环磷酸腺苷（cAMP）和环磷酸鸟苷（cGMP）是植物体内发挥重要作用的2种活性物质，作为第二信使或关键信号分子参与并调节了植物各种生理生化反应，具有很大的利用价值和应用前景。本文系统地对环磷酸腺苷和环磷酸鸟苷在种子萌发、植物生长发育、应答生物和非生物胁迫等方面的作用进行了综述，旨在为其进一步深入研究与开发利用提供参考。

为了系统分析玉米茎秆和根系的协同抗倒性，试验选用6个抗倒性不同的玉米品种为研究对象，设置了6.0、7.5和9.0×10⁴株/hm² 3个种植密度，以田间茎秆的拉倒力和拉倒角度为抗倒性评价指标，与基部第三节间和根系的形态特征和物质积累量进行相关性分析，同时将基部节间性状与根系性状进行通径分析。结果表明：节间长、粗、单位长度鲜重、干重和各组分含量、根幅、支持根粗、根条数、根粗和根干重均与抗倒性评价指标显著正相关，其中节间粗（拉倒力：r=0.561**，拉倒角度：r=0.521**）、单位长度鲜重（拉倒力：r=0.520**）和干重（拉倒角度：r=0.562**）的相关性最大。节间粗和单位长度物质积累量与根干重和支持根粗等根系性状显著正相关，协同作用于植株的抗倒性。当种植密度增大，节间粗、单位长度物质积累量、结构根深、支持根粗、总根条数、根粗和根干重显著减小或减少，导致植株的拉倒力和角度显著减小，倒伏率显著增大。‘粒收1’‘创玉107’‘MC278’和‘京农科728’的节间粗（1.76、1.72、1.71和1.70 cm）、单位长度鲜重（2.9、2.7、2.4和2.5 g/cm）、干重（0.45、0.40、0.35和0.45 g/cm）以及其他与抗倒性相关的节间和根系性状较大，进而有较大的拉倒力（18.1、17.1、14.7和13.0 N）和拉倒角度（63.3°、56.7°、50.3°和49.6°）；增密后拉倒力、拉倒角度以及与抗倒性相关的节间和根系性状变幅较小，故抗倒性和耐密性较强。本研究为保障玉米的高产稳产和提高机械化水平提供一定的理论依据。

为探究玉米BTB-TAZ蛋白ZmBT2b在玉米抵抗病原菌侵染过程中的功能，本研究利用生物信息学技术对ZmBT2b基因进行了系统分析，确定了ZmBT2b具有BTB和TAZ结构域，具有明显的组织表达特性，在生物和非生物胁迫下呈现不同的表达规律。通过构建ZmBT2b基因过表达的拟南芥植株ZmBT2b-OE，对该基因在植物抗病过程中的功能进行研究，结果发现ZmBT2b-OE对灰葡萄孢和Pst. DC3000的抗性显著增强，确定了ZmBT2b基因在植物抗病过程中具有重要功能。为明确ZmBT2b基因在玉米抵抗禾谷镰孢侵染过程中的功能，本研究获得了该基因的玉米突变体Zmbt2b-1和Zmbt2b-2，对突变体的抗病性进行检测发现，突变体Zmbt2b-1和Zmbt2b-2对禾谷镰孢的抗性敏感性显著高于野生型，且突变体中JA合成途径关键合成基因ZmLOXs和病程相关基因ZmPRs在禾谷镰孢侵染过程中显著下调，表明ZmBT2b在玉米抗禾谷镰孢侵染过程中具有正调控功能。研究结果为阐明玉米BTB-TAZ蛋白在玉米抗病过程中的功能及其调控机制奠定了基础，为玉米抗病育种提供了基因资源。

