能够恢复atg7突变体的自噬降解活性。在氮饥饿条件下过表达MtATG7同样能够减缓拟南芥叶片的衰老速度。

异源过表达MtATG7能增强拟南芥碳氮饥饿抗性的生物学功能，本研究为进一步利用MtATG7基因改良苜蓿农艺性状提供了理论依据。

探索拟南芥H3K27甲基转移酶CURLY LEAF(CLF)在温度形态建成中的作用。

在不同温度条件(22和16 ℃)下，对拟南芥Arabidopsis野生型Col-0和突变体clf-29进行表型分析和转录组分析，筛选差异表达基因。

在不同温度条件下，clf-29表现出显著的表型差异，相较于22 ℃，16 ℃时clf-29和Col-0的表型差异更小。转录组分析发现CLF的缺失会导致大量基因表达差异，并将其分为4种类型(仅在Col-0显著上调、下调，仅在clf-29突变体显著上调、下调)，包含96个温度响应基因。

拟南芥表观遗传调控因子CLF响应环境温度，并参与温度形态建成。