本研究基于小麦Wheat55K SNP芯片鉴定到两个主效且稳定表达的小穗数QTL。其中，QSns.sau-2SY-2D.1在之前的研究中已经被报道，而本研究中新鉴定到一个QTL（QSns.sau-2SY-7A），我们对其进行了深入分析。QSns.sau-2SY-7A的LOD值较高，介于4.46至16.00之间，解释10.21-40.78％的表型变异。QSns.sau-2SY-7A位于染色体臂7AL上4.75-cM的区间，侧翼标记为AX-110518554和AX-110094527。我们对两个主效QTL的贡献和相互作用进行了深入的分析和讨论。我们进一步开发一个与QSns.sau-2SY-7A紧密连锁的KASP标记，在一个F_2:3群体和一个包含101个小麦高代育种品系的自然群体中对该QTL的效应进行了验证。此外，在QSns.sau-2SY-7A定位区间中，预测到一个水稻中报道的调控小穗数的同源基因WAPO1，结合前人报道，该基因很有可能是该位点的候选基因。综上所述，本研究系统揭示了被广泛用于育种亲本的品系‘20828’的多小穗数遗传基础，并开发获得紧密连锁标记，有助于后续主效QTL的精细定位和育种利用。

本研究以扬麦18为背景构建的四种不同Glu-A1、Glu-D1位点缺失近等基因系为材料，观察了蛋白体发育的形态学特征、测定了蛋白组分和面团特性指标。结果表明，HMW-GS亚基缺失造成了蛋白体发育进程延迟。花后10天开始，HMW-GS缺失系表现为蛋白体发育延迟、体积增长减缓，随着花后时间增加差异减小；至花后25天(胚乳发育中后期)，四种近等基因系蛋白体发育状况已无明显差异。与野生型和Glu-A1位点缺失类型相比，Glu-D1位点缺失和Glu-A1、Glu-D1双缺失类型的高/低分子量谷蛋白比值、谷蛋白大聚合体含量、揉混仪参数以及拉伸仪参数降低，醇溶蛋白/谷蛋白比例升高；Glu-D1位点缺失后面团强度和延展性显著降低。本研究全面分析了HMW-GS缺失影响蛋白体发育、蛋白性状和面团特性的效应，为Glu-D1位点缺失种质在弱筋小麦品质改良中的应用提供了理论支撑，并提供了改良饼干、蛋糕、南方馒头和酿酒等原料弱筋小麦品质的新途径。

在至少3个环境下 (除Std7为2个环境外)，对7份只表达Glu-D1等位变异的人工合成小麦(2n=6x=42，AABBDD, 本研究简称为SHWSD) 及弱筋小麦对照川农16(CN16)的面团强度和面筋蛋白含量[包括高分子量谷蛋白(HMW-GS), 低分子量谷蛋白, (LMW-GS)和醇溶蛋白]及其比例等主要品质参数进行了测定与比较。在不同环境下，SHWSD的Zeleny沉降值(ZSV)、面团形成时间(DDT)、稳定时间(DST)和粉质质量指数(FQN)基本表现一致，分别为8.00-17.67 ml、0.57-1.50 min、0.73-1.80 min和9.50-27.00。SHWSD的ZSV、DDT、DST和FQN等品质参数均小于对照CN16，说明SHWSD的面团强度比对照CN16更弱。虽然SHWSD的面筋指数低于CN16，但在所有环境中，其干、湿面筋含量均-20.31%)均高于CN16。与对照CN16比较，SHWSD在高分子量谷蛋白基因表达减少的情况下，高分子量谷蛋白含量急剧下降，但LMW-GS、醇溶蛋白和总谷蛋白含量均同时增加。此外，SHWSD具有比对照CN16更高的LMW-GS/谷蛋白和醇溶蛋白/谷蛋白比例，更低的HMW-GS/谷蛋白比例。这些结果为SHWSD在弱筋小麦育种中的应用提供了必要的信息。

小麦（Triticum aestivum L.）是世界上最重要的粮食作物之一。生长素在调节植物生长发育中起关键作用。迄今为止，在小麦中几乎没有生长素相关基因被遗传证明参与小麦株型的调控。在这项研究中，我们克隆了小麦中生长素相关基因TaIAA15s，水稻中的异位表达TaIAA15-3B基因降低了水稻的株高，增加了叶夹角。小麦多样性群体相关性分析表明，TaIAA15-3B基因与小麦的株高（Ph），穗长（SL）和千粒重（TGW）相关；TaIAA15-3B的Hap-II单倍型是优异等位基因，在现代育种TaIAA15-3B的Hap-II单倍型被选择。这项研究揭示了生长素信号传导在小麦植物结构以及产量相关性状上的作用。

本文研究了TaPYL4在中国小麦种质中的单元型分布及其遗传效应。通过克隆小麦TaPYL4的A、B、D基因组序列并分析差异信息，表明TaPYL4-2A在启动子区含有3种单元型，TaPYL4-2B和TaPYL4-2D含有2种单元型。利用262份中国小麦微核心种质和239份山西省小麦品种(系)进行候选基因关联分析，结果表明：TaPYL4-2A与株高和抗旱系数（DTC）显著相关，PYL4-2A-Hap2是降低株高、增加DTC的优异单元型；TaPYL4-2B与穗粒数显著相关，PYL4-2B-Hap1是增加穗粒数的优异单元型，在育种过程中受到人工选择。

