为解析小麦丝裂原活化蛋白激酶基因TaMAPK1-6A、TaMAPK1-6B和TaMAPK1-6D在苗期耐旱性中的功能及其同源基因之间的叠加效应，以春小麦品种Fielder及以其为遗传背景通过CRISPR/Cas9介导的小麦基因组编辑技术创制的TaMAPK1单基因突变体mapk1-aa、mapk1-bb和mapk1-dd（简称单突变体）为供试材料，通过杂交、自交及其后代分离群体的基因型检测，创制了双基因敲除突变体和三基因敲除纯合突变体（分别简称双突变体和三突变体），并对这些单突变体、双突变体和三突变体以及对照（野生型Fielder）苗期耐旱性进行了系统评价。结果表明，TaMAPK1单基因功能缺失突变导致小麦幼苗耐旱性显著降低，表现为叶片保水能力下降、渗透调节物质积累减少和膜脂过氧化加剧。双突变体和三突变体的耐旱性较单突变体进一步降低，生理生化指标恶化程度随突变基因拷贝数增加而加剧。综上，TaMAPK1基因正调控小麦苗期耐旱性，其同源基因具有累加调控作用。

R2R3-MYB转录因子家族是MYB转录因子中最大亚家族，在植物多种胁迫响应中扮演重要角色。为了筛选出与磷利用效率相关的R2R3-MYB成员，以最新组装的大麦MorexV3基因组对大麦中的R2R3-MYB转录因子家族进行了鉴定与生物信息学分析。结果表明，在大麦MorexV3基因组中鉴定出127个R2R3-MYB基因，并命名为Hv2RMYB-1~Hv2RMYB-127。这些基因分布于大麦7条染色体上，且启动子区富含激素响应顺式作用元件。经理化性质分析，大多数成员编码酸性且不稳定的蛋白质。通过系统发育及共线性分析将大麦R2R3-MYB家族划分为5个不同的分支及16对串联复制基因。结合转录组数据（RNA-Seq）和实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR），发现10个大麦R2R3-MYB基因在低磷胁迫下均有不同程度的差异性表达，其中Hv2RMYB-48显著上调表达。Hv2RMYB-48定位于细胞核，可以与MYB-ABRE-MYB顺式作用元件进行互作。

ERECTA受体样激酶家族在植物气孔发育及非生物胁迫响应中具有重要作用。为明确大麦HvERECTA基因在气孔发育及干旱胁迫响应中的调控机制，挖掘大麦抗旱分子育种新靶点，克隆获得大麦HvERECTA基因并进行生物信息学分析，构建异源过表达载体转化拟南芥，系统测定转基因株系的气孔表型、关键基因表达水平及干旱胁迫下的生理指标。结果表明，HvERECTA基因编码区全长2 934 bp，编码977个氨基酸，编码蛋白定位于质膜且含典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域，在禾本科植物中高度保守；该基因的启动子区域富含ABRE、MBS等逆境胁迫及激素响应元件。转基因拟南芥气孔密度显著降低，气孔发育关键转录因子SPCH、MUTE、FAMA的编码基因表达量下调幅度均超50%，MAPK通路核心基因YODA表达上调50%~80%；干旱胁迫下，转基因拟南芥株系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性较对照提升25%~40%，丙二醛含量下降约30%，失水速率降低20%，胁迫响应基因AtKIN2、AtABF3、AtRD22表达量均显著上调。综上所述，大麦HvERECTA基因通过调控MAPK信号通路降低气孔密度、增强植株抗氧化能力，从而提升抗旱性，为大麦抗旱分子育种提供了重要的功能基因资源。

高迁移率族蛋白（HMG）是真核生物染色质动态调控的关键因子。为了解小麦HMG家族在干旱和磷饥饿胁迫下的动态响应规律，基于普通小麦参考基因组（IWGSC Ref Seq V1.0），通过生物信息学方法鉴定TaHMG家族成员，对其理化性质、系统进化、共线性及启动子顺式作用元件进行分析，并整合公共转录组数据与qRT-PCR，检测该家族成员的组织表达特性，及其在干旱胁迫（15% PEG6000）和缺磷胁迫（0 μmol·L^-1 Pi）不同时间（0、1、3、6、12、24 h）的表达模式。结果表明，共鉴定出32个TaHMG基因，系统进化分析将其划分为HMGA（9个）和HMGB（23个）两个亚家族；共线性分析表明该家族进化受纯化选择主导；启动子分析显示，TaHMG基因富含脱落酸（ABRE）及茉莉酸甲酯等激素与胁迫响应元件。qRT-PCR检测出Ta-6D-HMGB1、Ta-3D-HMGB1及Ta-7D-HMGB2在叶片中高表达，Ta-2D-HMGB1、Ta-5A-HMGB1和Ta-7D-HMGB1在茎中高表达。干旱胁迫下，5个TaHMG基因在处理早期（3或6 h）即被快速诱导，而Ta-7D-HMGB2呈现先抑制（0~3 h）后上调（6 h）的表达模式；缺磷胁迫下，不同TaHMG基因表达高峰出现在处理后12或24 h。综上，小麦HMG家族基因通过差异化表达适应非生物胁迫，其中Ta-7D-HMG2、Ta-3D-HMGB1等胁迫响应基因可作为抗逆分子育种的候选基因。