本研究利用转录组和代谢组学技术探究了翠绿色和粉红色藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）叶片中花青素的合成机制，分析了不同时期不同品种之间的差异表达基因（Differentially expressed genes，DEGs）及差异代谢物（Differential accumulated metabolites，DAMs）。通过对藜麦叶片的DEGs进行分析发现: 与花青素生物合成密切相的DEGs有11个分别为4CL、C3’H、HCT、CHS、CHI、ANR、CYP75B1、UGT79B1、FG3、FG2、CYP73A；转录因子有4个分别为：MYC2、BHLH14、HY5和TGA。GO富集分析结果表明有7条GO Terms（GO:0009812（类黄酮代谢过程，flavonoid metabolic process）、GO:0010468（基因表达调控，regulation of gene expression）、GO:0051553（黄酮生物合成过程，flavone biosynthetic process）、GO:0009813（类黄酮生物合成过程，flavonoid biosynthetic process）、GO:0009411（应对紫外线，response to UV）、GO:0043169（阳离子绑定，cation binding）和GO:0016703（氧化还原酶活动，oxidoreductase activity））与花青素生物合成密切相关；KEGG富集分析发现6条（苯丙氨酸代谢（Phenylalanine metabolism，ko00360）、苯丙素的生物合成（Phenylpropanoid biosynthesis，ko00940）、类黄酮生物合成（Flavonoid biosynthesis，ko00941）、植物激素信号转导（Plant hormone signal transduction，ko04075）、黄酮和黄酮醇生物合成（Flavone and flavonol biosynthesis，ko00944）和昼夜节律-植物（Circadian rhythm-plant，ko04712））与花青素生物合成显著相关的代谢途径。代谢组学分析确定了矢车菊素3-O-3",6"-O-二丙二基葡萄糖苷（Cyanidin 3-O-3",6"-O-dimalonyl glucoside）和柚皮素（Naringenin）可能是粉红色藜麦叶片形成的关键DAMs；转录组-代谢组学联合分析表明类黄酮生物合成和花青素生物合成途径是藜麦叶片中花青素生物合成的主要富集途径；通过qRT-PCR对10个DEGs进行验证，结果表明qRT-PCR的验证结果与转录组测序结果一致。

为研究土施沼液配方肥对梨果实品质及土壤养分的影响，以‘黄冠’和‘鸭梨’为试材，设置不同量沼液配施化肥，通过土壤施用沼液配方肥，测定产量、单果重、可溶性总糖含量等果实品质相关指标及土壤营养元素、有机质等土壤养分的相关指标。结果表明：与果园常规施肥相比，T5处理显著提高‘黄冠’的单果重、产量、可溶性固形物含量、可溶性总糖含量，分别提高16.96%、28.25%、11.87%和17.46%，T5处理显著降低‘黄冠’的可滴定酸含量，降低18.18%；T5处理显著提高‘鸭梨’的单果重、产量、可溶性固形物含量、可溶性总糖含量，分别提高12.12%、20.69%、20.41%和15.84%。与果园常规施肥相比，沼液配方肥的全氮、全磷、全钾均有不同程度的提高，T5处理效果最显著，在[0~20）cm土层，分别提高19.47%~26.46%、20.45%~23.81%、25.00%~28.89%；在[20~50] cm土层，分别提高18.08%~26.67%、20.56%~27.24%、9.46%~13.89%。T5处理显著提高土壤碱解氮含量、速效磷含量、速效钾含量、有机质含量，在[0~20] cm土层，分别提高14.57%~24.77%、22.85%~34.06%、17.87%~27.2%、23.95%~36.2%；在[20~50] cm土层，分别提高22.52%~26.5%、15.16%~26.2%、12.6%~33.01%、13.95%~16.04%。综上所述，通过土施沼液配方肥，T5处理更利于提高梨果实品质和土壤养分。