蔗糖非发酵相关蛋白激酶2（SnRK2）是植物特有的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其能够应对大量不利的环境刺激。之前研究报道了小麦TaSnRK2.4响应非生物逆境胁迫，提高了转基因拟南芥的多重抗性。本研究将揭示TaSnRK2.4的抗逆机理并发掘新的功能。TaSnRK2.4s分别被定位于3A、3B和3D染色体，这3种基因组序列均被克隆。多态性检测结果表明，TaSnRK2.4-3A和TaSnRK2.4-3B分别有1处和13处变异位点，TaSnRK2.4-3D未发现变异位点。基于其中3处变异位点，开发了标记2.4AM1、2.4BM1和2.4BM2。关联分析结果表明，TaSnRK2.4-3A和TaSnRK2.4-3B均与千粒重显著关联，其中SNP3A-T和SNP3B-C是高千粒重的优异等位变异。酵母双杂交和荧光素酶互补成像试验表明，TaSnRK2.4和逆境响应蛋白TaLTP3互作，进而得出TaSnRK2.4通过激活TaLTP3参与抗逆。我们的研究显示了TaSnRK2.4在增产抗逆方面具有巨大潜力。

苗期根系的氮素吸收与利用效率是决定植株生长发育及产量收益的关键因素，研究氮肥调控下小麦苗期根系生物量及其相关形态学的遗传调控对培育高产稳产小麦品种具有重要意义。本研究利用扬麦16/中麦895构建的DH群体，分别在硝酸钙浓度为0 mmol L⁻¹（空白对照）、0.05 mmol L⁻¹（低氮）、2.0 mmol L⁻¹（高氮）3个梯度下进行液体培养，对4个根系生物量相关性状和5个根系结构性状进行基因定位，及连锁标记遗传转化研究。结果表明，不同氮肥处理与基因型间存在显著差异，根系生物量相关性状与结构性状间呈显著正相关，范围在0.20-0.98。基于全基因组660K SNP高密度遗传图谱，共定位到51个调控根系性状QTL，主要分布在12个根系性状调控基因富集区。并发掘出12个受氮肥调控影响的根系性状新基因，包括1AL染色体上携带受0氮调控的1个基因、1DS携带受高氮调控2个、4BL携带受高氮和低氮调控5个、7DS和7DL分别携带受低氮调控的3个和1个基因。4DS染色体上与Rht-D1 基因临近区域携带有控制根系性状且遗传表现稳定的基因QRRS.caas-4DS，解释表型变异为13.1%。12个根系性状基因富集区包括28个QTL位点，其中6BL和7BL染色体上的两个富集区C10和C11较为重要，主要控制根系干重、根表面积和幼苗干重等性状，连锁标记AX-109558906-6B和AX-95025477-7B已转化成育种可用的KASP标记。本研究发掘的QTL位点、QTL富集区及开发的KASP标记将有助于小麦育种工作中的苗期根系性状遗传改良。

斑点叶（spl）突变体属于一种植物类病斑突变体。我们通过甲基磺酸乙酯（EMS）诱变小麦栽培品种国麦301，获得了一些类病斑突变体，其中一种因其叶片上有白色条纹而被命名为白色条纹叶（wsl）突变体。本文报告这个新的小麦突变体wsl的遗传和基因定位。在整个生育期，突变体wsl的叶片上均有白色条纹出现。随着植株的生长，白色条纹加重，坏死斑面积增大。突变体wsl在拔节前长势较弱，拔节过后长势逐渐恢复。突变体wsl旗叶的长和宽、单株有效穗数和千粒重均显著低于其野生型亲本国麦301。遗传分析表明，wsl的白色条纹性状受１对隐性核基因控制，命名为wsl。利用两个F2群体（wsl×中国春和wsl×济麦22），通过SSR分子标记连锁分析，将wsl基因定位在小麦6BS染色体臂上。在wsl×中国春杂交分离群体中，筛选到4个与wsl基因连锁的标记，Xgpw1079-Xwmc104-Xgwm508-wsl-Xgpw7651，遗传距离分别为7.1, 5.2, 8.7和4.4 cM。在wsl×济麦22杂交分离群体中，筛选到3个与wsl基因连锁的标记，Xgwm508-Xwmc494-Xgwm518-wsl，遗传距离分别为3.5, 1.6和8.2 cM。参考中国春基因组序列，wsl位于6BS染色体88 Mb （Xgwm518）~ 179 Mb （Xgpw7651）之间的91 Mb物理区间内。突变体wsl是研究小麦叶片发育分子机制的重要新种质。