农杆菌介导是小麦遗传转化的重要手段，但其存在转化效率低、基因型依赖性强及愈伤组织易于褐化、再生率较低等关键问题。本研究以小麦模式材料Fielder的幼胚为外植体，系统探究了胚龄、乙酰丁香酮（acetosyringone, AS）浓度、农杆菌侵染时间、草铵膦（phosphinothricin, PPT）筛选压力以及外源激素（abscisic acid, ABA; kinetin, KT）配比等对愈伤组织的诱导分化及转化效率的影响，并利用扬麦20、郑麦7698、科农199等品种对优化后的体系进行基因适用性评价。结果表明，花后12 d的幼胚是最适宜的转化受体，作为外植体诱导的愈伤组织褐化率最低（4.40%）；农杆菌侵染液OD₆₀₀=0.5、添加200 μmol·L^-1 AS、侵染愈伤组织10 min时，抗性愈伤组织绿点分化率最高（34.29%）；诱导和分化培养基中分别添加0.5 mg·L^-1 ABA和1.5 mg·L^-1 KT后，胚性愈伤组织的形成与植株再生能力显著提高；PPT最佳筛选浓度为10 mg·L^-1。在该优化体系下，Fielder的转化效率从8.16%显著提高至14.83%，扬麦20、郑麦7698和科农199的转化效率分别达到9.03%、7.32%和8.70%，接近甚至超过Fielder在优化前的水平。本研究得到的优化体系提高了小麦遗传转化效率，且对不同遗传背景的小麦品种具有较好的适用性，为小麦基因功能的解析和分子育种提供了技术支撑。

为了解miRNA对小麦耐干热风胁迫的分子机制，以小麦干热风敏感种质新春14号和干热风耐受品种新春46号为材料，在灌浆期采用人工模拟干热风胁迫（昼温35 ℃/夜温25 ℃，相对湿度20%，风速5 m·s^-1，连续处理5 d），结合高通量测序技术筛选差异表达miRNA，并通过qRT-PCR进行验证。结果表明，共有203个miRNA参与干热风胁迫下的表达，其中共表达miRNA 136个。经差异筛选，最终获得6个核心差异表达miRNA，分别为novel_miR_537、novel_miR_443、novel_miR_469、novel_miR_393、novel_miR_390和novel_miR_339，这些miRNA显著富集于甘露糖型O-聚糖的生物合成、多聚糖降解、过氧化物酶体和硒化合物代谢4个通路。靶基因预测揭示，这些miRNA靶向调控β-1，2-木糖基转移酶、α-1，3-阿拉伯糖基转移酶、GDSL酯酶/脂肪酶、α-L-岩藻糖苷酶、过氧化物酶等关键体膜蛋白的编码基因，参与细胞壁稳定性维持、活性氧清除及渗透调节过程。这说明小麦对干热风响应存在miRNA调控网络，并以“miRNA-靶基因”分子模块形式共同参与小麦对干热风胁迫的抵御过程。

为探究高温下小麦全基因组水平mRNA二级结构重编程及其与翻译效率的关联，以小麦品种中国春为材料，利用SHAPE-MaP及多聚核糖体图谱技术，在不同条件下对苗期小麦进行了多组学联合分析。结果表明，小麦转录本起始与终止密码子位置的SHAPE反应活性显著高于两侧，呈现保守结构特征。与常温相比，高温胁迫导致全基因组转录本平均SHAPE反应活性降低，mRNA倾向于形成双链结构，且该变化在恢复期表现出可逆性。高温胁迫初期，起始密码子区域的结构变化最为显著。多聚核糖体图谱显示高温导致多聚核糖体峰值下降，全基因组水平的翻译受到抑制。经关联分析，全基因组水平上转录本各区域的SHAPE反应活性变化与翻译效率变化之间无显著相关性。综上所述，高温诱导小麦mRNA折叠程度增加可能是一种主动防御策略，其与翻译调控呈现非线性复杂关系。

