据世界卫生组织（WHO）公布,硒是人体必需的14种微量元素之一。硒在生物体内具有解毒排毒、抗氧化以及增强人体免疫力和抗癌防衰老的作用。中国营养学会推荐成人每人每日必需补充50～250微克的硒,可直接有效预防包括糖尿病、癌症以及心血脑管疾病在内的40多种疾病,并且间接参与400多种疾病的预防。谷子具有基因组小、适应性广、耐贫瘠以及富含各种营养成分等特点,是杂粮之首,也是富硒作物的理想材料之一。普通小米中的硒含量差异较大,籽粒总硒含量最高仅为44.90μg·kg-1。因此,通过合理施加硒肥,进行富硒谷子生产,是提高谷子种植效益的重要途径之一。本研究对224份谷子核心种质资源的硒响应能力进行筛选和评价,从表型、生理以及候选基因上探索调控谷子硒响应能力的综合机制,主要结果如下:1、本研究选用224份生育期基本一致的谷子核心种质资源材料,在山西农业大学杂粮分子育种基地种植,分别在抽穗期与灌浆期,对谷子叶面喷施67.84g·hm-2的硒肥（亚硒酸钠）,利用所测数据进行各指标间的相关性分析,采用隶属函数法对所测定的指标进行综合评价,最后采用硒效应综合指标D值聚类将224份材料划分为七个等级,其中第I类为硒高效品种,硒响应能力最强,共9份,第Ⅶ类为硒低效品种,硒响应能力最弱,共32份。2、通过前期筛选和评价,根据综合评价值（D Value）选择了硒效应不同的50份谷子资源为材料,进一步对其农艺性状、产量和籽粒硒含量等指标进行了分析。结果发现:1)硒效应强和硒效应弱的部分品种的叶长、叶宽和穗长在叶面施硒后变化存在差异;2)硒效应强的谷子材料比硒效应弱的谷子材料的产量增幅大,平均增长2.97%;3)硒效应强的材料籽粒总硒含量要高于硒低效材料,前者平均含量为0.279 mg·kg-1,而后者仅为0.19 mg·kg-1。进一步说明硒效应强的品种籽粒硒积累水高于硒效应弱的材料。3、对224份谷子抽穗期农艺性状（株高、茎粗、叶长、叶宽和叶片数）与灌浆期农艺性状（株高、茎粗、叶长和叶宽）和硒效应系数进行分析,农艺性状和硒效应系数均表现出了较大范围的变异,且呈现正态分布,表明这些性状受多基因控制,属于数量性状遗传,适合进行GWAS（Genome wide association study）分析。将覆盖谷子全基因组的1,410,570个SNP标记与表型性状进行关联分析,发现在P＜0.000001的显著水平下,上述性状共关联到104个显著的SNP标记位点。4、将全基因组关联到的显著SNP标记位点通过候选基因预测软件IGV分析,定位到本实验室前期构建的“Xiao mi”谷子参考基因组上,在极显著关联位点上下各50 kb的区域内进行候选基因预测,共筛选获得110个候选基因,其中已知功能的基因有75个,未知功能的基因35个,功能注释涉及到硝酸盐转运蛋白、RNA聚合酶、乙烯响应转录因子、羟基丙酮酸还原酶、非特征线粒体蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、类糖蛋白、亮氨酸蛋白激酶等,与硒代谢相关功能及生物合成的途径有关的是植物的抗氧化能力、激素调节系统、硫同化代谢途径等。5、硒代谢相关基因的单倍型分析:根据全基因组关联分析基因功能的注释对两个候选基因Si6g04600和Si3g15130采用候选基因关联分析建立性状的表型和基因型之间的关系,分析后发现部分种质在Si6g04600和Si3g15130上均有一个或多个单倍型,并且均存在同义变异（Synonymous）和非同义变异（Nonsynonymous）现象,后续将通过鉴定与硒效应相关的有利单倍型,挖掘硒高效材料,从而为谷子富硒研究提供分子基础和种质资源,对深入解析谷子叶面喷硒后的分子应答机制具有重要意义。