自1996年转基因作物开始商业化种植以来，全球转基因产业化应用迅猛发展，种植面积和作物种类逐年增加，经济效益与社会效益日益显著。分析了2022年全球转基因作物种植概况及主要转基因作物种植国家和地区的发展态势，2022年转基因作物种植面积约占总耕地面积的12%，同比增长3.3%，批准种植转基因作物的国家数量增至29个，批准转基因产品商业化应用的国家和地区已达71个。从转基因作物种植面积来看，转基因玉米和大豆占据主导地位，同时复合性状转基因作物的种植面积也在不断扩大。随着生物育种技术的迭代升级，转基因作物的应用范围和效果必将持续提高，转基因生物育种产业将成为农业生产和经济发展的新动能。
计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）是基于计算机数值计算和图像显示进行系统分析的方法，常用于分析农业装备中的气固、气液两相流等流动机理，是农业装备数字化设计的新手段，在农业工程领域具有良好的应用前景。总结归纳了CFD在模拟农业物料时常用的计算模型及其在农业装备中的应用情况，结合CFD在农业工程领域应用实例，就如何适应农业工程未来发展需要，提出了CFD未来的发展趋势。分析表明，农业装备由于作业对象种类繁杂且易损伤，需充分考虑其作业对象的物理特性及各部件相互关系，多学科耦合分析、精细化建模和高保真仿真实时预测应当是CFD未来发展的趋势。
当前世界农业经济发展中，农业微生物产业国际市场份额占有率不断上升，种质资源开发、关键技术研究、安全监测保护等逐渐成为农业微生物产业的必争之地。分析发现，我国农业微生物产业发展仍存在资源挖掘利用能力弱、关键核心技术突破力度不足、产业发展国际竞争力不强、安全防控体系不健全等问题。为保障国家食物安全和促进农业绿色可持续发展，建议加快推动国家农业微生物种质资源库建设，加强农业微生物关键核心技术突破，优化农业微生物产业发展布局，提高对农业微生物企业支持力度，完善农业微生物安全保护与监测体系，以全面提升我国农业微生物产业的国际竞争力。
镉被联合国环境规划署列为具有全球意义的危害物质，土壤镉污染严重威胁植物生长并危害人体健康。外源硫影响植物对镉的吸收与积累，但不同形态和用量的硫对不同植物吸收积累镉的作用效果存在较大差异。综述了不同形态和用量硫对农作物（水稻、小麦、蔬菜、烟草）和镉富集植物（伴矿景天、龙葵）吸收积累镉的影响，从土壤镉的有效性（硫影响土壤pH和土壤对镉的吸附）、植物根系对镉的吸收（硫影响植物金属转运蛋白转录水平和根毛与铁膜的形成）和镉在植物内的分配积累（硫影响根细胞壁吸附和液泡区隔）3方面总结了其可能的作用机制，探讨了降低农作物和增加超富集植物镉吸收积累的施硫策略，以期为提高农作物安全性和修复土壤镉污染提供理论依据。
植物叶片光合作用产生的糖类物质需要经过糖转运蛋白运输到其他器官进而发挥其重要功能。SWEET（sugars will eventually be exported transporters）是一类可实现糖类物质运输的蛋白，对植物生长发育及抵御外界生物和非生物胁迫具有重要意义。为分析大豆SWEET基因在荚粒发育过程中以及逆境胁迫下的表达，利用栽培大豆和野生大豆最新公布基因组数据鉴定SWEET基因，然后利用转录组数据分析基因在荚粒发育和抵抗花叶病毒与低磷逆境中的表达。结果表明，栽培大豆Williams82最新版本基因组（Wm82a4v1）有48个SWEET基因，分布于15条染色体，编码蛋白长度为174~354个氨基酸；野生大豆W05基因组有51个SWEET基因，分布于16条染色体，编码蛋白长度为84~392个氨基酸；系统进化树分析显示，99个栽培大豆和野生大豆SWEET基因分为3个亚组。对不同大豆品种转录组数据分析发现，16个SWEET基因在豆荚表达，其中Glyma.06G122200、Glyma.14G159900和Glyma.14G160100等随不同品种豆荚发育进程表达量增加；12个SWEET基因在籽粒表达，其中Glyma.08G025100、Glyma.13G041300和Glyma.14G120300随不同品种籽粒发育进程表达量增加，表明其在豆荚和籽粒发育中具有重要作用。接种大豆花叶病毒后，不同抗性品种间SWEET基因的表达存在较大差别，其中Glyma.08G009900和Glyma.13G264400在抗病品种叶片接种后诱导表达，而在感病品种接种前后表达量没有变化，说明其可能参与大豆抗病反应。对SWEET基因在低磷胁迫前后的表达分析发现，Glyma.04G198400、Glyma.14G160100和Glyma.15G211800等在大豆根系受低磷胁迫诱导表达，可能参与大豆耐低磷反应。栽培大豆SWEET基因单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）等位变异分析发现，有43个SWEET基因含有220个非同义突变SNPs，其中103个位于编码蛋白的保守域，可能影响基因功能。研究结果为大豆豆荚和籽粒产量以及抗病耐逆分子育种提供了基因资源。