株高是影响小麦抗倒伏性和产量的重要农艺性状。为解析小麦株高的遗传基础并挖掘稳定调控位点，以来源于黄淮麦区的339份小麦自然群体为试验材料，结合9个环境下的株高表型数据和21K单核苷酸多态性（SNP）芯片基因型数据，采用混合线性模型开展全基因组关联分析（GWAS）。对关键关联区间进行连锁不平衡（LD）与单倍型分析，并利用包含327份材料、基于660K SNP芯片的自然群体进行跨群体验证，同时对关键区间进行基因注释并筛选候选基因。结果表明，共鉴定到66个与株高显著相关的稳定QTL。其中，在6D染色体490.34~492.42 Mb区间检测到一个新的主效稳定位点QPh. nwafu-6D，该位点在8个环境中稳定表达，平均表型变异解释率为8.23%；该区间可划分为2个LD区块，Block2中鉴定到3种单倍型，优势单倍型Block2_Hap1（频率84.1%）携带材料的株高显著低于其他单倍型，且在多个环境中与较高的千粒重显著相关。通过跨群体验证，核心SNP标记（SNP_Chr6D_492211566）Block2_Hap1基因型材料株高极显著低于Block2_Hap2基因型材料（P< 0.001）。在该区间（490.34~492.42 Mb）进一步注释筛选到8个候选基因，功能上主要涉及激酶信号、转录调控、泛素化降解与激素响应等过程。

为探究青稞幼苗对盐胁迫的生理与分子响应机制，以高耐盐青稞种质ZYM1795、ZYM3130和不耐盐青稞种质ZYM2239为材料，采用50、150、250 mmol·L^-1 NaCl溶液以及蒸馏水（对照）进行处理，测定青稞幼苗叶片中丙二醛（MDA）、可溶性总糖（SS）含量以及过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性等生理指标，并对对照和250 mmol·L^-1 NaCl处理的叶片进行转录组测序。结果表明，随盐浓度的升高，耐盐材料的MDA含量呈先增后减趋势，SOD、POD、CAT活性总体呈先升后降趋势，SS含量显著积累，说明青稞通过激活抗氧化防御系统和渗透调节物质以应对盐胁迫。通过转录组分析，共鉴定出3 343个可能与耐盐性相关的差异表达基因。经加权基因共表达网络分析，筛选出与所有生理指标显著相关的黄色模块，进一步获得1 801个潜在耐盐相关基因。经GO富集分析，这些基因主要富集于抗逆响应、抗氧化防御、激素信号转导，如脱落酸响应、酶活性调控等相关通路。其中，筛选出20个关键基因，包括过氧化物酶基因、海藻糖磷酸化酶基因、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因及ABC转运蛋白基因，这些基因在活性氧清除、渗透调节、信号转导中起重要作用，推测青稞幼苗通过协同调控生理响应与关键基因表达以增强耐盐性。

为阐明追踪式光伏板遮荫对滨海盐碱地冬小麦生长的影响并筛选耐荫品种，以冬小麦品种衡麦27、捷麦19和铜麦6号为材料，在南北走向、板间距10 m的光伏阵列间，自西向东每2 m设一种植带（S_0-2至S_8-10），测定小麦旗叶光合参数、叶绿素荧光特性及产量构成。结果表明：（1）光伏板遮荫具有显著的空间梯度效应。中心种植带（S_4-6）的小麦净光合速率（P_n）最高，其中衡麦27的P_n达到18 μmol·m^-2·s^-1，边缘区下降约22%。品种间光合特性存在显著差异，其中衡麦27的P_n与气孔导度（G_s）高且稳定，捷麦19的P_n仅6~8 μmol·m^-2·s^-1（为衡麦27的40%~50%）且波动平缓；铜麦6号的P_n波动剧烈。光合峰值时间由种植区域中心向两侧延迟，反映出追踪式光伏板的时滞效应。G_s、P_n的日变化与蒸腾速率（T_r）高度同步，印证气孔是小麦光合与水分散失的关键调控位点。结合胞间CO₂浓度（C_i）分析，衡麦27的G_s与C_i均高，其光合属非气孔限制高效型；捷麦19的C_i最高，但P_n最低，其光合属光反应限制型；铜麦6号G_s波动大且后期C_i升高，其光合属气孔与光反应双重限制型。（2）品种间叶绿素荧光特性存在差异，反映了其光化学适应策略分化。衡麦27和铜麦6号的PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m，约0.82）和实际光化学效率（Φ_PSⅡ）均显著高于捷麦19（F_v/F_m仅约0.75，P< 0.05）。衡麦27初始荧光（F_o）低，PSⅡ基态稳定；铜麦6号F_o偏高，提示反应中心存在可逆性损伤；捷麦19可变荧光（F_v）最稳定，但F_v/F_m最低，主要依赖热耗散实现光保护。（3）品种与种植带互作对千粒重、产量、生物量及收获指数均有极显著影响（P< 0.01），其中千粒重对遮荫响应最敏感。衡麦27千粒重降幅最小（2%~7%），中心种植带S_4-6的产量达到5 309.32 kg·hm^-2，收获指数稳定（50.23%~51.54%），库源协调；捷麦19在轻度遮荫下千粒重稳定，但种植带S_4-6的收获指数为46.03%，表现为生物量增加而库源失衡；铜麦6号千粒重降幅最大（8%~18%），种植带S_4-6的产量仅3 475.82 kg·hm^-2，较衡麦27低34.5%。综上，气孔限制主导光合变异。衡麦27为高效利用型耐荫品种，最适合光伏板下种植；捷麦19具较强光保护能力，可作备选品种；铜麦6号耐荫性弱，不宜光伏板下种植。

