“七大农作物育种”重点专项是“十三五”期间生物种业领域的唯一专项，对于夯实和引领育种科技发展方向，保障我国农作物种业安全具有重要意义。油菜是“七大农作物育种”重点专项重要研究对象之一，本文根据油菜遗传育种领域在专项中的布局与实施情况，从优异种质资源挖掘、重要农艺性状基因的克隆和机理解析、育种方法与技术创新、重要新材料和新品种选育、种子繁育与加工技术等五个方面梳理总结油菜遗传育种在“十三五”期间取得的主要研究进展和重大成果以及项目组织实施管理经验，并对未来该领域的研究提出三点对策建议，一是加强顶层设计，做好重大项目系统化布局；二是优化管理制度，完善生物技术育种管理法规体系；三是创新育种产业链，构建科企密切分工合作的种业创新体系。

为进一步挖掘花生高产潜力，示范带动大面积单产提升，自2013年开始山东省农业科学院花生栽培与生理生态创新团队连续组织高产攻关，产量相继突破实收单产11 250 kg/hm²、11 700 kg/hm²、12 000 kg/hm²，其中2023年最高产达到12 982 kg/hm²。本文从栽培技术、气候条件、产量构成等方面分析了高产纪录产生原因，并对投入、产出进行了比较。栽培技术方面，集成应用了单粒精播、全程可控施肥、生物菌剂耦合、三防三促调控的高产栽培技术体系，通过充分发挥单株生产潜力、构建高质量群体来实现高产，为下一步单产突破13 500 kg/hm²提供技术支撑。

为探讨不同密度单粒精播对花生开花动态及结实特性的影响，以普通大花生品种花育25为材料，在行距相同的条件下设置4个处理，包括单粒播分别为株距9 cm、12 cm和15 cm，折合播种密度分别为27.8万株·hm^–2 (S9)、20.8万株·hm^–2 (S12)和16.7万株 hm^–2 (S15) 3个处理，和双粒播27.8万株·hm^–2 (D18，穴距18 cm) 1个处理，研究不同密度单粒精播对花生开花习性、果针形成、荚果发育动态、结实范围及产量的影响。结果表明，与双粒播相比，不同密度单粒播均可不同程度地促进花生早开花、多开花，增加有效果针数，促进荚果发育，低密度条件下，效果最为显著；从群体指标看，20.8万株·hm^–2的单粒精播模式下，花生开花数、有效果针数、结果数最多，荚果体积最大，荚果饱满度高，产量水平最高。不同密度单粒精播改变了花生的结实范围和荚果空间分布，密度降低，结实范围增加，但不同处理荚果干重（95%以上）仍主要分布在半径6.0 cm以内的空间范围内，密度20.8万株·hm^–2（株距12.0 cm）的单粒精播条件下，结实范围与半株距接近，更有利于群体间荚果的均匀分布。

油菜是我国食用植物油的主要来源之一，兼有饲用、菜用、蜜用、观光、盐碱地改良和工业等多种用途。随着基因组测序、基因分型和表型鉴定技术的快速发展和广泛应用，油菜重要育种目标性状相关基因的挖掘与功能研究进展迅速。本文总结了油菜重要性状的功能基因组学研究进展，综述了目前定位及克隆的油菜产量、品质、开花期、株型和抗性等重要农艺性状的关键基因及功能，讨论了其在油菜分子设计育种中的应用价值和利用策略，将为更高效地培育油菜优良品种提供有益参考。

霍霍巴（jojoba, Simmondsia chinensis）是一种特色的油料植物，由于其种子中富含液体蜡酯而受到全世界的关注。霍霍巴种子含油量约占种子干重的60 %，其中液体蜡酯占总油脂的95 %以上。液体蜡酯具有良好的抗氧化、耐高温及高绝缘等特性，在化妆品、医药工业和润滑剂等领域具有广泛的应用价值。前期，本实验室的研究表明霍霍巴种子中脂酰辅酶A还原酶（fatty acyl-CoA reductase, FAR）和蜡酯合酶(wax synthase, WS）是液体蜡酯合成的关键酶，而霍霍巴种子子叶中高表达的WS及极低表达的二酰甘油酰基转移酶（diacylglycerol acyltransferase, DGAT）则是霍霍巴种子可以大量积累液体蜡酯的主要原因。霍霍巴种子中WS主要以C20:1-C22:1的脂肪醇和脂肪酸为底物合成C42- C44的液体蜡酯。高芥酸油菜籽中含有丰富的C22:1，是霍霍巴油异源生物合成的优良受体材料。本文系统讲述了霍霍巴油的研究进展及其应用前景，结合霍霍巴油生物合成途径及WS的底物偏好性，提出利用生物技术在高芥酸油菜籽中合成霍霍巴油的设想，为霍霍巴油的产业发展提供参考。