工农业的飞速发展及废弃物的随意丢弃和排放，引起了农田土壤严重的重金属污染，镉污染是比较严重的重金属污染之一。超积累植物原位修复技术是目前修复镉等重金属污染的主要手段。根系是植物最先与镉等重金属接触的部位， 根系分泌物作为植物-土壤-微生物三者物质交换与信息传递的重要载体，能够有效调控根际微环境，影响重金属在根际环境中的行为，进而影响植物对重金属的吸收转运和生长发育。简述了镉胁迫对植物生长发育的影响，分析了不同类型根系分泌物对土壤镉胁迫的响应，以及根系分泌物对土壤理化性质、根际微生物、镉的富集转运等的影响，浅析了植物应答镉胁迫的相关基因表达和代谢途径，并对土壤镉等重金属污染下根系分泌物的研究趋势进行了展望，以期为探究植物根系分泌物对镉胁迫的响应机制提供科学依据。
我国是大豆消费和进口大国，推动大豆产业振兴、强化大豆种业科技创新对于保障我国粮饲安全意义重大。结合2016年以来我国大豆种植面积、产量、进口量等数据及相关研究进展，深入分析我国大豆产业所面临的刚性需求量大且长期依靠进口、平均单产水平低且种植面积受限、大豆进口面临潜在风险且不易疏解等形势挑战，简述了“十三五”期间我国大豆种业科技创新发展成效，系统分析了我国大豆种业科技创新面临的种质资源研究水平不高、原始科技创新能力不足、商业化育种体系不完善、知识产权保护体系滞后等问题，并据此提出我国大豆种业科技创新发展的对策建议，以期为推动我国大豆种业科技自立自强提供重要参考。
为了提高离散元法模拟水稻秸秆在切碎还田过程中的准确性， 以水稻收获后田间的残茬秸秆为研究对象，通过斜面试验测定秸秆与钢、秸秆与秸秆之间的接触参数，基于离散元仿真模型，通过堆积角试验和剪切试验，以秸秆模型颗粒之间的粘结半径、切向临界应力、法向临界应力，秸秆之间的恢复系数、静摩擦系数、动摩擦系数为试验因素，以秸秆的抗剪力与径向堆积角为评价指标，利用Box-Behnken 试验进行多目标优化仿真标定。结果表明，秸秆颗粒之间的粘结半径为1.06 mm，秸秆法向临界应力为4.77×1010 Pa、切向临界应力为4.67×106 Pa；秸秆与秸秆之间的碰撞恢复系数为0.21、静摩擦系数为0.19、动摩擦系数为0.09。最优参数组合条件下的仿真试验与物理试验对比验证表明，仿真试验与物理试验中秸秆的抗剪力、径向堆积角的相对误差分别为1.7%、2.8%。研究结果可为秸秆与秸秆之间、秸秆与农机具之间的离散元仿真分析提供参考。
加快建设畜牧强国是农业强国和社会主义现代化强国建设的题中应有之义和重要任务。科学认识畜牧强国建设的内涵要求和理论逻辑，把握当前畜牧强国建设的现实基础，研究提出推动畜牧强国建设的战略路径，对实现畜牧强国具有重要现实意义。立足中国畜牧业发展实际，从国内生产保供、国际资源利用、科技装备支撑、饲料饲草供应、绿色循环发展、动物疫病防控等方面理解畜牧强国建设的内涵要求，剖析当前畜牧业发展取得的现实成效及畜牧强国建设面临的短板制约。建议夯实国内生产保供基础，提高国际资源利用效率，提升科技支撑能力，强化饲料饲草供应，推动绿色循环发展，加强动物疫病防控，多措并举进一步筑牢畜牧强国建设根基。
家禽产业作为畜牧业第二大产业，在畜牧业发展中具有重要地位。近年来，家禽的精细养殖逐渐被人们关注，通过有效手段及时有效获取家禽个体的体温、行为、运动姿态及生理指标等信息成为家禽精细养殖的重点。从家禽养殖环境、体温、行为及生理指标等方面综述了传感器在家禽生长、生理等的研究应用，总结了近年来国内外传感器在家禽生产中的研发与应用，提出了在传感器领域存在的问题，并对未来传感器在禽类养殖中全面、高效运用提出展望。
随着社会发展和科学技术的不断进步，图像识别技术得到了迅速发展。作为一种非接触式的无损监测技术，图像识别技术在鸡养殖领域得到了广泛应用，为现代养鸡业的发展带来了新的动力。概述了图像识别技术的原理和形式，重点介绍了图像识别技术在鸡行为识别、体质量估计、健康监测、产品分级中的应用，指出了图像识别技术在鸡养殖领域应用中存在的问题和发展前景，有助于其在未来养鸡行业中高效、持续、健康发展，加速推进人工智能领域与鸡养殖业的全面结合，为我国现代化畜牧业的繁荣发展提供参考。
水稻半矮秆突变体在株型改良和高产育种中具有重要价值。前期通过辐射诱变籼稻品种五山丝苗（R534）获得了半矮秆且抽穗期延迟突变体d534，分析了d534的表型、遗传模式和GA3敏感性。大田性状分析发现，和野生型R534相比，d534的抽穗期延迟了7 d，株高下降了29.22 cm，降幅为26.86%。d534的穗及倒1至倒5节都明显缩短，长度分别为野生型的71.27%、68.75%、70.18%、85.17%、77.86%和71.18%，说明d534的目的基因调控穗及茎节的伸长。遗传分析发现，d534的矮化和迟抽穗性状受同一核基因控制，呈隐性遗传。内源GA3含量测定发现，一叶一心期d534茎中GA3含量为0.17 ng·g-1，比R534降低了60.47%，表明d534的矮化与内源GA3合成不足有关。用25和50 mg·L-1外源GA3处理一叶一心期幼苗5 d，d534的株高比未处理组（0 mg·L-1 GA3）增加了71.76%和74.98%，且超过了未处理组R534的株高，说明外源GA3能回补d534的株高表型；qRT-PCR分析发现，与R534相比，d534茎和叶中OsGA20ox2和OsGA3ox2基因表达水平均显著下调，表明d534内源GA3合成不足可能与OsGA20ox2和OsGA3ox2基因表达水平下调有关。明确了d534是茎节缩短且内源GA3积累不足的矮化突变体，为解析d534半矮秆性状形成的生物学机理奠定了基础。
