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玉米(Zea Mays L.)是我国第一大粮食作物,在我国粮食和能源安全保障体系中占有极其重要的位置。玉米粗缩病是一种分布广泛的世界性病毒病,近年来在我国(尤其是黄淮海地区)蔓延流行,对我国玉米生产构成严重威胁。发掘抗病基因、培育抗病品种,从遗传上解决玉米粗缩病问题是最经济有效的途径。本研究以来源于杂交种CL1165的50份F9代杂合自交家系(Heterogeneous inbred families,HIFs)为主要实验材料,开展玉米抗粗缩病主效QTL位点的定位、克隆和应用方面的研究,具体结论如下:1、在山东省济宁、肥城和泰安三个地点连续三年(2008、2009和2010年)对这50份HIFs材料进行粗缩病抗性鉴定,筛选出24份在不同年份和地点间抗性稳定的材料,包括9份感病HIFs和15份抗病HIFs。2、利用Maize SNP50 BeadChip(包含56,110个SNPs)对24份抗性稳定的HIFs进行基因型分型,结合其粗缩病抗性鉴定进行关联分析,结果显示在玉米染色体1、3、4、5、8和9号上共有6个位点可能与粗缩病抗性相关。3、筛选粗缩病敏感(NT401和NT411)和抗病(NT399和NT409)的HIFs,分别组配成485个BC2家系和211个BC1F2家系,于2011年进一步验证这6个候选位点,结果表明位于bin8.03的抗病位点,qMrdd1,为主效隐性抗病QTL,覆盖约15Mb的区域。4、2012年,对来源于101个BC1F3代重组个体的6,708个BC1F4后代植株进行基因型分型和粗缩病抗性鉴定,利用重组后代测验法将qMrdd1精细定位到1.2Mb的区域内。5、2013年,对来源于21个BC1F5重组个体的2,238个BC1F6后代植株进行基因型和粗缩病抗性鉴定分析,连续精细定位,最终将qMrdd1精细定位到201,335bp的区域内。6、从黄C(感病)和X178(抗病)的921个F6代重组自交系(Recombinant Inbred Lines,RILs)中,筛选出200份核心RILs和155份在qMrdd1区域发生交换的RIL材料,在泰安、济宁、肥城三点进行粗缩病抗性鉴定,并进行基因型数据分析。对核心RIL材料的分析显示抗病X178中同样含有玉米抗粗缩病qMrdd1位点,分析qMrdd1区域的交换RILs将qMrdd1定位到306,554bp的区域内。7、整合两个群体的定位结果,qMrdd1最终被限定到201,335 bp的区域内,我们从抗病材料1145的BAC文库中筛选出覆盖该区域的BAC克隆。通过阳性BAC的测序、基因预测,与B73序列的比对,最终确定了一个候选基因。隐性的抗病等位基因是由一个Helitron转座子插入造成的。8、借助于RACE技术,我们获取了候选基因的全长cDNA序列,发现该基因有两个转录本。针对这两个转录本我们分别构建过表达载体,同时也构建干扰载体。目前已经获得过表达转基因T0代植株。根据抗感材料中各两个转录本的序列信息,预测分析显示四种蛋白均定位于细胞质;同源建模分析显示抗感材料中蛋白高级结构存在显著差异。9、根据该候选基因的DNA序列特征,我们开发出基因特异的诊断标记,可用于分子标记辅助选择。在收集的53分自交系材料中通过关联分析显示转座子插入与粗缩病抗性显著相关。检测739份自交系、334份农家种和192份大刍草材料,结果显示有18份自交系和1份农家种材料存在该Helitron转座子的插入。测序分析显示Helitron转座子的序列和插入位置完全一致,表明该转座子插入为大刍草驯化成玉米之后的一个突变事件。10、利用分离群体研究显示,QTL-qMrdd1(M103-4和M113-6之间9.97Mb)对玉米的株高、顶端节间长、开花期、吐丝期和抽雄期等无不良影响。利用分子标记辅助选择,我们对黄淮海地区的6个骨干自交系进行粗缩病抗性改良。