在农业生产中，施用无机氮肥是提高农作物产量的基础，但也对生态系统和植物的发育进程产生了不利的影响。因此，提高作物的氮素利用效率是农业可持续发展的关键。目前，对重要的粮食作物水稻氮高效的研究取得了一系列重要进展，克隆和鉴定了多个调控氮素吸收、利用的关键基因。但是，水稻在其被不断被人工选育过程中如何适应当地土壤供氮状态的分子遗传机制还不清楚。近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才团队评估了全世界不同生态地理区域的水稻种质资源，通过对水稻分蘖氮响应指数(TRN)的全基因组关联研究，鉴定到了TRN的关键负调控基因OsTCP19，并发现其启动子中的一个29bp的InDel决定了不同水稻品种间的TRN差异。研究发现 OsTCP19 通过抑制于其下游分蘖促进基因DLT的转录表达以调控TRN, 而OsTCP19的转录受到氮抑制因子OsLBD的调控。OsTCP19 基因型在不同水稻品种中被选择，且与当地土壤含氮量显著相关，是水稻地理适应的重要原因。该研究揭示了水稻适应土壤环境变化的分子遗传机制，也为作物氮素高效利用育种提供了新的基因资源。

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号级联通路是真核生物中通过激酶逐级磷酸化传递并放大上游信号调控细胞反应的重要信号系统。在植物中，MAPK信号通路不仅介导植物响应环境变化，同时在调节植物生长发育过程中起着至关重要的作用。近期丁兆军课题组研究发现植物重要激素生长素能够通过激活MPK14调控下游ERF13的磷酸化，进而影响极长链脂肪酸的合成来决定侧根的发育。该工作一方面从全新的角度解析侧根起始的新机制；另一方面进一步证实重要激素生长素和古老的信号转导模块MAPKs相偶联的分子机制。侧根作为植物响应环境最重要的器官之一，MAPK信号通路在侧根发育过程中的功能解析可能为植物如何整合发育和环境信号提供新的思路。

水稻(Oryza sativa)作为世界性重要经济农作物之一，稻田镉(Cd)污染和镉积累问题严重威胁世界水稻的产量和质量以及人类的健康，如何降低水稻中Cd的积累成为热点问题。以籼稻品种华占（HZ）为父本、粳稻品种热研2号（Nekken）为母本连续自交多代后得到的134个重组自交系群体为材料，对其镉积累量进行测量和分析，同时利用遗传图谱进行 QTL 作图分析。结果共检测到7个QTL，分别位于水稻第2,3,9,12号染色体上，其中一个LOD值高达4.97。对这些QTL区间内与耐金属离子胁迫相关的候选基因进行定量分析，发现LOC_Os02g50240、LOC_Os09g31200、LOC_Os09g35030和LOC_Os09g37949这4个基因在双亲间的表达量差异显著，结合亲本对不同金属离子的浓度积累数据结果，我们推测LOC_Os02g50240、LOC_Os09g31200、LOC_Os09g35030的高表达可能会极大提高水稻对镉离子胁迫的吸收和耐受能力。通过本次QTL的挖掘和分析，发现这些基因与水稻籽粒的镉积累有关。可能会影响水稻耐镉胁迫的能力，为进一步培育和筛选耐镉胁迫的水稻品种创造了条件，为探明水稻镉积累QTL 的分子调控机制奠定了基础。

中国传统大菊品种叶片形态变异丰富，然而至今仍未对其进行科学的定义和分类，无法有效利用这些形态性状进行品种鉴定和叶形遗传解析。利用数量化分析对植物形态进行定义和分类，是植物性状遗传解析的前提。本研究对436个品种的24个叶形性状进行重新定义及观测，通过变异系数、主成分分析等数量化分析方法筛选出叶长/叶宽，叶片最宽处所在位置/叶长，右下裂片长/右下叶脉长，右下裂片长/右下裂片宽，叶柄长/全叶长等5个相对独立且关键的叶部性状。利用这5个性状，通过Q聚类分析，最终将菊花叶片分为16种叶型。本研究为菊花品种鉴定提供了有效的叶部评价标准，并建立了中国传统菊花品种叶片数量化定义和分类体系，也为观赏植物复杂性状的分析提供了新的方法。

烟草(Nicotiana tabacum L.)是基因功能分析的模式植物以及重要的经济作物之一，合适的生存环境对烟草的生长和繁殖至关重要。CO(CONSTANS)基因不仅是植物开花时间光周期调控的关键基因，而且在植物抗逆以及非生物胁迫响应中也起着重要作用，本研究旨在鉴定烟草COL（CONSTANS-Like）家族成员，分析其化学特性、基因结构、进化关系、转录调控元件和表达模式，探究其生物学功能以及在烟草应对非生物胁迫中的可能作用。结果显示，在烟草中共鉴定出15个COL基因，氨基酸长度在336~473之间，且蛋白理化性质相近；烟草COL基因含有1-3个内含子，保守motif数在2-9个不等（取值10）；进化分析将其分为三个类别，每个类别内的成员之间具有相似的外显子/内含子结构以及motif数量和类型；烟草COL基因启动子区域含有大量与光、低温、干旱以及激素等响应相关的顺式作用元件，暗示其可能参与烟草激素信号转导、生物和非生物逆境胁迫响应等多种生物学过程；基于二代高通量测序表达分析结果表明，低温显著影响烟草COL基因的表达，但不同基因所受的影响不同，不同COL基因具有不同的亲本表达偏好，且这种偏好性大部分会从6-7叶期保持到现蕾期。