为了阐明海河平原冬小麦春季限制灌溉的最佳时期及其对旗叶衰老和产量形成的影响，2016年至2019年，研究组在河北农业大学辛集试验站进行了不同灌溉模式的田间试验，试验包括两种灌溉模式：对照（CK，分别在3叶展开期和开花期浇水）和单一限制灌溉（SRI），后者又包括3叶展开期（3LI）、4叶展开期（4LI）、5叶展开期（5LI）和6叶展开期（6LI）灌溉。结果表明：（1）与对照相比，4LI处理组在一定程度上衰老进程（用绿叶面积表示）提前，而5LI和6LI处理组之间的差异不显著，衰老发生明显晚于3LI处理组；（2）与其他SRI处理组相比，4LI处理组的GLA值和光合速率分别提高了14.82%和20.1%。旗叶显微结构分析还表明，干旱胁迫下3LI和6LI处理组的叶肉细胞和叶绿体排列不规则，但这种胁迫对4LI和5LI处理组的微观结构的负面影响很小；（3）春季延迟灌溉在籽粒灌浆前期可显著增加超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性，随后酶的活性逐渐降低。在4个SRI处理组中，4LI处理组的总酶活性最高，4LI和5LI处理组的旗叶MDA含量平均比3LI和6LI处理组的MDA含量低14.5%；（4） 可溶性糖（SS）和脯氨酸（Pro）含量以4LI处理组最高，但低于CK组。4LI和5LI处理组的ABA激素含量低于3LI和6LI处理组，说明4LI和5LI处理组遭受的干旱胁迫程度较小；（5）在两个生长季，4LI处理组的单位面积穗数较多（比5LI和6LI处理组高13.4%），且千粒重最高（比其他三种SRI处理组高6.0%）。因此，4LI处理组的冬小麦产量在四个SRI处理组中最高。综合分析，建议4LI处理组（即在春季4叶期进行一次灌水）能有效延缓旗叶衰老进程，并使冬小麦保持相对较高的产量。

下节间直径（UID）是与小麦穗部发育和丰产性相关的重要形态性状。而我们对其遗传基础的了解知之甚少。本文在5个小麦重组自交系（RIL）群体中利用高密度遗传图谱鉴定了控制UID的数量性状位点（QTL）。在5个RIL群体中共检测到25个UID QTL，分别位于1A、1D（3个QTL）、2B（2）、2D（3）、3B、3D、4A、4B（3）、4D、5A（5）、5B（2）、6B、7D染色体上。其中，5个主效且稳定的QTL：QUid.sau-2CN-1D.1、QUid.sau-2SY-1D、QUid.sau-QZ-2D、QUid.sau-SC-3D和QUid.sau-AS-4B分别在5个RIL群体的多个环境中检测到。QUid.sau-2CN-1D、QUid.sau-2SY-1D与QUid.sau-SC-3D 为三个新的UID 位点。我们进一步开发了与主效QTL紧密连锁的竞争性等位基因特异性PCR（KASP）标记，用于构建近等基因系（NILs）。此外，我们还在主效QTL的物理区间内预测了候选基因，这些候选基因大多与植物发育和水分运输有关。以中国春为参考基因组，我们对定位到的主效QTL的物理区间进行了比较，结果表明，QUid.sau-2CN-1D.1和QUid.sau-2SY-1D可能是等位基因，进一步证实了它们的真实性和有效性。本文也对UID与其他农艺性状的相关关系及UID的大小进行了讨论。总体而言，我们的研究结果剖析了小麦UID的潜在遗传基础，为这些QTL的进一步精细定位和图位克隆奠定了基础。

小麦全蚀病 (Take-all) 是一种具有毁灭性的土传病害，培育抗病材料是控制该病害的重要途径之一。华山新麦草 (Psathyrostachys huashanica Keng) 是小麦品种改良的重要遗传资源，特别是小麦全蚀病稀缺的抗性资源。在本研究中，相比感病亲本7182，小麦-华山新麦草渗入系H148的全蚀病抗性得到了显著性提升。为了明确H148抗病性的遗传机制，我们构建了H148和西农585的F₂遗传分离群体，且利用植物数量遗传体系“主基因+多基因”混合遗传模型分离分析法对其研究发现，H148的全蚀病抗性受到两对主效基因的共同控制，这两对主效基因存在一定的加性、显性和上位性效应。同时，结合集群分离分析法 (Bulked Segregant Analysis, BSA) 和小麦660K基因芯片筛选出与抗病相关的外源特异性SNP，主要分布于小麦2A染色体。根据特异性SNP开发竞争性等位基因特异性PCR (Kompetitive allele specific PCR, KASP) 分子标记，对F₂群体进行基因分型，最终在2A染色体的68.8-70.1Mb区间内定位到一个主效的QTL。该目标区间在小麦参考基因组序列上存在62个候选基因，经基因功能注释显示，两个可编码蛋白的基因与系统性提升植物根系抗性相关，被预测可能参与了小麦对全蚀病的抗病反应。总之，小麦-华山新麦草渗入系H148的选育以及抗病QTL的定位，以期为小麦抗全蚀病分子辅助育种和抗病基因的精细定位提供一定的参考信息。

随着杂交小麦的应用面积逐渐增加，倒伏正在成为其获得高产的主要限制因素之一。然而，关于茎秆相关性状的配合力及其与抗倒伏杂种优势形成的研究较少。本研究，按照不完全双列杂交设计（NCII），以茎秆相关性状显著差异的3个不育系（母本）和8个恢复系（父本）为试验材料，配置24个杂交组合。对基部第二节间长度、基部第二节间抗折力等茎秆相关的8个性状开展主成分分析（PCA）、配合力分析及杂种优势分析。PCA结果表明，8个变量可被提取为两个主要因子，分别为正相关因子（因子1）和负相关因子（因子2），分别解释总变异的52.3％和33.2％。PCA和指标权重分析表明，因子1相关性状在抗倒伏优势形成中起主要作用，研究还表明，茎秆相关性状的遗传以加性效应为主。以恢复系R1，R4，R6及R7与不育系M3配置组合可获得具有较高抗倒伏能力的杂交组合，与其因子2相关性状具有较低的一般配合力效应（GCA），及因子1相关性状具有较高的GCA密切相关。杂种优势分析表明，因子1相关性状（除基部第二节间壁厚外）的GCA或特殊配合力效应（SCA）与抗倒伏杂种优势呈正相关关系。一般而言，抗倒伏杂种优势与不育系因子1相关性状GCA的相关系数显著高于其与恢复系的，此外，不育系因子1相关性状具有更高的方差值，表明，在配置杂交组合时应特别关注不育系因子1相关性状的选择。遗传分析表明，基部第二节间直径和重心高度的狭义遗传力明显低于其他性状（<60％），表明，在亲本选育时这两个性状适合在高世代进行选择。这些发现可为亲本选育和抗倒伏杂种优势的利用提供理论依据。

