四倍体小麦（tetraploid wheat）穗分枝性状表现为在护颖（glume）和外稃（lemma）间形成侧生支穗轴并着生多个小穗,显著增加了每穗小穗数和穗粒数。为了对四倍体小麦穗分枝性状进行遗传解析,前期通过全基因组关联分析,定位到3个位点控制四倍体小麦穗分枝性状基因位点,其中定位于4A染色体的WRS基因（510.37-545.23 Mb）是控制侧生组织命运的关键基因。为了精确定位该基因,本研究在四倍体小麦四排穗（Four-rowed spikes,FRS）材料 Bh-51 与分枝穗（Ramified spikes,RS）材料 Bh-53杂交构建的F2及F2:3群体的基础上,进一步利用多种技术开发分子标记对遗传图谱进行加密,并对控制穗分支性状关键基因WRS所在区间进行QTL分析。结合定位区间和转录组差异表达基因筛选候选基因。本研究为深入分析控制四倍体小麦穗分枝关键基因WRS的遗传机制解析奠定基础。主要研究内容如下:1.WRS基因精确定位及QTL分析本研究以中国春2.0版本序列作为参考,在初定位510.37-545.23 Mb区间内设计SSR引物,同时利用15K和660K SNP芯片的差异位点设计SNP标记和CAPs标记。利用四排穗和分枝穗材料筛选多态引物,后进行F2群体扩增,并将WRS所在区间缩小至510.37 Mb-537.36 Mb之间的26.99 Mb区间。通过对F2:3群体每个单株分枝数量的统计分析,利用4A染色体遗传连锁群,在510.37-537.36 Mb区间定位到一个主效QTL位点,可解释44.9%的遗传变异,且QRS.Nau-4A与WRS的定位区间完全一致。进一步明确了WRS位点是一个关键的控制穗分枝性状关键基因。2.利用转录组数据筛选WRS所在区间的候选基因WRS所在区间进行遗传加密之后,进一步结合转录组数据的相关分析结果,对位于WRS所在区间内的基因进行分析。转录组数据所对应中国春4A染色体510.37 Mb-537.36 Mb区间中,差异表达基因共76个,包括39个上调和37个下调基因。其中与模式生物拟南芥控制侧生组织命运基因 A4M同源基因TaBAM（TraesCS4A02G224800）位于该区间且在分枝材料中上调表达,该基因初步为WRS的候选基因。另外,已报道的位于小麦第四同源群上,且可以影响小麦穗部形态,并最终导致重叠小穗产生的TaTB1-4A（TraesCS4A02G271300）基因,在近等系FRS以及LRS中的表达也存在差异,故将TaTB1基因也为WRS的候选基因加以验证。3.TaBAM以及TaTB1基因的同源克隆及验证参考中国春2.0版本序列的TaBAM以及TaTB1同源基因,进行相关克隆及验证工作。TaBAM基因全长5964 bp,包括2个外显子和1个内含子。序列调取时其上下游各多取100 bp,共6164bp,分两段设计引物,对不同近等系中的TaBAM基因进行同源克隆。序列分析发现两个近等系中的TaBAM基因共存在7个差异位点,包括6个 SNP（551 bp、2288 bp、2934 bp、3187 bp、4002 bp、5953 bp）以及在 FRS 类型中存在一段21 bp的缺失（2859-2880bp）,其中位于编码区的差异位点有三个。根据这些差异位点,共开发出2对共显性标记（W-5和B-55）。TaTB1基因共克隆出3054 bp序列,其中1480bp为启动子区域,1575 bp为其全长CDS区域,该基因无内含子。序列分析发现,双亲中在该基因的CDS区域无差异,但在启动子区域发现FRS中存在一段8个碱基的缺失,根据该缺失区段开发出一对共显性标记T-20。利用上述三对共显性标记进行群体分析,发现群体的基因型与表型均出现了分离,初步判定WRS位点可能不是模式生物中已知TaBAM和TaTB1基因的同源基因,推测是一个不同模式生物中控制禾本科穗部侧生组织命运的新基因。通过连锁分析进一步将WRS位点定位于W-5和CAPS-19标记间,遗传距离分别是7.1和8.0 cM,对应于中国春4A染色体物理区间532.79Mb-537.36Mb,包含37个注释基因。