近年来，黑龙江省稻米产业在种植、生产和销售方面发展态势良好，但仍存在品质退化、加工企业效益低等问题。为促进黑龙江省优质水稻产业发展，提高产能及效益，基于黑龙江省统计年鉴数据，统筹实地调研信息和文献资料，分析了2016—2021年黑龙江省在水稻品种选育、生产种植、粳稻质量、加工、销售等方面的变化特征，提出加快黑龙江省水稻产业发展的建议，包括建设种业科研创新中心、建设绿色生态示范区及强化稻米加工业发展等措施，为黑龙江省水稻产业发展提供多种可行性思路。
病害是威胁作物生长的主要因素，其特征复杂、变化多样。农业从业人员如缺乏专业知识，往往难以准确识别。以往图像识别方法常针对单一作物，图像分割后提取病害特征进行识别，无法适应多种作物。针对此问题，以水稻、番茄、柑橘、苹果为研究对象，以ResNet模型为基础构建深度学习网络框架，设计了含Squeeze-and-Excitation（SE）模块全新的全连接层，导入在ImageNet上预训练的权重，并在病害数据集上训练得到病害模型。为扩充图像数据，对训练集原图进行了亮度增减、随机旋转与镜面翻转等操作。基于扩充后的训练集进行病害识别和病害程度的分级研究。结果表明，对水稻、番茄、柑橘、苹果平均病害程度识别的准确率为94.16%，平均病害种类识别的准确率为92.45%；并利用训练好的模型基于c#.net core开发了病害监测平台，可实现作物病害的智能识别。
油料安全供给对于保障国家食物安全、促进人民营养健康至关重要，推动油料产业发展的关键在于科技创新。剖析油料学科发展态势、透视重点研究领域演化脉络有助于推动油料产业科技创新，保障油料安全供给。采取定性与定量相结合的方式，在分析油料学科及其8个重点研究领域发展态势的同时，基于情报学计量方法分析各领域在世界范围内的研究布局，解析了油料学科国际研究热点。面向世界农业科技前沿、国家重大需求、现代农业建设主战场、人民生命健康，对油料学科发展提出了相关建议。
鱼菜共生是一种由循环水养殖和水耕栽培构成的新型复合生产体系，该体系具有资源利用率高、不用化肥和抗生素、低耗高效、可持续等特点，属于生态环保的现代农业种养系统。虽然鱼菜共生系统近年来被广泛推广应用，但仍缺乏系统化的认知和整体性的分析。总结了鱼菜共生系统技术发展历程、主要内容、研究进展和国内外发展趋势，预测未来鱼菜共生系统构建趋向解耦型、生态型，布局迈向城镇化、立体化，推行大规模智能化、商业化，呈现多元化融合创新等趋势，同时提出相关改善建议，为鱼菜共生复合系统高效构建和可持续发展提供科学思路。
现代生物育种技术是一项研发速度快、应用范围广、产业影响大的育种技术，较常规育种具有效率高、精度好、研发周期短等优势，已成为全球种业科技发展的重点。概述了我国生物育种产业化发展现状，基于产业化发展中存在的问题提出了推进对策和建议。目前，我国以转基因、基因编辑、全基因组选择等为代表的现代生物育种技术与发达国家并行推进，生物育种产业化启动局部试点。我国生物育种产业化发展取得积极进展，生物育种产业已成为农村经济发展的重要增长点，全产业链技术创新体系初步建立，产业政策法规体系基本形成，但仍存在生物育种研发装备对外依存度较高、关键核心技术受制于人、市场竞争力不强、产业化应用知识产权保护配套体系滞后等突出问题，亟需加强生物育种组织体系、技术攻关体系、科技装备体系、市场监管体系建设，注重培育大型跨国市场主体，为有序推进我国生物育种产业化发展提供支撑。
以26个不同鲜食玉米品种为研究材料，采用高效液相色谱法对其氨基酸含量进行测定，比较不同类型品种与WHO/FAO标准氨基酸模式值的贴近度，并结合氨基酸比值系数对鲜食玉米氨基酸含量进行分析。结果表明，参试鲜食玉米品种总氨基酸含量变幅为6.85~16.66 mg·g-1，甜、糯和甜加糯类型分别以京科甜533（16.66 mg·g-1）、京科糯623（12.01 mg·g-1）和农科糯336（14.44 mg·g-1）的含量相对较高。必需氨基酸占比变幅在10.38％~22.43％之间，甜、糯和甜加糯类型分别以京科甜816（17.39％）、京科糯656（22.43％）和农科玉368（18.16％）的含量相对较高。呈味氨基酸分析可知，京科甜533和农科糯336的鲜味、甜味氨基酸含量较高。蛋氨酸+半胱氨酸含量高于WHO/FAO标准模式含量，而其余各类氨基酸均低于标准氨基酸模式值，属于相对缺乏的氨基酸。氨基酸比值系数得分（SRC）大于50的品种有6个，其中甜玉米分别为京科甜183（58.17）、京科甜608（57.79）、京科甜533（53.32）和京科甜816（53.03），甜加糯玉米分别为农科玉368（51.05）和农科糯336（50.63），说明其蛋白质营养价值均衡，易被人体吸收利用。