小麦是世界上主要的粮食作物之一。为满足日益增长的人口对小麦的需求的增长，实现小麦等作物的产量最大化，挖掘并阐明增产基因的功能为基因工程育种提供基础显得尤为重要。来自玉米的bHLH转录因子ABP7参与调控籽粒发育，本文通过转基因小麦，研究了ABP7对小麦产量相关性状的影响。分子鉴定结果表明，HB123 和 HB287转基因系基因组中存在多拷贝ABP7基因插入，并且其具有较高表达量，而转基因系QB205为单拷贝插入同时其表达量与野生型材料无显著差异。田间试验表型分析表明，HB123 和 HB287转基因系的穗粒数、穗粒重、千粒重、粒长和粒宽等籽粒产量相关性状以及小区产量都得到了提高，而QB205并没有在这些性状上与野生型表现出差异。此外，HB123 和 HB287转基因系的旗叶中的总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b及总可溶性糖的含量相比于野生型材料都显著提高。总之，ABP7能够正向调控转基因小麦的籽粒相关性状并提高小区产量，可用于小麦增产育种。

前人研究已经揭示出水稻和拟南芥中 miR164家族和mir164靶向的转录因子基因在发育过程和胁迫应答中扮演着多种角色。我们在小麦中发现的9个tae-miR164遗传位点(tae-mir164a to i)能生成两个miR164成熟序列，它们通过切割各自靶标mRNA的方式使新鉴定的靶基因TaNACs (TaNAC1, TaNAC7, TaNAC11, and TaNAC14)下调表达。小麦tae-miR164或其调控靶基因TaNAC14过表达表明，miR164-TaNAC14模块对小麦幼苗的根系生长发育和非生物胁迫 (干旱和盐碱)耐性有显著影响，TaNAC14促进小麦幼苗根系生长发育，增强耐旱性；而miR164通过下调TaNAC14的表达抑制小麦幼苗根系发育，降低耐旱性和耐盐性。我们研究发现的miR164-TaNAC14模块以及其它tae-miR164调控靶基因，为抗旱小麦育种提供了新的遗传资源。

小伞山羊草二倍体 (Ae. umbellulata, 2n=2x=14, UU) 是对普通小麦遗传改良具有潜在利用价值的小麦近缘植物。本研究报道了46份小伞山羊草的条锈病抗性、抽穗期、微量元素铁、锌含量以及“面筋蛋白”含量的调查结果。在四个环境下，42份小伞山羊草表现抗小麦条锈病，4份感条锈病。小伞山羊草的平均抽穗期 (180.9天) 显著晚于3个普通小麦对照 (137.0天)，但1份材料PI226500除外，为138.9天。小伞山羊草材料间的铁、锌含量有广泛的变异，变幅分别为69.74–348.09 mg/Kg和49.83–101.65 mg/Kg。PI 542362, PI 542363和PI 5543993份这3份材料的铁、锌含量高于其他小伞山羊草，分别为230.96–348.09 mg/Kg和92.46–101.65 mg/Kg。小伞山羊草的铁含量与顶芒山羊草 (Ae. comosa, 2n = 2x =14, MM) 和尾状山羊草 (Ae. markgrafii, 2n = 2x =14, CC) 的相当，但高于节节麦 (Ae. tauschii, 2n = 2x =14, DD) 和普通小麦对照。小伞山羊草的锌含量高于节节麦、顶芒山羊草和普通小麦对照，但低于尾状山羊草。用高效液相色谱分析了小伞山羊草以及作为对照的其他山羊草二倍体的面筋蛋白含量。与其他物种相比较，小伞山羊草具有独特的洗脱峰，如41-42分钟的低分子量谷蛋白以及大约57分钟时的γ-醇溶蛋白。在所研究的物种中，小伞山羊草的γ-醇溶蛋白含量是最高的 (小伞山羊草vs. 其他物种，平均含量: 72.11%% vs. 49.37%，变异幅度 55.33–86.99% vs. 29.60–67.91%)。这些研究结果表明，小山羊草在这些性状上有很大遗传变异，是可供用于普通小麦相关性状遗传改良利用的潜在基因库。

从野生近缘种中发掘新的高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）是改良小麦加工品质的有效途径。本研究旨在鉴定一份小麦-粘果山羊草渐渗系N124的染色体组成，并评价其对小麦品质相关性状的影响。荧光原位杂交（FISH）核型分析表明，N124是一个1U^k(1A)二体代换系。十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）和反相高效液相色谱（RP-HPLC）发现N124表达了两个源自粘果山羊草的HMW-GS。PacBio RNA测序和系统发育分析证实了这两个HMW-GS分别为U^kx和U^ky。与其小麦亲本相比，N124除穗粒数较少外，无明显农艺性状缺陷，同时多项主要品质指标均有提高，表明N124可作为小麦品质改良的桥梁材料加以利用。

