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玉米是我国第一大粮食作物,在保障国家粮食安全方面发挥了极其重要的作用。籽粒是玉米产量的最终载体,克隆籽粒性状关键基因并解析其调控机理是深入了解籽粒发育机制、提高产量的重要途径;玉米籽粒产量是由多基因控制的复杂性状,且存在杂种优势,明确数量性状位点并解析其杂种优势遗传机理,对玉米新品种选育具有理论指导意义。而杂种优势的利用也是提高玉米产量的重要途径之一。课题组在田间育种选系过程中发现一个籽粒自然突变体,本研究发现该突变体表现出籽粒发育缺陷,百粒重降低（仅为正常籽粒的33%）,遗传分析表明该性状是由单隐性基因Zm EHD1控制。通过图位克隆与功能解析,明确了该基因在玉米籽粒发育中的作用机制。同时,以课题组前期构建的lx9801为背景的昌7-2单片段代换系群体为材料,分别与郑58和浚9058构建了两套测交群体,通过两年两点数据分析,获得了控制籽粒性状的QTLs及杂种优势位点。主要研究结果如下:1.观察ehd1突变体生长状况发现其营养生长与籽粒发育都受到严重影响。与野生型相比,突变体生长缓慢,胚小且发育延缓,胚乳细胞排列疏松,籽粒空瘪,初生根短,侧根数目少,发芽率仅3%,百粒重为野生型的33%。2.利用包含53000个单株的F3群体将候选基因精细定位于玉米第4号染色体的一段6Kb的物理区间内,该区间有两个蛋白编码基因（GRMZM2G052740和GRMZM2G052720）。对两个基因进行序列分析,发现GRMZM2G052740基因在编码区有3个非同义SNP,利用CRISPR/Cas9构建GRMZM2G052740基因敲除突变株表现出与ehd1相似的生长表型;等位测验结果显示突变的GRMZM2G052740不能互补ehd1突变体表型,证实GRMZM2G052740是ehd1突变体的候选基因。3.GRMZM2G052740编码一种含有EHD结构域的蛋白,亚细胞定位显示Zm EHD1主要在细胞膜上表达,而Zm EHD1mut在细胞膜和其它部位中均表达。该基因为组成型表达,胚乳中表达量较高,且在突变体中的表达量显著高于野生型。4.用FM4-64处理ehd1突变体、野生型、Zm EHD1敲除载体的转基因阳性植株及其对照,发现突变体与敲除植株的内吞作用延迟;用BFA处理结果表明Zm EHD1参与内吞过程中囊泡的运输。Bi FC、酵母双杂和Pull down实验证实Zm EHD1与Zm AP2σ（Adaptor Protein Complex 2）亚基互作。5.转录组测序结果表明,Zm EHD1基因突变影响生长素合成、运输等过程相关基因的表达。对野生型与突变体授粉后15天的籽粒进行生长素含量的UPLC-MS/MS分析,发现突变体中的生长素含量较野生型下降了30%,中胚轴-胚芽鞘重力性反应延迟,根中DR5信号较野生型明显减弱,PIN1a的分布更加分散。对ehd1突变体和Zm EHD1基因敲除突变体植株施加不同浓度的外源1-NAA,发现低浓度的1-NAA能够提高ehd1突变体和敲除株系籽粒的发芽率。以上结果表明Zm EHD1基因的突变影响了玉米植株中生长素的体内平衡。6.CSSL群体与郑58、浚9058构建的两个测交群体在两个环境中共鉴定到56个籽粒性状QTL和120个HL（Heterotic Locus）位点,但仅有4个QTL和HL定位于同一染色体片段上;在CSSLs×郑58群体和CSSLs×浚9058群体中,分别鉴定了63个和57个籽粒性状相关的HL,其中两个群体在两个地点同时检测到的HL分别有9个和6个。两个测试群体共同检测到21个HL,暗示籽粒性状相关的HL在不同的测试群体中存在差异,但Reid×唐四平头杂种优势群中相同的HL可以用于玉米杂交育种中杂种性能的预测。