优良品种对提高农业产量和收入起着关键作用，针对现有的种业安全问题，为实现玉米品种的快速识别和保护，构建一种基于玉米果穗图像的品种识别模型。将采集到的1 000张玉米果穗图像经预处理后按7∶2∶1的比例划分为训练集、验证集和测试集，并对数据集进行平移、翻转等多种数据增强处理。通过迁移学习，将预训练好的权重和参数迁移到NASNet-mobile、Xception、ResNet50V2、MobileNetV2、DenseNet121、VGG16模型进行对比，结果表明，NASNet-mobile识别性能较好，识别率达90%。不同优化算法的对比表明，优化器选择Adam模型具有更好的表现。在此基础上，对多种全连接层模块进行试验，结果表明，全连接层数量为2层、维度为256时可以得到更好的玉米果穗图像特征，最终模型在全连接层模块下的识别准确率达95%，较NASNet-mobile提升5%，实现了对玉米品种的分类识别。以上结果为玉米品种的快速精准鉴定以及种质资源保护提供了智能化技术支持。
研究植物响应低温胁迫的分子基础及选育与种植耐冷作物品种对于保障粮食安全具有重要的现实意义，但目前谷子（Setaria italica）耐冷相关研究比较匮乏。为深入研究谷子苗期响应低温胁迫的分子机制，利用谷子33份不同发育阶段和不同冷处理时间的RNA-Seq数据，筛选获得32 017个高表达基因并构建基因表达矩阵。利用R软件的WGCNA包构建共表达网络，进一步将网络划分为44个模块，发现谷子冷胁迫应答基因分布于多个模块中。选取包含冷胁迫基因数目排名前3的模块进一步分析，对预测到的靶基因进行GO富集分析，并对此3个模块进行基因调控网络的构建及核心基因注释，发现大多候选基因与非生物胁迫响应相关。以上结果为谷子抗逆研究提供了新思路，发掘的冷胁迫关键基因为谷子耐冷新品种选育提供了基因资源。
为探明孕穗期低温胁迫对不同品种水稻叶片生理特性和结实率的影响差异及外源褪黑素（melatonin，MT）对低温胁迫的缓解效应，以2个耐冷性不同的水稻品种龙粳11（LJ11，冷敏型）和龙稻5（LD5，耐冷型）为材料进行盆栽试验，于孕穗期分别进行低温（16 ℃）以及喷施100 μmol·L-1的MT处理，以室外温度、喷施清水为对照，探讨低温和外源MT对水稻叶片膜质过氧化、渗透调节、抗氧化酶活性等生理指标和结实率的影响。结果表明，低温胁迫下，耐冷型品种龙稻5的结实率变化较小，冷敏型品种龙粳11的结实率显著降低了5.96%~45.26%；龙稻5和龙粳11叶片中丙二醛（malondialdehyde，MDA）和过氧化氢（hydrogen peroxide， H2O2）含量均显著提高，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化物酶（peroxidase，POD）活性均显著提高。同时低温胁迫也导致渗透调节物质含量增加，龙稻5和龙粳11叶片中可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量均显著提高。叶面喷施外源MT能够有效缓解低温对水稻的伤害，对冷敏品种效果更为明显，可显著降低龙粳11叶片内MDA和H2O2含量；显著提高SOD和POD活性；可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量也显著增加。叶面喷施外源MT也可减轻低温对结实率的影响，龙粳11结实率极显著提高了3.13%~16.64%。综上，低温胁迫下MT能够诱导水稻叶片内抗氧化酶活性提高、渗透调节物质显著增加，有效地清除活性氧，进而提高了水稻的抗寒性。
为研究烯效唑复配不同外源物质（胺鲜脂、噻苯隆、调环酸钙、缩节胺）对棉花化学封顶及增产提质的调控效应，以新陆中84号棉花品种为试验材料，采用随机区组设计，于化学封顶前（7月5日）和化学打顶时（7月15日）进行叶面喷施，测定棉株株型、光合作用、干物质积累与分配及产量和品质指标。结果表明，各处理间棉花株高均无显著差异，而化学封顶后棉花的株宽均有所减小，但主茎叶片数和果枝数均有一定程度增加。稀效唑复配处理可以有效改善棉株的冠层结构，其中烯效唑复配噻苯隆处理的棉花叶面积指数和冠层开度在各个时期均最高，平均叶倾角在花铃期较人工打顶对照增加了3.21%。稀效唑复配处理可以有效促进叶片光合作用，其中烯效唑复配噻苯隆处理棉花的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度均最高，较人工打顶对照分别增加了87.54%、90.12%、170.03%和27.77%，且其单株生殖器官干物质总重也最高，达到62.19 g，较人工打顶对照增加了28.04%。该研究最优搭配为烯效唑复配噻苯隆（W2）处理，其单株结铃数5.43、单铃重6.24 g、籽棉产量7 330.29 kg·hm-2、皮棉产量3 302.87 kg·hm-2，且对纤维品质影响最小。结果为新疆棉花的全程机械化进程提供理论依据和实践参考。
