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麦红吸浆虫(Sitodiplosis mosellana Géhin)是严重威胁小麦产量和品质的重要虫害,选择和利用抗虫性小麦品种是防治吸浆虫为害最为有效的方法,但由于麦红吸浆虫侵染的隐蔽性和小麦抗虫机制的复杂性,导致传统的抗虫育种方法不能快速有效地培育出抗虫品种,这使得基于分子标记辅助选择(MAS)和遗传转化手段培育抗虫品种的分子育种途径成为重要选择。本课题组前期已在4A染色体长臂上定位到一个主效抗虫QTL区段,经多年多点试验结果稳定,且用于连锁分析的群体亲本6218和冀麦24表型稳定。本研究基于前期定位结果,以高抗麦红吸浆虫品种冀麦24和高感品系6218以及重组近交系(Recombinant inbred lines,RILs)和近等基因系(Near-isogenic line,NIL)为材料,利用混池转录组测序并通过一系列生物信息学分析方法找到与抗虫性相关的染色体区间,挖掘抗虫相关差异基因,并根据基因序列多态性位点开发抗虫相关标记,对小麦抗吸浆虫分子育种的开展具有重要意义。主要研究结果如下:1.通过对22个抗/感小麦样本的转录组数据进行分析,利用差异表达分析法挖掘到7个存在SNP位点的差异表达基因(DEGs),在3A和4A染色体上分别有2个和5个;利用BSR-Seq法在4AL候选区间中挖掘到9个DEGs,其中有4个与差异表达分析的结果一致,同时在4AL染色体定位到的抗虫候选区间与前期研究定位到的主效QTL吻合;利用同源分析法挖掘到3个功能注释为氧甲基转移酶(OMT)的基因,其中在1D和7D染色体上分别有2个和1个;根据基因功能注释,发掘2个抗虫相关基因,分别为SPI-like和Malectin-like基因。2.对3对近等基因系的转录组数据进行分析,利用差异表达分析法和BSR-Seq定位区间,发掘在候选区间中存在22个DEGs,在2D、3A和4A染色体上分别有3个、2个和17个,其中有14个DEGs存在多态性SNP,其中基因TraesCS4A01G436100和TraesCS4A01G437800同时存在于22个小麦样本的转录组数据分析结果中。3.对11个被设计出染色体特异性引物的抗虫相关基因进行qRT-PCR表达量分析,qRT-PCR结果显示,其中有3个基因在抗、感样本间的表达量与其抗性水平不相符;4个基因的表达量仅在抗、感小麦亲本间存在显著差异;另外4个基因的表达量在所选抗/感亲本,抗/感RIL株系间均呈现显著差异,即基因在抗感样品中的表达量与其抗性水平相符,因此确定这4个DEGs是抗虫性相关基因。4.对8个扩增出目条带的基因进行序列分析,测序结果显示有7个基因在两亲本中的序列与参考序列相符,并均存在使氨基酸序列发生改变的非同义突变,其中有2个基因存在插入缺失(Indel)。之后根据基因序列中存在的8个特异性SNP和2个Indel用于抗虫分子标记的开发。5.基于在基因序列中挖掘到的差异位点(SNP和Indel),成功设计并开发了2个EST标记、1个四引物ARMS-PCR标记和8个KASP标记,这11个标记在RIL株系间的检测有效率为90%左右;其中标记E1-2、T3-1-1、K3-1-1、K3-7-1、K3-7-3、K3-16-1、K10-10-6和K10-10-13x在抗虫供试小麦品种中的检测有效率为30.77%-62.5%,在感虫供试小麦品种中的检测有效率较高,为76.92%-92.31%。而标记K3-1-1、K3-7-1和K3-7-3在感虫小麦品种中的检测率最高(92.31%),因此可较好地作为筛选抗虫小麦种质的标记。综合全部11个标记的检测结果,发现有13个抗虫小麦品种具有较多的抗虫位点,且在任何位点上均未被检测出感虫位点,可作为抗吸浆虫基因供体应用于抗虫育种中。而进一步分析发现,在具有所有抗虫标记位点的13个抗虫小麦品种中,多为较老的或停止推广的品种,这也使得鉴定和创新小麦抗虫种质资源的工作日益紧迫。综上,本研究通过对40个小麦样本的转录组数据进行分析,共挖掘到17个抗虫相关基因,经qRT-PCR分析与基因序列分析,确定了4个DEGs与抗虫性相关;根据基因序列中包含的特异性SNP和Indel,成功开发了11个分子标记,其中8个标记可检测小麦品种的抗虫性。