利用无人机遥感技术对农田进行监测并及时发现田间异常对保证农业生产具有重要意义。目前田间异常区域检测需要标注大量的正常与异常样本。然而，异常样本在整个农田区域中占比过小且无法充分收集。特别是农田异常的多样性和不可预知性，对检测方法的适用性提出了更高的要求。针对以上问题，本文提出基于改进PatchSVDD (Patch-level Support Vector Data Description) 模型的田间异常区域检测方法，该方法仅使用田间正常区域的标注信息，即可对田间异常区域进行检测和定位。首先，改进方法引入不相邻图像块之间的边界损失函数，从而提升了正常与异常样本边界的判别性，改进了检测的鲁棒性；第二，引入外部记忆组件，通过压缩存储正常样本特征，从而在保证检测精度的基础上有效减少了测试阶段的时间和空间消耗；第三，构建了包含杂草簇、种植缺失、障碍物、双倍种植和积水共5个异常类型的田间异常数据集。本文方法在平均检测AUC(Area Under Curve)值和平均定位AUC值上分别达到了96.9 %和94.6 %，相比于原算法分别提升1.2 %和1.6 %，从而验证了方法的有效性。

利用乳酸菌表达系统构建表达抗原蛋白的工程菌是探讨抗原应用的重要手段之一。本研究利用融合PCR技术将信号肽-细胞壁锚定蛋白结构域序列（Usp45-3LysM）分别与绿色荧光蛋白（GFP）、Omicron变异株上S1蛋白的受体结合位点结构域（RBD）序列融合，构建表达载体pNZ8149-GFP、pNZ8149-2RBD、pNZ8149-3RBD，转化乳酸乳球菌NZ3900（Lactococcus lactis NZ3900）构建了GFP、2RBD、3RBD表面展示工程菌菌株。结果表明工程菌受Nisin诱导表达GFP的最佳浓度和时间分别为20 ng/mL和20 h。蛋白质免疫印迹法（Western blot）和间接免疫荧光检测结果证明，3种目的蛋白都成功表达并展示于工程菌的细胞壁上，表明表面展示SARS-CoV-2抗原蛋白乳酸乳球菌工程菌已构建成功。本研究为新冠病毒或其他动物病毒的新型乳酸菌口服疫苗的研制及其相关产品的研发打下基础。

提高农田生态系统养分利用效率、降低土壤N₂O排放是农业绿色可持续发展的重要任务。本研究利用盆栽试验探讨了原花青素、单宁酸等植物提取物对北方石灰性土壤油菜（Brassica chinensis L.）生物量、N₂O排放以及氮素利用率的影响。试验设计了单施尿素（UR）、尿素+低量原花青素（PC1）、尿素+高量原花青素（PC2）、尿素+低量单宁酸（TA1）和尿素+高量单宁酸（TA2）5个处理，采用静态箱技术测定了各处理N₂O排放。结果表明：与UR处理相比，（1）PC1、PC2、TA1和TA2处理提高了油菜的产量（增幅为7.9%~17.9%）及含氮量（增幅为10.3%~23.2%）；（2）显著降低了土壤NO₂^-和NO₃^-等无机氮含量；（3）PC1、PC2、TA1和TA2等处理均显著降低了油菜生育期N₂O排放量，其中原花青素处理N₂O减排率为28.1%~33%，单宁酸处理的减排率为32.9%~41.5%；（4）油菜的氮素利用率提高了5.0%~9.7%。综上所述，在北方石灰性土壤施用原花青素、单宁酸不仅显著降低了N₂O排放，还有助于提高油菜的产量和氮素利用率，这为富含原花青素、单宁酸等植物提取物的绿色循环利用与北方石灰性农田土壤N₂O减排相结合提供了新思路和新途径。