花生是重要的食用植物油和植物蛋白来源,高产优质抗病是花生新品种选育的主要目标。目前生产上大面积推广的优良品种主要以传统杂交育种技术选育而成，育种周期长、效率低、成本高。分子标记辅助选择可显著提高育种的精准性和效率。高密度的基因型数据是花生产量、品质、抗病性状QTL定位和开发分子标记的基础。2019年我国花生骨干亲本狮头企和伏花生以及美国匍匐型花生品种Tifrunner的基因组序列相继公布，极大推动了花生重要农艺性状的分子标记开发和应用。近年来，花生籽仁油酸含量、脂肪含量等品质性状，根结线虫病、锈病、叶斑病、青枯病等抗病性状，以及荚果、籽仁大小等产量组成性状的分子标记相继被开发。利用分子标记辅助育种，成功选育出了高油酸且高含油量、高油酸且抗病花生新品种或新种质。未来花生分子标记的开发利用需要重视优异野生种质资源的表型精准鉴定，建立高通量表型及基因型检测平台，以及全基因组选择技术策略的应用。

芝麻是我国传统的优质油料作物，也是世界上广泛种植的六大油料作物之一。随着芝麻基因组物理图谱的发布，芝麻生物学研究越来越多，但其起源和驯化还有较大争议。本文综述了栽培芝麻在全球分布的变化与现状、栽培芝麻起源与驯化及其野生近缘种相关研究进展，从历史文献角度论述了我国“芝麻”与“胡麻”名称混淆的原因，推荐了芝麻生物系统分类中科名和属名的中文译名，为深入和科学地认识、研究、利用芝麻及其近缘种提供理论参考。

中长链甘油三酯（medium and long-chain triacylglycerols，MLCT）是一类具有特殊理化性质和营养功能的结构脂质。随着MLCT在食品、医药、保健品、母乳脂等行业中的需求不断增长，酶法制备MLCT的研究也逐渐成为热点。文章对MLCT的酶合成策略，包括对合成途径、脂肪酶种类、催化反应体系和产品分离纯化等方面进行了总结、分析和探讨，以期为MLCT的酶法制备的研究与应用提供参考。

为探明花生品种选育发展变化趋势，对2020-2023年国家登记的587个花生品种的来源分布、选育方式、产量、品质等相关性状进行统计分析。结果表明，587个花生品种主要来自于华北、华南、长江中下游地区，其中山东和河南两省登记数量占总登记数量的53.83%；选育单位主要为科研院所，占比71.72%；品种选育方式以杂交选育为主。花生平均生育期122.0 d，荚果产量4721.5 kg/hm²，籽仁产量3342.9 kg/hm²，百果重200.7 g，百仁重81.0 g，单株饱果数16.8个；花生荚果产量、籽仁产量随登记时间有呈逐年降低趋势。品质方面，油酸含量变异系数最大，为29.91%，含油量变异系数最小，为6.03%；油酸含量≥75%、含油量≥55%、蛋白含量≥28%的品种分别有215、73、55个。聚类分析在欧式距离为12时将花生品种分为3个类群，可分别作为高产、小粒、早熟材料。

为探明不同储藏方式对花生萌发的影响，以高油酸花生品种豫花37号和开农1715、高油花生品种远杂9102和豫花9326为试验材料，选用不同储藏温度和包装方式，研究不同储藏方式对种子发芽能力、氧化程度、内源激素含量的影响。结果表明，花生类型、储藏温度和包装方式均对花生种子的耐储性有显著影响，较高的油酸含量、低温和自封袋储藏条件，可有效减缓种子氧化进程，维持种子内源激素含量在相对较高水平，从而保证种子活力及发芽能力。相较常温储藏，低温储藏可较好地保持种子活力，低温储藏39个月后，四品种平均发芽率在82%以上，而常温储藏四品种平均发芽率不足32%；包装方式以自封袋优于塑料袋优于网袋，低温储藏39月后，自封袋、塑料袋、网袋发芽率分别保持在85%、83%、80%左右，常温储藏39月后，自封袋、塑料袋、网袋发芽率仅38%、33%、24%左右；高油酸花生品种比普通花生品种更耐储藏，储藏39个月后，两高油酸品种的平均发芽率可保持75%以上，而两普通花生品种的平均发芽率则不足40%。就花生类型而言，高油酸花生的耐储性要优于普通花生，且如果降低环境温度，增加包装的密封程度，还可在一定程度上提高种子的储藏后的活性。