建立简便、快速及无损种子连续取样技术流程及基因型鉴定的技术体系,可节省种植成本与鉴定周期，提高基因功能研究及育种的效率。本研究利用微型电钻、空气泵等简单装置巧妙地设计了一个连续无损钻取大豆种子的操作流程，同时优化了利用384深孔微孔板高通量DNA提取及基因型鉴定技术体系。该技术流程可扩展应用于水稻、玉米等多种主要作物的种子取样及基因型鉴定。

川草2号老芒麦(Elymus sibiricus L. cv. ‘Chuancao No.2’)是青藏高原地区治理荒漠化和建设高产人工草地的主要栽培草种。本研究以川草2号老芒麦5种外植体诱导愈伤，经分化测试，仅幼穗愈伤能分化再生。以当代培养25天和35天的结构致密坚硬的幼穗愈伤为受体，分别进行农杆菌侵染和基因枪转化，结果表明只有基因枪能转化成功。基因枪转化过程中，愈伤预处理采用2种方式：高渗培养和滤纸干燥，结果表明滤纸干燥处理相比高渗处理转化效率高，当代诱导25天的幼穗愈伤，滤纸干燥处理2小时转化效率最高，约达40%。本研究成功获得了基因枪转化的以川草2号老芒麦幼穗愈伤为受体的阳性愈伤。

以谷子(Seteria italic)豫谷一号为实验材料，建立了一套简便而又稳定的谷子体外茎尖遗传转化体系。通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的茎尖转化法，对转化受体采取不同的处理方式，待长到三叶期进行PCR鉴定。同时筛选草丁膦(basta)喷洒处理谷子幼苗的最适致死浓度，综合比较两种不同检测方式（直接PCR、喷施Basta+PCR）的效果。在此基础上，利用单因素试验从菌液浓度、乙酰丁香酮浓度、真空压强、侵染时间等方面对谷子遗传转化体系进行优化。最后，通过喷施草丁膦和荧光实时定量(qRT-PCR)对T2代转基因植株进行遗传稳定性分析。结果表明, 最优遗传转化体系为菌液浓度(OD600)=1.4、侵染液中乙酰丁香酮浓度为800 μmol?L-1、侵染压强为0.05 MPa、侵染时间为40分钟。此外，建立了一种更为便捷的“喷施Basta+PCR”组合检测方法。qRT-PCR和抗草丁膦鉴定结果证实了SiCBL4基因可以稳定遗传。本研究初步建立了稳定的谷子体外茎尖遗传转化体系，并获得了一种更加便捷的检测后代转基因植株的组合方法。

野生大豆是栽培大豆的近缘野生种，具有显著的逆境适应能力，是研究耐逆分子机制和挖掘耐逆关键调控基因的良好材料。本文主要综述了野生大豆耐逆的基因组、转录组、蛋白组等组学研究进展，并总结了近年来类受体蛋白激酶、转录因子、离子通道和氧化还原在野生大豆耐逆应答中的调控作用和机制，为未来耐逆作物新品种的培育提供了新思路。

水稻的高产优质是我国粮食安全的重要保障，也是育种家一直追求的目标。水稻籽粒灌浆速率（GFR）是一个重要而复杂的农艺性状，其直接影响到籽粒充实度、粒重和米质等。目前，快速灌浆的优良水稻品种缺乏，可供育种利用的相关优异基因资源有限，已成为一个制约水稻产量和品质进一步提高的瓶颈问题。相对于水稻的其他农艺性状研究，GFR的研究长期围绕着灌浆过程的生理生化特性和栽培措施调控展开，其分子机制和遗传调控相关的研究启动较晚。本文以近年来国内外发现的水稻GFR相关基因为主线，从糖类代谢和运输相关基因对GFR的影响、转录和翻译调控基因对GFR的调节、粒型和粒重等性状相关数量性状位点（QTL）对GFR的作用，以及GFR相关QTL的分析和克隆等方面，对已知的GFR分子机制与遗传调控进行综述，并对今后的研究策略进行展望，以期推动该领域的基础研究和育种利用。

雌雄异株植物是研究性别决定遗传机制以及性染色体起源与进化的理想材料，而克隆性别决定基因是解决性别决定遗传机制的关键。木本植物中有丰富的雌雄异株植物，不同性别植株的经济价值也有所不同。在木本植物中开展性别决定机制研究不仅具有重要的理论意义，还具有较高的生产应用价值。随着大规模测序技术的快速发展，越来越多的木本植物性别决定基因被鉴定和克隆，为理解雌雄异株植物和性染色体的演化过程提供了有力的实验证据。本文详细总结了近年来木本植物性别决定基因研究取得的重要进展，并对未来植物性别决定研究的发展趋势进行了展望。