新疆的南疆地区降水稀少、气候干旱，耕地不同程度盐渍化，严重影响小麦生长并导致小麦产量下降，因此挖掘耐盐种质资源是提升南疆粮食产能的有效途径。本研究以宁夏引黄灌区及周边区域审定的42份春小麦品种为材料，在150 mmol·L^-1 NaCl胁迫下测定萌发期、苗期的发芽指标及表型指标，综合评价42份春小麦品种的耐盐性。结果表明，大多数小麦品种在萌发期与苗期各指标相对值小于100%，萌发期发芽势、发芽指数、活力指数的变异系数大于20%；苗期苗高、地上部分鲜重和干重及根长的变异系数大于20%，不同性状间呈极显著或显著正相关。通过系统聚类分析将42份春小麦材料划分为3类，其中耐盐型材料15份，中间型材料20份，敏感型材料7份；宁春3号、宁春8号、宁春9号、宁春12号、宁春35号等耐盐性较好，表现出较强逆境适应性，初步验证了跨区域引进宁夏春小麦种质资源的可行性，为南疆耐盐品种选育提供基础材料与参考。

为探究叶面喷施螯合钛对新疆晚播冬小麦干物质积累与产量形成的影响，筛选适宜喷施期和浓度，以新疆塔额盆地主栽冬小麦品种新冬18为材料，于2023—2025年度在塔城地区农业科学研究所示范基地开展田间双因素裂区试验，其中主区设置孕穗期（D1）和开花期（D2）两个叶面喷施时期，副区设置0 μmol·L^-1（C0，清水对照）、376 μmol·L^-1（C1）、501 μmol·L^-1（C2）、626 μmol·L^-1（C3）4个螯合钛喷施浓度，测定分析了不同处理下小麦农艺性状、干物质、灌浆进程、产量及其构成的特点。结果表明，在D1条件下，与C0相比，C2的小麦株高、平均茎粗及穗长增幅两年均最大，干物质积累量两年分别显著增加25.57%和14.20%；C2产量最高，两年度较C0分别增加5.06%和9.45%；干物质转运效率、灌浆速率、灌浆天数、穗粒数均显著增大；在D2条件下，喷施螯合钛对小麦株高、平均茎粗及穗长影响均不显著；C2的干物质积累较C0两年分别显著增加20.99%和15.35%，产量分别显著增加4.65%和5.54%，干物质转运效率、灌浆速率、灌浆天数、千粒重均显著增大。总体上，D1C2处理对晚播冬小麦生长的促进作用及增产效果最佳，可在一定程度上缓解晚播冬小麦干物质积累不足和灌浆时间缩短所对产量形成的不利影响。

为探明不同耕作模式对砂姜黑土土壤质量和小麦产量的影响，设置旋耕两遍（T1）、翻耕+旋耕两遍（T2）、翻耕+旋耕两遍+镇压（T3）、翻耕+驱动耙1遍+镇压（T4）4种耕作模式处理，分析不同耕作模式对土壤物理性状、养分转化酶活性、有机质与速效养分含量以及小麦产量的调控效应。结果表明，与T1处理相比，T3、T4处理显著增加越冬期0~10 cm土壤容重，降低越冬期10~30 cm土壤容重；T4处理显著增加越冬期20~30 cm和成熟期0~10 cm土壤含水量、贮水量；T4处理显著增加20~40 cm土壤纤维二糖水解酶和0~40 cm土壤β-1，4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性，增加20~40 cm土壤无机氮含量和0~20 cm土壤速效磷含量；T4处理显著增加拔节期单株次生根数、开花期和成熟期干物质积累量、穗数和籽粒产量，产量增幅为11.62%，经济效益增加2 071.26元·hm^-2。综上所述，翻耕+驱动耙1遍+镇压的耕作模式有利于改善砂姜黑土理化性质与酶活性，提高小麦产量，可作为区域小麦高效生产适宜的耕作模式。