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玉米是世界上最重要的禾本科作物之一,也是植物育种以及植物遗传学、植物驯化与进化相关研究的模式植物之一。在玉米生产上,高产与优质一直以来都是全球玉米生产的主要方向。中国是世界第二大玉米生产国,然而在2021年中国玉米进口达到2835万吨,比2020年增长150.9%,达到每年玉米进口配额的3.94倍,表明持续的产量提升,对中国玉米生产同样具有重要意义。种质资源是玉米育种的物质基础,可以为玉米新品种培育以及产量和品质育种提供有效的物质保障。种质资源的鉴定以及针对目标性状开展候选基因发掘等研究,可以为玉米育种以及相关理论研究提供实践参考和理论依据。本研究中,我们鉴定了不同类型的玉米种质资源,并且在前期QTL定位基础上,开展了玉米籽粒大小相关性状的候选基因发掘等研究。主要研究结果如下:1.巴基斯坦玉米品种在不同N肥水平下的产量表现N素是玉米高产稳产的重要大量元素之一。为了揭示玉米杂交种Gorilla在不同N肥水平下的生长特性和产量表现,我们在巴基斯坦的Swabi大学农场,设置4种不同的N肥水平,开展了玉米杂交种的N肥响应研究。本研究针对4种不同的N肥处理,包括尿素、尿素+农家肥（FYM）、尿素+堆肥、尿素+畜禽粪便（PM）,采取了裂区试验设计,主区为不同的N肥处理。研究结果显示,不同的N肥处理,对杂交种Gorilla的产量表现及其他性状,包括株高、穗位高、穗重、籽粒产量、穗粒数、收获指数（HI）都存在极显著影响。在尿素+PM处理下,Gorilla的株高（231.46cm）、穗长（12.17cm）、穗粒数（434.83）、籽粒产量(4448.9 kg ha-1)、生物产量(8691.0 kg ha-1)、收获指数（0.5118）等性状的表现最好,其次是尿素+FYM处理。此外,研究结果还显示,尿素与有机肥/农家肥的联合施用,能够显著提升杂交种Gorilla的产量以及产量相关性状的整体表现。研究结果表明,在实际生产中,采用N肥与有机肥/农家肥1:1的组合施用模式,可以让玉米杂交种生长更具优势,收获更高的产量。2.自交系48-2背景下玉米-墨西哥渗入系根系相关性状的表型分析我们针对实验室此前在自交系48-2背景下,构建的玉米-大刍草导入系开展了根系相关性状的表型鉴定,鉴定性状包括胚根长（cm）、根系投影面积（cm~2）、根表面积（cm~2）、根直茎（mm）、根系体积（cm~3）、单位体积内的根长（cm/m~3）,以及根尖数、分叉数、交叉数等。分析结果显示,导入系与受体48-2之间,除了根直径和根系体积差异不显著外,在其他大部分根系相关性状上均表现出显著或极显著差异。鉴定结果表明,所有根系相关性状中,不同导入系的根表面积变化范围为6.92-15.75cm~2,平均10.52 cm~2;根长的变化范围则为16.24-61.78 cm,平均根长为34.59 cm。从变异幅度来看,根直径的变异系数（CV）最小（13.86%）,而根系交叉数的CV则最大,达到94.68%。此外,导入系的根尖数与受体48-2之间,也表现出了极显著差异（P＜0.01）。表型相关分析表明,除(平均根直径（mm）外,大多数测量的性状彼此密切相关。根长（cm）、根投影面积（cm~2）、根表面积（cm~2）呈强正相关。每体积长度（cm/m~3）、尖端、叉子和交叉点（R=0.38-0.77）。在本研究鉴定的导入系中,导入系21IL042与21IL051在所有鉴定性状上,均显著优于受体48-2。使用38,751（69.06%）个高质量SNP的子集确定汇总统计数据。为了完全揭示基因型和性能之间的关联,从F6群体中选择了6个ILs系,并分为两个独立的池（即Pool1 I和pool2）。Pool1的所有F6系中的两个系具有明显大于（CK 48-2）中的特征（RL、RPA、RSA）（P＜0.00）。每个池中每个个体的基因型被放大以代表相关分组的基因型。基于根相关性状的基因型和性能比较,从SYNGENTA17524到SYN12306的这25个SNP创建的片段可以分为两部分[即第1和第2部分]。在S1覆盖了最初的23个SNP之后,S2覆盖了后面的2个SNP,然后找到目标染色体区域。3.玉米籽粒大小相关性状候选基因的发掘粒长、粒宽、粒厚等籽粒大小相关性状,是玉米籽粒产量和品质的重要构成因子,解析这些性状的表型特性,并发掘调控性状的QTL或染色体区段,对玉米品种的产量和品质改良具有重要的理论和实践意义。本研究以EHel（一个自育的穗位高极低的优异自交系）和B73杂交所构建的139个F2:3家系为材料,通过表型鉴定和基于SNP芯片的基因型鉴定,发掘调控玉米粒长（10粒长,KL）、粒宽（10粒宽,KWid）、粒厚（10粒厚,KT）等籽粒大小相关性状的QTL。研究结果显示,通过固定LOD值（2.5）和置换检验（Permutation test）方法,仅在第9染色体（Chr9）上检测到1个调控KWid的主效QTL（qKWid9）。该QTL位于SNP标记AX-86298371和AX-86298372之间,解释的表型变异率（PVE）为13.4%。同时,我们根据139个家系在粒宽上的表现,选取特定家系构建了4个不同的混合材料组（Group I～IV）。其中Group I的粒宽显著低于低值亲本EHel（P=0.0455）,Group II的粒宽与EHel差异不显著（P=0.34）,Group III与IV则均显著高于EHel。与高值亲本B73相比,除Group IV差异不显著外（P=0.11）,Group I～III则均极显著低于B73（P＜0.00）。通过混合样本分析策略,比较双亲及4个Group的整合基因型,发现在Chr9上AX-86298372到AX-86263154的标记区段与粒宽的表型紧密关联;并且该区段完全覆盖了qKWid9的标记区间,区段的增效等位变异来自B73,与qKWid9一致。QTL物理区间的染色体注释结果显示,qKWid9的物理区段内涵盖了大量酶活性及大分子结合相关基因。本研究的结果表明,新发掘的qKWid9,是一个调控玉米籽粒宽度的潜在主效QTL,为玉米粒宽的后续研究奠定了良好基础。