为深入探究大豆遗传改良过程中植株耐密性的动态变化，本研究选取了1940s-2020s育成的50个大豆品种为试验材料，分别设置了常规密度（20万株·hm^-2）与高密度（30万株·hm^-2），综合分析1940s、1950s-1960s、1970s-1980s、1990s-2000s和2010s-2020s大豆品种在不同密度下光合特性、茎秆抗倒能力、产量及产量构成的变化特征。结果表明：常规密度下，新改良品种（1990s-2000s和2010s-2020s）的光合特性、茎秆抗倒伏能力、产量及产量构成均高于早期品种（1940s、1950s-1960s和1970s-1980s）。而高密度下，新改良品种在生育后期的净光合速率较常规密度仅降低了3.25%和1.34%，叶面积指数显著（P < 0.05）提高了8.02%和8.56%，与早期品种相比，光合能力衰减速度慢，持绿性强；同时，新改良品种的倒伏评分较常规密度增加20.59%和15.38%，且其株高和重心高度的增幅，茎粗和抗折力的降幅均小于早期品种，植株稳定性增强。此外，高密下新改良品种的产量较常规密度显著（P < 0.05）增加，增幅为4.23%和4.53%，单株粒数和百粒重相对稳定，仅降低了12.37%、7.87%和2.87%、2.89%。主成分分析结果表明，随着育种进程的推进，新改良品种可在高密度下构建较大的叶面积指数，增强其功能叶的持绿性且保持较高的净光合速率，并增强茎秆抗倒伏能力，充分保证了植株在生育后期籽粒灌浆稳定的生理状态，为大豆品种获取高产奠定了坚实的基础。因此，高密度下，新改良品种具有较好的耐密特性，其功能叶片持绿性强，光合作用能力较高且持续时间较长，光合产物积累较多，植株稳定性增强，倒伏现象减少，群体结构更趋于合理，从而保持较高的单株粒数和相对稳定的百粒重，显著提高了产量。

叶绿体相关突变体是研究光合作用、叶绿素生物合成、叶绿体结构发育等生理途径的优良遗传资源，同时作为标记性状在育种中具有一定的应用价值。本课题组发现一个来自恢复系轮回选择群体的子叶黄化致死突变体ytl（yellowing to lethal），突变体发芽出土后子叶一直处于黄化状态，播种9~15天后死亡，前期的研究将一个控制子叶黄化致死性状的位点定位到C09染色体上。表型观测显示，出苗7天后突变体与野生型相比株高与根长存在显著差异，明显偏短。遗传分析表明，该突变体由两对隐性核基因控制。利用单位点分离群体将BnaC02.YTL定位到对应ZS11参考基因组418 kb的物理区间内，结合定量分析与基因序列比对，BnaC02G0055700ZS作为候选基因的可能性较大。本研究为进一步精细定位基因BnaC02.YTL及后续突变体的功能研究奠定了基础。

油菜是我国第一大油料作物，系统梳理我国油菜秸秆资源情况和利用现状对于延长油菜产业链条具有重要指导意义。本文基于农业农村部全国秸秆资源台账数据库及文献资料，对我国油菜秸秆资源底数和利用现状进行系统分析，在此基础上提出未来发展建议。结果显示，2021年，全国油菜秸秆产生量为2914.7万吨（未统计港澳台），可收集量为2368.4万吨，仅次于玉米、水稻和小麦三大粮食作物秸秆资源量。油菜秸秆肥料化利用占绝对比重（63.9%），且以直接还田利用为主（51.4%），饲料化和燃料化利用潜力巨大，基料化和原料化利用占比较低。未来，油菜秸秆需要加强还田和饲料化利用关键科技与装备支撑，并注重政策体系建设，提升产业化发展水平。