为了解决大豆等多分枝作物叶片成簇、叶片相互遮挡带来的高通量表型测量困难问题，提出了基于植株三维点云的器官分割及表型参数测量方法。以分枝期大豆植株为研究对象，采集植株多视角图像，利用三维重建技术得到植株稠密点云、过滤点云噪声并还原实际尺度；以法线微分差异算法、改进的区域生长算法以及点云曲率特征实现植株各器官的分割；最后采用有向包围盒、改进的三角剖分法以及最邻近算法提取植株叶面积、叶宽、叶长、叶倾角和茎粗等表型参数。试验结果表明，器官分割后冠层叶片点云平均分割率为84.24%，单叶点云分割率均高于95.29%，表型参数测量值与人工实测值具有较强相关性，叶面积、叶宽、叶长、叶倾角和茎粗测量值与人工实测值的决定系数分别为0.987 9、0.961 3、0.962 6、0.931 1和0.963 4，均方根误差分别为0.541 7 cm2、0.141 2 cm、0.175 5 cm、3.279 6°和0.047 5 cm。提出的方法对叶片相互粘连的植株具有较好的分割效果，为多分枝作物的器官分割及表型参数测量提供了有效的解决方案。
木霉菌是一种重要的生防菌，可用于防治多种植物病害。木霉菌不仅可以防治作物病害，而且可以改善土壤理化性质、提高土壤生产力，但木霉菌对作物生长及土壤生态环境的影响机制还有待明确。概述了木霉菌对作物的抗病性、生长和产量的影响，从土壤理化性质及微生物学性质的角度分析木霉菌对土壤生态环境的影响，并指出了木霉菌对作物和土壤影响研究中的不足，提出今后需要从构建高效木霉菌株以实现其促进作物生长和改良土壤的建议，为木霉菌在农业生产中的深入推广和应用提供理论依据。
豆荚和籽粒是大豆重要的产量形成器官，同时，荚粒性状作为大豆重要外观品质，还直接影响其商品性。鉴于此，基于大豆重组自交系群体（recombinant inbred line， RIL）在多种环境条件下的荚粒性状（荚长、荚宽、荚重、粒长、粒宽和粒重），筛选极端家系构建2个混池——大荚大粒池（large pool，LP）和小荚小粒池（small pool，SP）；经混合群体分离测序（bulked segregant analysis sequencing， BSA-seq）寻找控制荚粒性状的遗传位点，同时结合前期该群体连锁定位QTLs以及RIL亲本荚粒转录组数据，发掘多环境、多方法、多性状共定位区间以及候选基因。结果表明，构建的LP与SP混池在不同环境下的荚粒性状存在显著差异，BSA-seq结果与Williams82参考基因组的平均比对效率在98%以上，10×基因组覆盖率在94%以上；基于此，在置信度0.95时，经SNP-index、Euclidean distance（ED）和G-statistic算法分别获得27、41和51个关联区域，在置信度0.99时，分别获得5、15和16个关联区域，位于11条染色体（1、3、4、6、7、12、13、15、17、19和20号）；经与前期连锁定位QTLs比较发现，在7、19和20号染色体上存在多环境、多方法、多性状共定位遗传位点，且20号染色体SNP标记ss715637629及19号染色体SNP标记ss715635705、ss715635755、ss715635844等在连锁定位与BSA-seq同时被检测到；进一步分析3种BSA-seq算法共关联区域内的候选基因，发现40个基因存在外显子非同义突变，其中15个基因在RIL群体亲本C813和KN7豆荚和籽粒表达量较高，并有3个基因随豆荚发育进程表达量增加。以上结果为开展大豆荚粒性状分子遗传改良以及遗传基础解析奠定了重要基础。
餐厨垃圾原料复杂，导致其好氧堆肥原料混合过程仿真研究中存在参数不易获取的问题。该研究通过物理堆积试验与EDEM仿真试验结合的方法对餐厨垃圾接触参数进行了标定，通过Plackett-Burman（P-B）试验对9个待标定参数进行显著性筛选。结果表明，颗粒滚动摩擦系数、Johnso-Kendall-Roberts（JKR）表面能、颗粒与几何体间静摩擦系数对餐厨垃圾堆积角的影响显著；采用爬坡试验和Box-Behnken（B-B）试验，获得显著影响参数的最优值区间与最优值组合：餐厨垃圾-餐厨垃圾滚动摩擦系数为0.11、JKR表面能为0.13 J·m-2、餐厨垃圾-不锈钢静摩擦系数为0.73。仿真试验验证结果平均相对误差为4.3%，说明标定餐厨垃圾接触参数具有可靠性。研究结果可为餐厨垃圾处理和资源化利用设备的仿真研究提供参考。