本文探究土壤水氮的时空变化规律，为控制雄安新区地下水污染提供理论依据，对建设“蓝绿雄安”具有重要意义。在雄安新区以耕地、林地和菜地3种农用地为研究对象，测定土壤含水率、硝态氮、铵态氮以及容重等土壤指标，分析不同农用地的土壤含水率、硝态氮和铵态氮时空变化规律及其影响因素。结果表明：在土层垂向上，土壤含水率随土层深度先增加后减小最后趋于稳定。耕地和菜地土壤硝态氮含量随土层深度的增加呈现先增加后减小的趋势。耕地、林地和菜地土壤铵态氮含量均随着土层深度增加逐渐减小。在时间上，耕地含水率波动较大，林地受季节影响变化较小。菜地含水率随时间变化比较平稳，10月后明显下降。林地和菜地土壤硝态氮含量随时间先增加后减小，耕地则随时间呈正弦波动。菜地土壤铵态氮含量随时间逐渐降低，林地土壤铵态氮含量变化小且含量最小。3种农用地土壤含水率均与土壤容重呈负相关，与降水量和灌溉呈显著正相关（P<0.05）。耕地土壤容重与土层深度极显著相关（P<0.01）。耕地和菜地土壤硝态氮和铵态氮均与土层深度、降水量以及灌溉量呈显著负相关。3种农用地土壤硝态氮与铵态氮均呈显著正相关。耕地和菜地的水氮含量分布对地下水污染影响更大，因此合理灌溉施用氮肥，改善土壤性质，有助于保护雄安新区地下水环境。

本研究以耐抗镉、菲（Cd、Phe）强的玉米品种‘郑单958’为研究对象，采用室内盆栽试验，开展了土壤中Cd（0、2.5、5 mg/kg）和Phe（0、1、50 mg/kg）复合污染交互作用对玉米吸收转运土壤镉菲的影响。结果表明：‘郑单958’株高受到了Phe单一污染胁迫的正向刺激作用；各处理间株高、生物量受Cd单一污染的影响变化不大。在 Cd和Phe复合污染下，Cd和Phe共存不同程度抑制了‘郑单958’玉米幼苗的株高，与Cd单一污染相比，株高显著升高8.22%；与Phe单一污染相比，株高显著降低13.65%，而对生物量影响不显著。低高浓度Phe的存在抑制了玉米幼苗根部Cd的吸收积累，与低高浓度Cd单一污染相比，根部Cd含量显著下降，分别降低了29.40%，32.70%，两者呈拮抗作用；而高浓度Phe的存在促进了玉米幼苗茎叶部Cd的吸收积累，与低浓度Cd单一污染相比，茎叶Cd含量显著提高22.22%，两者协同作用显著。Cd 的存在促进了玉米幼苗根部和茎叶部对Phe的积累，与低浓度Phe单一污染处理相比，低浓度Cd的存在显著促进了根部Phe含量的升高，提高了61.84%；高浓度Cd的存在显著促进了玉米幼苗茎叶部Phe含量的升高，提高了187.53%，二者协同作用显著。另外，Phe的存在促进了‘郑单958’从根到茎叶对Cd的转运，同样Cd的存在也促进了对Phe的转运。因此，玉米‘郑单958’不适用在较高Cd和Phe复合污染土壤上种植食用，而更适宜作为两种污染物复合污染的土壤修复作物。

针对‘皇冠’梨采摘后人工剪柄、去袋劳动强度大等问题，设计了1种‘皇冠’梨断柄去袋装置。通过Matlab软件拟合出了纸袋撕裂曲线并计算出了撕袋机械手撕袋运动路径；为优化装置结构参数，设计了3因素Box-Behnken 试验，利用Design-Expert软件对试验结果进行方差分析，建立了显著参数的回归模型，获得了‘皇冠’梨断柄去袋装置的最优结构参数：切割间隙为0.89 mm，定位板“V”形定位口角度为36.5°，旋转平台转速为7.8 r/min。此组合下断柄率为90.15%，纸袋撕口平均宽度为50.63 mm，研究结果可为‘皇冠’梨断柄去袋装置设计与改进提供理论基础。