为明确长江中游南部地区影响油菜产量的关键气象因子，提高油菜育种效率，本文以长江中游2018-2020三年试验点的气象数据及参加国家冬油菜品种试验的106个油菜品种为基础数据进行分析。结果表明：相同油菜品种栽培条件下，南部地区的单产为2307.15 kg/hm²，比北部偏低25.28%，其中千粒重、每角粒数、有效分枝数和菌核病病情指数差异最大，分别降低16.09%、4.43%、9.19%和27.84%。通径分析表明南部地区油菜品种产量构成与北部显著不同，南部地区对小区产量直接作用大小依次为有效分枝数（0.2538）>千粒重（0.2887）>每角粒数（0.1469）>菌核病病情指数（-0.3981），北部地区对小区产量直接作用大小依次为全生育期（0.5798）>单株有效角果数（0.2128）>每角粒数（0.1624）>千粒重（-0.1630）。气象因子与产量回归分析表明，南部地区油菜产量与11月平均温度显著负相关，1月和3月昼夜温差显著正相关，11月和12月最低温显著负相关，2月和4月最低温极显著正相关，2月和4月降雨量显著负相关。从整个生育期看，长江中游南部地区主要影响油菜产量气象因子为昼夜温差、最低温度和降雨量。育种策略中，南部地区除了选育耐高温性和耐渍涝的油菜品种外，还应加强对千粒重、有效分枝数、每角粒数的选择，为进一步提高南部地区油菜单产提供理论依据。

本研究旨在批量开展花生杂交组配，为高效培育高产花生新品种提供理论指导。利用多年多点百果重和单株生产力的表型数据和深度为10×的重测序数据对220份花生种质进行全基因组选择分析。结果表明，表型数据符合正态分布，基因组数据质控后获得527 469个高质量SNP（single nucleotide polymorphism）位点；基于表型数据，利用GBLUP（genomic best linear unbiased prediction）模型计算单株生产力和百果重的估计育种值；对估计育种值进行标准化，分别赋予70%和30%的权重，获得花生种质个体的综合育种值；综合育种值排名前20的材料共有190个组合，计算两两间的组合综合育种值；基于基因组数据，利用G矩阵计算两两材料间的亲缘关系系数；将组合综合育种值和亲缘关系系数进行标准化，分别赋予80%和20%的权重，计算组配综合得分；根据组配综合得分的排名直接选择亲本配制组合。综上所述，由开农30×开选016组合产生的种质材料适合作高产亲本，利用全基因组选择可高效、准确计算组合间排名，批量选择亲本组合，快速提高育种效率。

为了提升棉花和花生产量，开展棉花-花生轮作模式研究，分析轮作模式下土壤根系微生物的群落结构与功能。以棉花连作、花生连作、棉花花生轮作、花生棉花轮作和休耕为研究对象，探明轮作后作物根际土壤微生物群落结构变化，利用16S rRNA基因高通量测序技术分析根系细菌群落结构与功能。结果发现：轮作提高了根系细菌群落的多样性；土壤样本中共获得5 009 952个有效序列，休耕模式下OTU（operational taxonomic units）含量最多。在轮作种植模式中变形菌门、酸杆菌门和放线菌门为优势菌门；其次轮作模式增加了厚壁菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门的丰富度。根据功能不同，将菌群共划分为8类，轮作出现较多微生物基因遗传相关的功能类群，整体以代谢相关的类群居多，与人类和植物病原菌的功能蛋白组富集明显。由此得出，棉花，花生轮作能够提高微生物丰富度，增加多样性，改变土壤微生物群落结构，促进作物根系对营养物质的吸收，提高作物产量。

FRIZZY PANICLE（ FZP）基因编码AP2/ERF类型的转录因子，在模式植物拟南芥中参与株型（分枝）调控，是植物株型改良的重要靶基因。本研究首次针对油菜中的同源基因 BnaFZP开展了功能研究。通过基因克隆和生物信息学分析，发现 BnaFZP在甘蓝型油菜基因组中有六个同源拷贝，它们均只有一个外显子，且在N端含有一个AP2保守结构域。组织表达特异性分析发现， BnaFZP在各个组织中的表达量都较低，其中根、花瓣和角果中的表达量相对较高。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术技术和农杆菌介导的遗传转化方法，成功创制出 BnaFZP基因不同拷贝发生编辑的48个T₀植株。这些定点突变可以稳定遗传，并在后代筛选得到非转基因的编辑单株。对T₁突变体进行表型观察发现， BnaFZP的 BnaA02g35090D/ BnaC02g08170D纯合双突变体和 BnaC03g09100D/ BnaA02g35090D/ BnaC02g08170D纯合三突变体均表现出明显的多分枝表型，表明 BnaFZP参与油菜分枝和株型调控。该研究为甘蓝型油菜株型与分枝调控的分子机理研究与株型改良提供了重要研究材料。