发掘稳定的数量性状位点（Quantitative trait loci，QTL），并开发其紧密连锁分子标记，是进一步提高小麦产量的重要途径。本研究以中麦578/济麦22重组自交系（Recombinant inbreed lines，RIL）群体262个家系为材料，通过调查两年五个环境千粒重、粒长、粒宽、平均灌浆速率、穗粒数和株高共六个产量相关性状，利用50K SNP芯片基因型分析数据，构建了含有1501个bin标记的遗传连锁图谱，图谱总长度2384.95 cM。利用完备区间作图法，在1D（2）、2A（9）、2B（6）、2D、3A（2）、3B（2）、4A（5）、4D、5B（8）、5D（2）、7A（7）、7B（3）和7D（5）染色体上共定位到53个产量相关QTL，可解释表型变异的2.7–25.5%，其中23个QTL可在3个以上环境定位到，表现稳定；QKl.caas-2A.1、QKl.caas-7D、QKw.caas-7D、QGfr.caas-2B.1、QGfr.caas-4A、QGfr.caas-7A和QPh.caas-2A.1等7个QTL可能是新的位点。定位到的一因多效QTL共形成六个富集区段（R1–R6），分别包含2–6个QTL，位于2A、2B、4A、5B、7A和7D染色体；TaSus2-2B和WAPO-A1分别是位于2B和7A染色体上一因多效QTL的候选基因。7D染色体上的QTL富集区段内含有4个稳定QTL，分别控制千粒重、粒长、粒宽和株高，利用与其紧密连锁的侧翼标记，开发了KASP标记，在自然群体中对其效应进行了验证。本研究结果为小麦的高产育种和中麦578的进一步改良提供了基因和分子标记。

华山新麦草(2n=2x=14, NsNs)因具有诸多优异的农艺性状被认为是对普通小麦品种改良而言具有重要价值的野生近缘种。然而，尽管多个小麦-华山新麦草衍生后代的创制为优异性状的转移提供了种质资源基础，但小麦背景中华山新麦草染色体鉴定方法的滞后限制了对这些衍生后代的研究。本研究开发了三条高效非变性荧光原位杂交（ND-FISH）探针，其中HS-TZ3和HS-TZ4能特异性地结合华山新麦草染色体端粒区域，HS-TZ5可以和染色体着丝粒区域结合。华山新麦草染色体的FISH核型图和模式图被分别构建，以便于区分衍生系中所导入华山新麦草染色体的同源群归属。具体而言，染色体1Ns和2Ns在短臂和长臂上有相反的荧光信号，3Ns、4Ns和7Ns有叠加的双色荧光信号，5Ns和6Ns仅在短臂有荧光信号，7Ns在长臂的中间区域也有荧光信号。此外，评估了在不同组合方式下利用低密度单核苷酸多态性(SNP)芯片鉴定外源导入系的效果。结果表明最佳的模式是统计分析每条染色体上SNP位点的纯合率，15K SNP芯片可以广泛应用于附加系、代换系和易位系的鉴定，而40K SNP芯片在小麦和外源染色体易位区段的鉴定中最准确。本研究提供了基于ND-FISH和SNP芯片识别小麦背景中华山新麦草染色体同源群归属的简便方法，对于小麦-华山新麦草衍生系的高效鉴别和Ns染色体的进一步利用具有重要意义。

在高等植物中，茎尖分生组织以规则的间隔（叶序）和时间（叶间期）生成侧生器官。对叶序和叶间期相关突变体分析将加深对植物茎尖结构发育机制的理解。本研究中，扬农啤5号EMS诱变获得一个出叶速率变快、节间数目增多和矮化突变体，命名为mnd8^ynp5。利用图位克隆的方法，mnd8基因定位于5H染色体长臂6.7kb的基因组区间。序列分析表明，HORVU5Hr1G118820在第一个外显子953位发生了C到T单核苷酸突变，导致编码蛋白第318位氨基酸由丙氨酸（Ala）变为缬氨酸（Val）。HORVU5Hr1G118820作为MND8基因的候选基因，编码514个氨基酸，包含两个多药和有毒化合物挤压结构域（MATE），与玉米Bige1高度同源，具有通过控制叶片起始速率来调控植物发育的保守功能。现代大麦品种单倍型分析表明，Hap-1是被全世界大麦育种中应用的主要单倍型。总之，mnd8^ynp5作为HORVU5Hr1G118820基因的新等位基因，调控了大麦叶间期和矮秆多节表型。

骨干亲本在改良小麦产量和品质利用方面发挥重要作用。研究骨干亲本中某些有益性状的遗传基础将为分子育种提供理论参考。科农9204是具有理想株型、产量潜力高、氮肥利用率高的候选骨干亲本。为了更好地了解其高产潜力的遗传基础，我们对KN9204和它的亲本及其衍生品系进行了高通量全基因组重测序（10×）。通过鉴定双亲本定位群体中优良的产量相关数量性状位点（QTL），构建了KN9204的高分辨率遗传组成图谱，显示了有利基因组片段的亲本来源。小偃693是小麦-偃麦草部分双二倍体，对KN9204的高产潜力贡献很大。本研究对来源于小偃693的4个主要稳定QTL进行了精细定位，并阐述了KN9204关键基因组片段在其衍生品系中的的传递，表明含有有益基因组合的单倍型块和育种者的定向选择都是保守的，选择育种在本研究中被证实。本研究为利用分子设计方法育种高产小麦品种提供了理论参考。