为实现柑橘的无损采摘，本文设计了1款采摘软体末端执行器。基于Yeoh本构模型建立软体手指弯曲变形力学模型；借助有限元仿真进行中心组合设计试验，最终取最优组合参数为：气囊高度为7 mm、限制层厚度为3.5 mm、气室厚度为3 mm；通过MATLAB拟合ANSYS有限元仿真结果，进行了力学模型修正；制作软体手指进行弯曲试验，验证了力学模型与有限元仿真可靠性；通过ANSYS有限元仿真得到软体手指充气压强为0.035~0.07 MPa，软体机械手即满足刚度要求又不损伤柑橘。搭建试验平台，得出最大气压下最大挤压力为18.13 N，试验证明采摘软体末端执行器无损夹持柑橘成功率为96.67 %，平均采摘1个柑橘需要耗时3.54 s。

为评价干旱胁迫下不同苹果砧木的水分利用效率和探究产生差异的生理机制，本试验以平邑甜茶为基砧，选取‘13#30’‘M9’和‘10-1’3种苹果砧木为接穗进行芽接。采用盆栽控水法，设置正常供水和中度干旱胁迫2种水分处理，处理时间为60 d。测定了3种苹果砧木在干旱胁迫下的瞬时水分利用效率（WUE_i）和长期水分利用效率（WUE_L）以及相关形态生理指标，并对上述指标进行了相关性分析。结果表明：干旱胁迫后，‘M9’的WUE_i显著提高，‘13#30’和‘10-1’的WUE_i分别显著降低和无显著差异。 WUE_L 从大到小排序为：M9> 13#30> 10-1。同时，WUE_i与类胡萝卜素含量和可溶性蛋白含量呈显著正相关（P≤0.05）；WUE_L与根冠比、CAT活性和脯氨酸含量呈显著正相关，与P_n呈显著负相关，且与T_r呈极显著负相关（P≤0.01）。本研究对高WUE的苹果砧木品种的选育及推广利用具有重要的指导作用，并为评价苹果砧木WUE提供了理论依据。

本研究从健康犊牛粪便中分离益生菌，并分析其益生特性。通过形态学观察和16S rDNA测序进行鉴定，对其抗菌活性和抑菌物质分析，建立生长曲线和产酸曲线，探究其黏附能力和耐受性，通过药敏试验和溶血试验评判其安全性。结果显示，4株益生菌为敏捷乳杆菌（Lactobacillus agilis）、戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）、唾液乳杆菌（Lactobacillus salivarius）和约氏乳杆菌（Lactobacillus johnsonii），且对大肠杆菌（Escherichia coli）O111:K58（B4）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大肠杆菌K99（Escherichia coli K99）均具有抑菌活性，其中12和30号菌株的抑菌物质为有机酸和过氧化氢，26号菌株还包括细菌素，14号菌株为有机酸和细菌素，其生长特性和产酸能力良好，具有较强的细胞黏附能力，对胆盐溶液和人工胃肠液的耐受性较强，对抗生素敏感性较强，无溶血性。本研究分离得到的4株益生菌符合寻找替抗物质的需求，为防治细菌性犊牛腹泻提供了理论依据。

为筛选抗病匍匐翦股颖材料，本实验对立枯丝核菌接菌侵染后的7个匍匐翦股颖材料的生理指标进行测定，通过主成分分析对其抗病性进行综合比较。结果表明，受到病原菌入侵后，植物叶片的叶绿素、可溶性蛋白（SP）、过氧化氢（H₂O₂）含量下降；丙二醛（MDA）、可溶性糖（SS）、游离脯氨酸（Pro）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶（POD）、谷胱甘肽还原酶（APX）含量上升。将这10个生理指标转化为4个主成分因子，计算出得分D值，评分最高的为‘光芒’。通过主成分分析法综合各项生理指标表明：7个品种匍匐翦股颖的抗病性排序为光芒>A-1>007>A4>朝阳>宣言>佳美，为后续匍匐翦股颖抗病机制的研究以及抗病新品种的培育奠定基础。