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小麦（Triticum aestivum L.）是世界上最重要的粮食作物之一,为全球约35-40%的人口提供了重要的能量摄入和蛋白质来源。我国是小麦生产和消费第一大国,培育高产小麦品种,不断提高小麦产量是保障我国粮食安全的重要措施之一。小麦产量是由多基因控制的复杂性状,由产量三要素包括千粒重、穗粒数和单位面积有效穗数构成。其中穗粒数的潜力主要由小麦的穗部结构决定,粒重的潜力主要由籽粒的大小和形状决定。因此挖掘并验证小麦穗型和粒型相关性状的主效位点,同时开发与其紧密连锁的分子标记,对于利用分子育种手段调控小麦穗型和粒型,进而提高小麦产量具有重要的意义。为此,本论文利用穗型和粒型具有互补性的小麦品种,包括川麦42,科成麦1号,川农16,科成麦4号等,构建了多个双亲分离群体。围绕这些遗传群体对穗型和粒型相关性状,包括小穗数、可育小穗数、穗长、穗密度、千粒重、籽粒宽和籽粒长,进行了遗传基础解析,主要结果如下:一、小麦小穗数和可育小穗数形成的的遗传基础解析利用小麦55K SNP芯片对川麦42和科成麦1号构建的双单倍体群体基因分型,构建高密度遗传连锁图谱。该遗传连锁图谱含有13068个SNP,分布于2406个Bin中,总遗传图距为3091.39 cM,平均遗传图距为0.24 cM/SNP和1.28 cM/Bin。遗传连锁图谱上,SNP的遗传位置和物理位置具有较好的共线性。基于川42×科成麦1号双单倍体群体在3年2点5个环境的表型数据,共鉴定到27个小穗数和可育小穗数QTL。其中5个QTL能在多个环境中鉴定到,解释了3.64-23.28%的表型变异。QTsn/Fsn.cib-3D是在多个环境的小穗数和可育小穗数中均能鉴定到的主效QTL,解释了 5.97-23.28%的表型变异。与前人的研究结果比较表明,QTsn/Fsn.cib-3D可能是一个新的小穗数和可育小穗数主效QTL。该主效QTL显著增加穗粒数的同时对千粒重、籽粒长、籽粒宽、株高和穗长没有影响。通过开发与其紧密连锁的KASP分子标记在两个具有不同遗传背景的群体中进一步验证了QTsn/Fsn.cib-3D。此外,在QTsn/Fsn.cib-3D的区间内筛选到两个可能与小穗发育相关的基因,TraesCS3D02G443900和TraesCS3D02G445400。这些结果为后续QTsn/Fsn.cib-3D的精细定位和克隆奠定了理论基础,开发的KASP分子标记也可用于分子标记辅助选择育种。二、小麦穗长和穗密度形成的遗传基础解析利用川麦42×科成麦1号的双单倍体群体和川麦42×川农16的重组自交系群体在多个环境中进行QTL定位。共鉴定到34个穗长和穗密度的QTL,其中6个主效QTL在超过四个环境中被稳定检测到,解释了 7.13-33.6%的表型变异。这些主效QTL位于染色体5A和6A上的两个基因组区域,分别被命名为QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A。两个主效QTL对穗长和穗密度的影响存在显著的加性效应。此外通过开发与其紧密连锁的KASP分子标记,在不同的遗传背景中进一步验证了QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A。比较分析结果表明,QSc/Sl.cib-5A不是春化基因Vrn-A1和基因Q;QSc/Sl.cib-6A可能是新的穗长和穗密度位点。QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A对其他产量相关性状包括株高、千粒重和粒长均具有多效性。同时在构建的近等基因系中,QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A对株高、穗长和穗密度也具有显著的效应。此外,TraesCS5A0lG301400和TraesCS6A01G090300被认为是QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A可能的候选基因。本研究鉴定到的主效QTL,开发的KASP分子标记以及构建的近等基因系为后续穗长和穗密度相关基因的精细定位和克隆奠定了理论基础,也可用于利用分子育种手段调控穗长和穗密度,进而提高小麦产量。三、小麦籽粒形状形成的遗传基础解析在川42×科成麦1号的双单倍体群体中,共鉴定到6个主效的籽粒大小和重量 QTL,QGw.cib-4B.2、QGl.cib-4A、QGl.cib-5A.1、QGl.cib-6A、QTgw.cib-4B和QTgw.cib-5A,解释了 5.65-34.06%的表型变异。其中,QGw.cib-4B.2、QTgw.cib-4B、QGl.cib-5A.1和QGl.cib-6A调控籽粒大小和重量的同时不影响穗粒数。除QGl.cib-4A之外,其余的主效QTL均在不同遗传背景中利用开发的紧密连锁KASP分子标记得到进一步的验证。鉴定到的三个籽粒长主效QTL和两个千粒重主效QTL存在显著的累加效应。与前人研究结果比较表明,QGl.cib-5A.1和QGl.cib-6A可能是新的籽粒长QTL位点。有趣的是,QGw.cib-4B.2和QTgw.cib-4B共定位于4B染色体长臂,该位点主要通过增加籽粒宽增加籽粒重,而对籽粒长没有影响,这与之前报道的附近或重叠的位点不同。同样的,在构建的近等基因系中,该位点也是主要调控籽粒宽和千粒重,而对籽粒长没有影响。此外,在QGw.cib-4B.2和QTgw.cib-4B的区间内筛选到三个可能与籽粒发育相关的基因,TraesCS4B01G318500、TraCS4B01G320400 和 TraesCS4B01G31 7400。总的来说本研究鉴定到的主效QTL,开发的KASP分子标记以及构建的近等基因系为后续籽粒大小和重量相关基因的精细定位和克隆奠定了理论基础,也有助于小麦的分子标记辅助选择育种。