提高小麦产量是全球小麦育种者的长期目标。发掘优良遗传资源，解析小麦重要农艺性状的遗传基础，是小麦高产育种的必经之路。本研究评价了两年七个环境中由156个育成品种和77个地方品种组成的四川小麦自然群体的9个重要农艺性状表现。农艺性状调查结果表明，地方品种分蘖较多，穗粒数（KNS）较高，育成品种千粒重（TKW）和穗粒重（KWS）较高。9个农艺性状的广义遗传力（H ²）在0.74到0.95之间。利用来自小麦55K SNP芯片的43198个单核苷酸多态性（SNP）标记进行群体结构分析可以将自然群体分为三组。基于混合线性模型Q+K方法的全基因组关联分析（GWAS）共鉴定出67个数量性状位点（QTL）。本研究主要对三个重要性状的QTL进行了分析，即分别检测到的可育分蘖数（FTN）位点QFTN.sicau-7BL.1的四种单倍型、KNS位点QKNS.sicau-1AL.2的三种单倍型和TKW位点QTKW.sicau-3BS.1的四种单倍型。从2002—2013年区域试验的42个品种的产量表现来看，FTN-Hap2、KNS-Hap1和TKW-Hap2分别是每个QTL中的优良单倍型。具有三个优良单倍型的品种相比具有两个或一个优良单倍型的品种产量更高。此外，基于每穗粒数的QTL位点 QKNS.sicau-1AL.2开发了连锁的KASP-AX-108866053标记能在2018年至2021年区域试验中鉴定63个品种的三种单倍型（或等位基因）。这些遗传位点和连锁标记可用于标记辅助选择或基于图谱的基因克隆，用于小麦产量的遗传改良。

千粒重(TGW)、穗粒数(GNS)和穗粒重(GWS)是小麦产量的重要组成部分。为了解析其遗传学基础，我们构建了一个由8762/Keyi5214衍生的198个系组成的DH群体，利用基因芯片对该DH群体进行基因型鉴定，并将产量相关性状千粒重、穗粒数和穗粒重表型整合并进行QTL定位。最后，我们共获得18,942个多态性SNP标记，并鉴定出41个与这些性状相关的关键QTL。我们在染色体2D和6A上鉴定出三个稳定的千粒重QTL (QTgw-2D.3, QTgw-2D.4, QTgw-6A.1)，其增效等位基因均来自亲本8762，解释了4.81%-18.67%的表型变异。在染色体3D、5B、5D和6A上鉴定出5个稳定的穗粒数QTL，其中QGns-5D.1来自亲本8762，其余4个来自亲本Keyi5214的QTL解释了5.89-7.08%的表型变异。此外，还发现了一个稳定的小麦穗粒重遗传位点QGws-4A.3，该位点来自亲本8762，可解释6.08-6.14%的表型变异。为了应用鉴定到的QTL，我们为四个重要的QTL (Tgw2D.3-2, Tgw2D.4-1, Tgw6A.1 和 Gns3D.1)开发了STARP标记。本研究结果可为后期小麦千粒重、穗粒数和单穗重相关基因的鉴定和克隆奠定基础。

收获前穗发芽对小麦的品质和产量产生不利影响。籽粒颜色与小麦穗发芽抗性密切相关。然而，两者的遗传关系尚不清楚。本研究采用90K芯片对168个籽粒颜色和穗发芽抗性差异显著的小麦品种进行基因分型。基于混合线性模型的全基因组关联分析显示，67个SNP标记（分布于29个位点）与籽粒颜色显著关联，其中包括17个潜在的新位点，解释1.1-17.0%的表型变异。另外，100个SNP标记（分布于54个位点）与穗发芽抗性显著关联，其中包括31个潜在的新位点，解释1.1-14.7%的表型变异。随后，对籽粒颜色和穗发芽抗性的共定位位点Qgc.ahau-2B.3/Qphs.ahau-2B.4（2B）和穗发芽抗性位点Qphs.ahau-5B.4（5B）分别开发CAPS标记2B-448和5B-301。利用171份中国微核心种质进一步验证了上述2个CAPS标记与籽粒颜色和穗发芽抗性的相关性。此外，基于小麦公共表达数据库、转录组测序数据以及基因等位变异分析结果，将编码谷氧还蛋白glutaredoxin的TraesCS5B02G545100基因确定为Qphs.ahau-5B.4位点的潜在候选基因。进一步基于TraesCS5B02G545100基因CDS区域的SNP (T/C)变异，本文开发了一个CAPS标记CAPS-356。利用京411/红芒春21重组自交系（RILs）的高密度遗传连锁图谱检测到CAPS-356标记与一个新的穗发芽抗性QTL共定位，进一步支持了TraesCS5B02G545100是Qphs.ahau-5B.4位点的潜在候选基因的假设。本文结果为Qphs.ahau-5B.4的图位克隆和白皮抗穗发芽品种的培育提供了有价值的参考信息。

小麦种质资源是基础研究、应用研究和小麦遗传育种的基础资源，可以通过收集野生资源、积累育种品系、引入诱变材料等多种途径获得。甲基磺酸乙酯（EMS）是一种烷化剂，在植物中可以有效的诱导产生遗传变异。本研究中，我们以中国的小麦品种“鲁研128”、“济麦38”、“济麦44”和“山农30”亲本，创制了包含百万级的EMS突变群体。在M₁代中，突变群体的表型变异丰富，鉴定到>3000个叶绿素缺失突变体、2519个密穗突变体和1692个雄性不育突变体。此外，我们也鉴定到一些稀有突变，例如30个双穗突变。遗传学分析发现M₁代中部分叶绿素缺失和密穗突变体在M₂或M₃都能稳定遗传。为了更好的保留该突变群体达到更高的世代，我们设计了单粒传的保存方法。目前，我们正在用M₂突变群体筛选其它重要的农艺性状，如抗精喹禾灵除草剂的突变体。本突变群体可用于科研合作，旨在为小麦的基础研究和遗传育种提供一个有价值的工具。