施用有机肥有助于增加大豆产量和提升土壤肥力。然而受区域、施肥量、施肥类型等影响，全国大豆产量和土壤肥力差异均较明显，但造成这些差异的原因尚不清楚。为探明全国不同区域、管理措施条件下，施用有机肥对大豆产量和土壤肥力的影响以及影响增产效果的主要因素，在全国尺度上收集数据进行整合分析。按筛选标准，获得施有机肥对大豆产量影响的文献37篇，119组有效数据；对大豆土壤养分影响的文献11篇，148组有效数据。采用增强回归树（boosted regression tree，BRT）模型量化气候因素、土壤性状和施肥措施对大豆增产效果影响的重要程度。结果表明，不同区域施用有机肥后大豆平均增产12.9%，其中南方增产最高（18.7%），其次为华北（14.8%）、西北（13.6%）和东北（12.0%）。有机肥施用量>5 000 kg·hm-2时，大豆可增产18.5%。施用牛粪后，大豆可增产24.9%，猪粪次之（17.6%），其次为商品有机肥（15.3%）、鸡粪（12.7%）和生物有机肥（8.8%）。不施肥时，大豆平均产量2 036 kg·hm-2，单施有机肥后其平均产量增加至2 452 kg·hm-2，增幅20.4%；单施化肥时，大豆平均产量2 410 kg·hm-2，有机无机肥配施后其平均产量增加至2 630 kg·hm-2，增幅9.1%。施用有机肥显著提升土壤速效磷（43.5%）、全磷（13.3%）和有机质含量（11.0%），对速效钾（9.4%）、碱解氮（3.4%）、pH（2.1%）及全钾含量（1.2%）提升则不显著。基于BRT结果表明，BRT模型解释了我国大豆产量差异的52.83%，其中有机肥施肥量对大豆产量影响最大，占变异的47.0%，其次是土壤性状（41.0%）和气候因素（12.0%）。总体来说，施用有机肥（包括单施有机肥和有机无机肥配施）可显著增加大豆产量，在南方增产率最高，以牛粪增产效益最为明显，并且大豆产量受有机肥施用量影响最大。此外，施用有机肥可显著提升大豆土壤速效磷、全磷及有机质含量。
为通过农艺性状、纤维性状预测棉籽品质，以27份陆地棉为试验材料，对其10个农艺性状、3个种子品质性状和5个纤维品质性状连续2年进行鉴定，利用方差分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析对农艺性状、纤维性状与种子品质性状间的关系进行解析。结果表明，油分含量与衣分呈极显著负相关，与果枝数呈极显著正相关；棉酚含量与叶面积呈显著负相关。主成分分析提取出6个主成分，累计贡献率为78.755%，其中第3主成分和第5主成分为棉籽副产品因子，贡献率为20.470%。综合分析得出果枝数、衣分和叶面积与棉籽副产品关系密切。以上结果为深入研究农艺性状与棉籽油分、蛋白质和棉酚的内在关系奠定了基础，为选育特种棉提供了理论参考。
为研究不同品种梨果实发育过程中酚类物质和抗氧化活性的动态变化，对不同发育阶段的库车阿木特、砀山酥梨和麻梨果实中的总黄酮、总酚、酚类物质组成以及1，1-二苯基-2-苦肼（DPPH）、2，2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS+）自由基清除能力进行分析测定。结果表明，3种梨果实中的总黄酮和总酚含量在发育过程中变化基本一致，幼果期含量较高，随果实发育而逐渐降低。高效液相色谱检测发现，3种类型梨果实中共检测到13种酚类物质，均以熊果苷含量最高，平均为3 353.43 μg·g-1 DW，占总组分的51.88%；其次是绿原酸，平均含量为2 350.29 μg·g-1 DW，占总组分的36.34%；其他酚类组分含量较低，分布在8.09～150.65 μg·g-1 DW之间，仅占总酚含量的0.13%～2.33%。抗氧化活性检测发现，DPPH和ABTS+自由基清除力依次为砀山酥梨>库车阿木特>麻梨。相关性分析显示，梨果实中总黄酮、总酚、熊果苷、儿茶素、绿原酸、表儿茶素等物质与DPPH自由基清除能力均存在极显著正相关关系（P<0.01）。研究结果为天然抗氧化保健药物以及功能性食品的深度研究与开发提供依据。
葡萄霜霉病是葡萄上的主要病害之一，该病从葡萄苗期到果实成熟期都可发生，多雨年份常造成毁灭性损失。为了准确预测葡萄霜霉病的发生，最大限度地降低霜霉病对葡萄的危害，基于2020年葡萄生长期间气象数据和病害发生数据，结合4种机器学习算法（二项逻辑斯蒂、支持向量机、决策树、K最近邻）构建了葡萄霜霉病发生预测模型，并用2021年数据进行验证。结果表明，决策树模型在病害发生预测模型构建中的评价指标最优，其准确率达94%，预测发生的精准率、召回率、F1分值分别为91%、90%、91%。经验证，决策树模型对葡萄霜霉病发生的预测精度及性能均优于其他3个模型。因此，可利用此模型进一步开发葡萄霜霉病预警系统，为生产上葡萄霜霉病的防治提供技术支持和决策指导。