为实现大豆高通量基因分型和分子标记辅助选择（MAS），根据大豆中已报道的重要性状基因功能位点，开发了22个KASP标记，分别对应大豆结荚习性（Dt1基因）、多粒荚（Ln基因）、炸荚（Pdh1基因）、籽粒大小（GmSSS1、GmST05基因）、开花期（J，GmPRR3a，GmPRR3b，GmFUL2a，GmLHY1a，GmLHY1b，GmSOC1a，E4基因）、蛋白和油分含量（GmSWEET39基因）、胡萝卜素含量（GmCCD4基因）、磷利用效率（GmPHF1基因）、氮利用效率（GmGLP20.4基因）、根瘤共生兼容性（Rj2基因）和细胞分裂素合成（GmCXK7-1基因）等性状和基因。对标记的分型鉴定表明，除e4-sore大片段标记不能区分杂合样本外，其余21个标记均能对杂合和两种纯合基因型进行准确分型。结合表型信息对多粒荚、叶形和结荚习性标记的表型选择效率进行了评估，结果表明多粒荚Ln基因分子标记对表型的选择效率为84.0%，对叶形的选择效率为94.8%，结荚习性Dt1基因分子标记对表型的选择效率为87.4%，显示出较高的预测准确性。本实验开发的22个功能标记可对基因型进行准确分型，在大豆分子标记辅助选择中具有重要利用价值。

针对目前花生连作导致花生减产的问题，设计研制了土层置换式深翻犁。重点对土层置换式深翻犁的翻转机构进行机械设计和运动分析，对犁体曲面进行了理论分析和受力分析。为验证土层置换式深翻犁的作业性能，以犁铧安装角、耕宽、作业速度为试验因素，以耕深变异系数、植被残茬覆盖率和翻垡率为性能评价指标，进行三因素二次旋转正交组合田间预试验，得到各因素的响应曲面模型，分析了各因素对性能的影响，并以耕深变异系数最低、植被残茬覆盖率最高和翻垡率最高为目标对各因素进行优化。最优结果为：犁铧安装角为25.58°、耕宽为526.01 mm、作业速度为5.82 km/h时，耕深变异系数为3.35%、植被残差覆盖率为93.95%、翻垡率为94.39%。以最优结果为基础，对作业速度设置5个梯度进行田间验证试验。验证试验结果表明，当土层置换式深翻犁以最优犁铧安装角、耕宽作业时，各个速度梯度下耕深变异系数均小于4%、残茬覆盖率均大于90%、翻垡率均大于90%，满足翻转犁作业质量要求。连续两年应用土层置换式深翻犁对连作花生地进行增产效果试验，试验结果表明，2022年花生产量比对照组增产21.2%，2023年增产16.9%，增产效果显著。本研究可为连作花生大面积单产提升提供技术支持。

为探究小麦-玉米||花生周年轮作模式对植株碳积累量、土壤理化性质、土壤有机碳储量的影响，通过大田试验研究了周年植株碳积累、土壤容重、土壤团聚体、0~100 cm土壤含水量、土壤有机碳变化特征。设置5种种植方式，小麦-单作花生（W-P）、小麦-单作玉米(W-M)、小麦-玉米||花生（行比3∶4，W-M||P1）、小麦-玉米||花生（行比3∶6，W-M||P2）、小麦-玉米||花生（行比6∶8，W-M||P3）。结果表明：间作模式下，2018-2019年花生、玉米植株碳积累显著低于单作处理，但间作模式的碳当量比均大于1，其中以M||P2处理最大。与玉米茬小麦（W-M）相比，间作茬（W-M||P）、花生茬（W-P）小麦植株碳累积量增加了487.09~1148.08 kg/hm²。间作茬口降低冬小麦季0~10 cm土层土壤容重，提高冬小麦季深层土壤小颗粒团聚体（0.25~2 mm）和冬小麦季表层土壤微团聚体（<0.25 mm）的比例。三种间作模式中，M||P2水分利用效率显著高于M||P1和M||P3，分别提高3.22%、8.29%。间作茬口增加冬小麦季0~60 cm土层中各粒级团聚体有机碳含量，同时增加小麦茬0~60 cm土层的土壤有机碳含量和储量,其中W-M||P2的有机碳储量与W-M和W-P相比分别增加2.55%和4.05%。总之，小麦-玉米||花生周年轮作模式降低了表层土壤容重，改善了深层土壤小团聚体和表层微团聚体结构，提高了作物植株碳积累量和水分利用效率，增加了0~60 cm土层土壤有机碳储量。