富硒小麦是缺硒地区人群膳食补硒的有效途径。为探究硒在小麦各部位的吸收、转运和分布规律，以小麦品系川文2401为供试材料，叶面喷施清水（CK）和7.5 g·hm^-2（C₁）、15.0 g·hm^-2（C₂）、30.0 g·hm^-2（C₃）纳米硒，分析不同处理对小麦硒吸收、转运、籽粒硒形态、营养元素、生态风险、膳食硒摄入和产量及其构成因素的影响。结果表明，与CK相比，叶面喷施纳米硒后小麦各组织的硒含量显著提高，籽粒硒含量增加25.5~126.8倍；硒转运系数（TF）发生显著变化，其中旗叶与第1茎节、第2叶与第2茎节、第3叶与第3茎节及第4叶与第4茎节的TF分别降低85.5%~91.3%、64.7%~82.4%、75.0%~75.0%和50.0%~83.3%，穗轴与颖壳、穗轴与籽粒的TF分别增加209.4%~718.8%和111.4%~640.0%。CK的籽粒仅检测出硒代胱氨酸（SeCys）和硒代蛋氨酸（SeMet），SeCys占比较高；C₁、C₂和C₃处理籽粒中新增1种硒形态，为甲基硒代半胱氨酸（MeSeCys），SeMet占比最高。与CK相比，C₁、C₂和C₃处理籽粒的锰、锌、铜和蛋白质含量显著下降，降幅分别为12.7%~15.6%、4.1%~18.2%、6.8%~16.1%和6.9%~22.7%；铁含量显著增加，增幅46.4%~111.1%。C₁处理的生态风险指数（Er）为51.6，最接近Er安全阈值（40.0），成人每日膳食硒摄入量（EDI）为297.2 μg，处于推荐范围（60~400 μg）；CK的Er在安全阈值内，但EDI远低于推荐范围的最低值；C₂、C₃处理的Er和EDI均高于安全/推荐范围。与CK相比，C₁、C₂、C₃处理的产量和千粒重显著提高，增幅分别为3.5%~8.5%和2.8%~4.4%；有效穗数和穗粒数无显著变化。综上，叶面喷施纳米硒可显著增加小麦籽粒硒含量和产量，并通过改善硒形态、占比及其他营养元素含量提高其品质，其中C₁处理（7.5 g·hm^-2）为纳米硒最优喷施浓度。

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。

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。

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。

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。

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。

干旱是影响河西走廊春小麦生长的主要农业气象灾害，准确识别其干旱特征对当地春小麦科学田间管理和防灾减灾非常重要。基于1995-2023年武威气象站逐日气象数据及农业气象试验站春小麦发育时期、土壤相对湿度（R_sm）和产量数据，计算春小麦生育期内有效降水量（P_e）、作物需水量（ET_c）及作物水分亏缺指数（CWDI），并采用回归分析、Spearman相关分析、Mann-kendall（M-K）检测等方法，分析了春小麦水分供需状况及干旱特征。结果表明，1995-2023年河西春小麦生育期ET_c远高于P_e，无灌溉条件下水分供需失衡，拔节—抽穗期水分亏缺峰值达58.7 mm。经干旱频率分析，无灌溉条件下春小麦全生育期旱灾频发，拔节—抽穗期重旱频率高达86%；有灌溉时仅播种—三叶期重旱频率为55%，但实际减产率仅2.7%~9.4%。1995—2023年河西CWDI年际波动显著，无灌溉时春小麦全生育期持续干旱，抽穗—乳熟期CWDI高达85%，并以9.5%·a^-1速率极显著上升（P<0.01），2014-2015年发生突变；灌溉条件下CWDI呈单谷型变化，整体上升速率减缓至1.4%·a^-1，但三叶—拔节期为52.0%·a^-1的显著下降趋势（P<0.05），播种—三叶期CWDI为81%，但冬灌保障了土壤墒情，水分基本满足春小麦生长需求。气候变化加剧了春小麦水分胁迫，在春小麦需水关键期采用滴灌等精准灌溉技术，能够有效缓解气候变化导致的春旱及春末夏初干旱对作物的负面影响，保障春小麦正常生长发育，稳定产量。