油菜素内酯（brassinosteroid，BR）作为新型、高效的植物激素，广泛参与植物的各种生理过程，可以缓解多种非生物胁迫。阐述了BR处理缓解盐胁迫的生物学功能，总结了拟南芥、农作物水稻以及多种园艺植物的BR信号通路，并通过介绍BR的耐盐机理，进一步分析了植物遭受盐胁迫时的应答信号转导通路，旨在为加强BR在提高植物耐盐方面的应用提供理论依据。
GRAS基因家族是植物中广泛存在的一类转录因子，在植物生长发育、生物和非生物逆境胁迫、光信号和激素信号应答等多个过程中发挥重要作用。对玉米GRAS基因家族成员的理化性质、染色体定位、系统发育、顺式作用元件等特征进行了分析。结果表明，在玉米全基因组中共鉴定出49个ZmGRAS基因，不均匀地分布于1~10号染色体上，编码蛋白质理化性质差异较大，可能在不同的微环境下发挥作用。系统进化分析将GRAS蛋白分为8个亚家族，可能在调节自身生长发育、逆境应答等过程中具有重要作用。玉米GRAS基因家族的启动子区含有激素应答、光响应、胁迫应答等多种顺式作用元件，推测其可能响应激素、胁迫等多种信号。共线性分析显示，具有共线性关系的基因可能是染色体片段复制的结果，且属于同一亚家族，具有相似的结构和功能。研究结果为进一步研究玉米GRAS基因的功能和逆境胁迫响应机制提供了依据。
工业、农业和医药等领域常用的活性蛋白和工业酶大多数通过异源表达系统获得。毕赤酵母（Pichia pastoris）是优秀的外源蛋白表达宿主之一，以毕赤酵母为宿主的表达系统具有遗传稳定性好、翻译后修饰、蛋白表达和分泌水平高及生产成本低等优点，但在高效表达过程中外源蛋白过量聚集会导致目标蛋白不能正确折叠和有效分泌，从而影响蛋白表达水平。概述了通过信号肽优化、分子伴侣优化以及融合蛋白表达等分泌及折叠途径的改良，从而促进外源蛋白高效表达的研究进展。
化肥颗粒在土壤剖面的分布范围和均匀性直接影响作物产量，不同耕作方式下的化肥分布存在差异。为探究不同耕作方式对地表撒施颗粒状化肥在混合作用下的颗粒分布规律，选取粉垄和旋耕作业，基于EDEM软件对耕作混肥过程进行离散元分析。搭建了参数标定试验台，标定了构建仿真模型所需要的材料参数和材料间接触参数，通过信号采集分析测试系统对耕作过程中牵引力进行验证，仿真误差基本在10%范围以内，说明仿真模型的准确性较高。通过正交试验获得旋耕、粉垄2种耕作方式达到最优混肥效果时的工作参数，并通过田间试验进行验证。结合田间试验结果分析表明，当旋耕机和粉垄机处于最优混肥效果工作状态时，仿真模型对化肥分布每层占比的预测值与实际值误差最大为8.65%，最小为0.59%，理论分析与实际结果非常接近，表明研究结果可为选取最优耕作方式，改善施肥效果提供参考。
为提高藜麦抗倒伏性，选出降低藜麦倒伏率的最佳植物生长延缓剂水平，采用随机区组试验，以喷施清水为对照，探究多效唑（PP333）、烯效唑（S3307）和缩节胺（MEP）3种植物生长延缓剂在50、100、200和350 mg·L-1时对藜麦生长发育及其产量的影响。结果表明，3种植物生长延缓剂都能有效降低藜麦株高，在一定范围内提高抗折力，降低倒伏指数和倒伏率。其中，烯效唑效果最好，以100 mg·L-1为宜，株高较相同水平的多效唑和缩节胺分别降低6.8%和4.2%，抗折力增加17.4%和25.2%；多效唑在100 mg·L-1时提高抗倒伏能力效果高于其他处理，倒伏率较CK显著降低79.9%；缩节胺在100~200 mg·L-1范围内效果较好。以上结果为藜麦优质种植的化控措施提供了理论参考。
传统的农作物病害检测多依靠人力和经验，信息化水平低。近年来，基于迁移学习的图像识别发展迅速，并在诸多领域取得了很好的应用效果。利用迁移学习的方法将MoblieNetV2模型对玉米病害图像数据集进行重新训练和微调，将优化后的玉米病害识别模型应用到移动端设备进行应用程序开发。结果表明，通过对预训练模型多次训练和微调，最终测试精度达到96.83%；最后利用优化后的模型开发了玉米病害识别应用APP，通过移动端APP对玉米进行拍照，进而获得诊断结果。该程序简单易操作，可以方便快速地识别玉米病害，在未来农业领域具有重要的应用价值。
为了快速、准确诊断和识别水稻氮素胁迫程度，对水稻进行大田栽培试验。以超级水稻‘两优培九’为试验对象，设置0、210、300和390 kg·hm-2共4个施氮水平处理，通过扫描采集幼穗分化期和齐穗期水稻顶1、顶2、顶3叶图像，在卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）ResNet34的每个残差块中加入SE block（squeeze-and-excitation block）模块，并将在图像数据集ImageNet（ImageNet large scale visual recognition challenge）上训练得到的权重参数迁移到水稻氮素营养诊断的识别模型中，ResNet34的特征提取层保持原结构，模型结尾的池化层替换为全局平均池化层，利用改进后的网络对水稻图像进行特征提取，训练得到最优的权重参数。结果表明，改进后的网络对水稻幼穗分化期的模型测试准确率达到98.13%，齐穗期的准确率达到99.46%，且模型的收敛速度更快，相比于改进前的网络准确率均提升了7%以上。以上结果表明，通过在ResNet34残差块中加入SE block并基于迁移学习的方法对水稻氮素营养诊断方法是可行的，能有效对水稻幼穗分化期和齐穗期的氮素营养进行诊断识别，为农作物的营养诊断识别提供了参考。