This review updates the present status of the field of molecular markers and marker-assisted selection (MAS), using the example of drought tolerance in barley.  The accuracy of selected quantitative trait loci (QTLs), candidate genes and suggested markers was assessed in the barley genome cv. Morex.  Six common strategies are described for molecular marker development, candidate gene identification and verification, and their possible applications in MAS to improve the grain yield and yield components in barley under drought stress.  These strategies are based on the following five principles: (1) Molecular markers are designated as genomic ‘tags’, and their ‘prediction’ is strongly dependent on their distance from a candidate gene on genetic or physical maps; (2) plants react differently under favourable and stressful conditions or depending on their stage of development; (3) each candidate gene must be verified by confirming its expression in the relevant conditions, e.g., drought; (4) the molecular marker identified must be validated for MAS for tolerance to drought stress and improved grain yield; and (5) the small number of molecular markers realized for MAS in breeding, from among the many studies targeting candidate genes, can be explained by the complex nature of drought stress, and multiple stress-responsive genes in each barley genotype that are expressed differentially depending on many other factors.

小麦近缘物种作为珍贵的遗传资源，对于农业生产、小麦功能基因组研究和品质改良具有重要的作用。在本研究中，我们利用来自小麦的再生相关基因TaWOX5，通过农杆菌转化一粒小麦，六倍体小黑麦和黑麦幼胚，以较高效率获得了转基因植株；进一步对转基因植株中的GUS基因和bar基因进行了PCR检测，对GUS蛋白和bar蛋白分别进行了组织化学染色以及bar试纸条检测，计算了转化效率。结果表明，一粒小麦基因型PI428182的转化效率为94.4%，4个六倍体小黑麦基因型Lin456、ZS3297、ZS1257和ZS3224的转化效率分别为52.1%、41.2%、19.4%和16.0%,黑麦基因型兰州黑麦的转化效率为7.8%。对转基因植株进行的荧光原位杂交（FISH）检测和基因组原位杂交（GISH）检测结果证实，在一粒小麦和六倍体小黑麦转基因植株中GUS基因倾向于整合到染色体末端，也有整合到近染色体着丝粒区域的情况；在六倍体小黑麦转基因植株中，外源DNA片段随机整合到了AABB基因组和RR基因组；转入的外源基因在转基因植株T₁代中基本符合孟德尔遗传规律。本研究结果将为利用基因工程对一粒小麦、六倍体小黑麦和黑麦的遗传改良奠定基础，促进粮食和饲料生产，同时加快了包括小麦在内的麦类植物的功能基因组学研究。

杂交小麦应用是未来提高小麦产量的一种途径，当前部分杂交小麦品种株高的增加在一定程度上加大了其倒伏风险。本研究以两个抗倒伏性不同的杂交组合为试验材料，通过分析不同灌浆时期茎秆相关性状变化、基部第二节间转录组和代谢组数据及基部第二节间木质素合成积累等揭示其抗倒伏差异的形成机制。结果表明，抗倒伏杂交组合茎秆相关性状，如茎秆抗折力、穿刺强度、茎秆充实度及木质素含量（含G和S型单体）均显著高于倒伏敏感性组合。KEGG富集分析表明，灌浆后期差异代谢物和差异表达基因主要被显著富集到苯丙烷生物合成途径。本试验共鉴定了35个参与苯丙烷途径的关键调控基因，其中42%的基因在灌浆后期显著差异表达，且在显著差异表达基因中，超过80%的基因在抗倒伏组合中的表达显著高于其在倒伏敏感组合中的表达，而抗倒伏组合木质素合成途径中松柏醛、阿魏酸和松柏醇等中间代谢物显著低于倒伏敏感组合。综合分析表明，抗倒伏组合灌浆后期仍具有较高抗倒伏能力的关键在于其具有较高的木质素合成能力。本试验还通过对已审定杂交小麦和常规小麦品种的茎秆特征比较，提出了培育抗倒伏杂交小麦组合应关注的茎秆性状。

小麦（Triticum aestivum）是全球主要的粮食作物。对重要营养特征的遗传解剖对于小麦的生物强化以满足世界人口不断增长的营养需求至关重要。本研究利用55K芯片阵列的45298个单核苷酸多态性（SNP）标记对768个小麦品种进行了全基因组关联分析（GWAS），在3个环境下检测到8个性状的154个数量性状位点（QTL）。在不同环境或性状下重复检测到3个QTL（qMn-3B.1，qFe-3B.4和qSe-3B.1 / qFe-3B.6），并基于连锁不平衡衰减和显著SNP的p值进行了后续分析。在三个QTL区域中的显著性SNP形成了qMn-3B.1的六个单倍型，qFe-3B.4的三个单倍型和qSe-3B.1 / qFe-3B.6的三个单倍型。表型分析揭示了单倍型之间的显著差异。这些结果表明，在landrace小麦驯化为现代栽培小麦的过程中，几种营养元素的浓度发生了变化。根据QTL区间，我们确定了15个高置信基因，其中8个在不同组织和/或发育阶段中稳定表达。根据GO分析，推测qMn-3B.1中的TraesCS3B02G046100和qSe-3B.1 / qFe-3B.6中的TraesCS3B02G199500与金属离子相互作用。属于qSe-3B.1 / qFe-3B.6的TraesCS3B02G199000被确定为WRKY基因家族的成员。总的来说，本研究提供了几个可靠的QTL，可能会显著影响小麦谷物中营养元素的浓度，并且这些信息将有助于育种出具有改善谷物性质的小麦品种。