为研究种植海水稻对滨海盐土微生物群落的影响及其与环境因子间的关系，以不种植海水稻的含盐0.2%（CK1）和0.6%（CK2）的土壤为对照组，以在0.2%和0.6%盐度种植‘海稻86’的土壤为处理组（S1、S2），研究不同处理下土壤的化学性质、养分含量和微生物群落结构。结果表明，种植海水稻后，土壤腐殖质、速效磷、速效钾含量较对照组显著提升，在抽穗期，S1和S2处理分别为19.26 g·kg-1、40.61 mg·kg-1、98.33 mg·kg-1和17.42 g·kg-1、34.79 mg·kg-1、88.69 mg·kg-1；同时，种植海水稻提升了土壤碱解氮、铵态氮、硝态氮的含量，且均在抽穗期时含量最高。种植海水稻后，处理组土壤的微生物生物量碳（microbial biomass carbon，MBC）、微生物生物量氮（microbial biomass nitrogen，MBN）含量及微生物呼吸活性（microbial respiratory activity，MR）较对照组显著增加，在抽穗期，S1处理较CK1显著增加190.42%、234.13%和93.33%；S2处理较CK2显著增加195.33%、184.26%和108.14%。同时种植海水稻对滨海盐土微生物群落结构多样性影响显著，S1处理对微生物群落优势菌相对丰度的提高显著优于S2处理。S1处理中，伯克氏菌科（Burkholderiaceae）、噬几丁质菌科（Chitinophagaceae）、嗜甲基菌科（Methylophilaceae）、吡啶单胞菌科（Pyrinomonadaceae）、鞘脂单胞菌科（Sphingomonadaceae）、芽囊藻科（Blastocatellaceae）、亚硝化单胞菌科（Nitrosomonadaceae）的相对丰度较CK1分别显著提升75.63%、4.01%、54.67%、65.03%、99.11%、49.93%、119.75%。S2处理中，伯克氏菌科（Burkholderiaceae）、嗜甲基菌科（Methylophilaceae）、芽囊藻科（Blastocatellaceae）、亚硝化单胞菌科（Nitrosomonadaceae）相对丰度较CK2分别显著29.83%、28.17%、148.84%、44.81%。相关性表明土壤pH与伯克氏菌科和嗜甲基菌科的相对丰度呈极显著正相关；土壤腐殖质、碱解氮、铵态氮和硝态氮含量与吡啶单胞菌科和芽囊藻科的相对丰度呈极显著正相关。
为研究不同水分胁迫下陆地棉对干旱的响应能力并筛选棉花抗旱关键指标和优异抗旱种质资源，选取30份陆地棉核心种质为试验材料，以全生育期正常灌水处理为对照，设置播种后和花铃期各浇水1次和花铃期断水2次2种胁迫处理，在蕾期、花铃期和吐絮期测定相应指标，通过描述性统计分析、差异分析、主成分分析和相关性分析，采用抗旱综合度量值（D）进行各材料的抗旱性评价。结果表明，干旱胁迫对不同棉花材料的生长发育均有不同程度的影响，播种后和花铃期各浇一水处理的D值离散较大（0.285~0.774），能更清晰地区分不同品种的抗旱性。利用D值可将30份材料分为4类：第Ⅰ类为抗旱材料，包括‘中棉所41’‘新陆早7号’等6个品种；第Ⅱ类为中抗材料，包括‘晋棉46’‘新陆早31号’等11个品种；第Ⅲ类为敏感材料，包括‘中棉所17’‘鲁1138’等5个品种；第Ⅳ类为高敏材料，包括‘新陆中8号’‘酒棉8号’等8个品种。果枝始节数、果枝数、株高、皮面产量和衣分5个指标对干旱较为敏感，可作为棉花抗旱评价的关键指标。以上研究结果可为棉花抗旱育种提供参考。
为扩大并优化山西甜荞种质资源，筛选高产优质品种，通过多样性分析、灰色关联度分析、主成分分析和综合D值评价等方法对51份引进的甜荞品种的11个农艺性状进行分析。结果表明，引进品种遗传变异丰富。11个农艺性状的变异系数为9.562%~115.337%，其中，单株粒数、单株粒重、产量、一级侧枝数、主茎节数、株高、茎直径、千粒重的变异系数均大于20%。主成分分析表明，前4个主成分的累计贡献率达83.247%。相关分析表明，产量与株高、茎直径、单株粒重、单株粒数呈极显著正相关，其中与单株粒数的关联度最高。综合相关分析、主成分分析以及灰色关联度分析结果，在对引起甜荞选育时，应着重考虑单株粒数与单株粒重。聚类分析将51个品种聚为8个类群，其中第Ⅶ类群中PI 658426、PI 427236为高产品种；第Ⅷ类群的6个品种为性状优良品种。最后根据综合D值进行评价，初步筛选出11份高产优质甜荞品种。
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