利用不同群体和环境鉴定产量相关稳定数量性状位点(QTL)对小麦育种和遗传学研究至关重要。整合连锁图谱在小麦遗传学和基因组学研究中发挥着重要作用。本研究利用2个小麦双亲群体（即京花1号×小白冬麦DH群体和L43×陕西白麦F₂群体）和小麦BAAFS 90K SNP 芯片构建了一张小麦整合连锁图谱。整合连锁图谱总长为5437.92厘摩，共包括44,503个SNP标记。整合图谱中标记的顺序与其在单群体连锁图谱和小麦参考基因组IWGSC RefSeq v2.1中的顺序均具有较高的共线性。分别在6个，2个和2个环境中采集了京花1号×小白冬麦DH群体和L43×陕西白麦衍生的F_2:3、F_2:4群体的8个产量相关性状进行QTL定位分析。采用完备区间作图法共定位到32个与产量相关的环境稳定QTL。其中，4个QTL，即QPH.baafs-4B，QKNS.baafs-4B，QTGW.baafs-4和QSL.baafs-5A.3，能在多个群体和环境中被重复检测到。7个稳定的QTL，即QPH.baafs-2B，QKNS.baafs-3D，QSL.baafs-3D，QKW.baafs-4B，QPH.baafs-5D，QPH.baafs-6A.1和QSL.baafs-6A，在前人的研究中没有被报道过。4B染色体上的17.25~44.91Mb与6个产量相关性状相关，是影响产量性状的重要区段。矮杆基因Rht24周围含有控制粒长、粒宽、穗长和千粒重的QTL，这些QTL可能来自Rht24的一因多效，也可能是与其紧密连锁的位点。本研究针对稳定QTL共鉴定到254个候选基因，其中TraesCS5A03G1264300，TraesCS1B03G0624000和TraesCS6A03G0697000值得特别关注，因为它们的同源基因已被证实能调控相应的性状。本研究构建的整合连锁图谱和鉴定到的稳定产量相关性状QTL及其候选基因将有益于小麦产量相关性状的遗传解析，并有助于加快培育兼具理想株型形态和高产的小麦新品种。

籽粒大小是籽粒产量的决定因素之一，鉴定控制籽粒大小的遗传位点对产量的提升意义重大。在之前的研究中，利用面包小麦TAA10和人工合成六倍体小麦XX329衍生的F₂群体检测到一个与粒长(GL)有关的稳定QTL位点QGl.cau-2D.1。在本研究中，我们主要是为了对该位点精细定位和并对其遗传效应进行验证。以TAA10为轮回亲本，通过分子标记辅助选择获得多个近等基因系(NILs)。通过25个杂合单株衍生的次级分离群体对位点QGl.cau-2D.1进行精细定位，来自于XX329的增效基因使粒长、千粒重、总小穗数和穗密度增加，进一步利用2D+ (XX329)和2D−(TAA10)的NIL材料对该位点进行遗传和多效性的验证。根据中国春RefSeq v2.1的序列，将目标位点定位至约~0.9 Mb的区间。根据两亲本的重测序结果和表达谱差异分析将TraesCS2D03G0114900 (Os03g0594700)确定为候选基因。总之，QGl.cau-2D.1通过粒长的增加提高千粒重，并同时显著提升总小穗数。

籽粒蛋白质含量（GPC）是影响小麦籽粒营养成分的关键因素。本研究对406份小麦材料在8种环境中的GPC进行了重采样的全基因组关联分析（GWAS），鉴定到4个与GPC相关且被多次报道过的QTLs。通过对87个地方小麦和259个现代栽培品种的分析表明，这4个与GPC相关QTLs的优势单倍型在中国现代栽培品种中正逐渐缺失。但这些单倍型被中国不同小麦生产区采用后会对小麦产量及相关农艺性状产生重要影响。且其中大多数与GPC相关的QTLs对小麦产量没有显著的负面效应，表明可以利用它们在保持产量的同时提高小麦籽粒蛋白质含量。该研究可为今后利用这4个QTLs进行小麦籽粒蛋白质含量育种提供重要参考。

病原菌的不断进化对小麦的抗病能力构成威胁，危及粮食安全。因此，培育抗病小麦品种是规避这一问题最经济有效的途径。卵穗山羊草SY159是小麦的近缘种，包含有许多优异的基因资源。在这项研究中，我们利用寡核苷酸探针Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2，参考了一整套小麦-卵穗山羊草（TA2899）附加系的荧光原位杂交（FISH）结果，构建了SY159染色体核型。利用SLAF-seq技术，开发了400对特异标记对SY159染色体进行筛选，检测效率达81.5%。同时，以一整套小麦-卵穗山羊草（TA2899）附加系为参考，对特异性标记进行同源群归属的分类，并以源于SY159的7M^g附加系进行验证，证实了利用该技术开发卵穗山羊草SY159不同染色体特异标记的适用性。这为加快卵穗山羊草在小麦遗传育种中的应用奠定了坚实的基础。