小麦籽粒性状是典型的数量性状,受多基因位点共同调控,且易受环境因素的影响,对小麦产量和品质性状形成具有重要影响。本研究利用重组自交系群体在1BL染色体上鉴定到一个与小麦粒长相关的稳定主效QTL,命名为qKl-1BL。目前尚未更多见该QTL精细定位和克隆的研究报道。本研究拟在QTL初级定位的研究基础上,对qKl-1BL进行精细定位及候选基因预测分析,解析qKl-1BL对小麦产量性状的遗传效应,初步分析其调控粒形的遗传基础和分子机制。主要结果如下:1、以科农9204和京411构建的包含188个家系的重组自交系群体(以下简称“KJ-RILs”)为试验材料,分别利用遗传图谱和基于SNP物理位置信息对十个环境下的籽粒性状表型数据进行QTL初级定位。基于遗传位置信息的定位结果显示,qKl-1BL在多环境下被定位于AX-110908989～AX-109370525约10.4 c M的遗传区间内,对应科农9204基因组物理区间为KN1B:687.21～731.50 Mb;基于SNP物理位置信息定位结果显示,qKl-1BL在多环境下被定位于1B染色体KN1B:687.19～710.24 Mb约23.05 Mb的区间内。两种定位方法区间存在重叠。该QTL能够解释4.76～21.15%的表型变异,且可在多环境下被重复检测到,说明其为一个控制粒长的稳定主效QTL,增效等位基因来自亲本京411。2、利用科农9204参考基因组及双亲全基因组重测序数据,分析qKl-1BL初定位靶区间内的序列多态性,开发了21对扩增效果较好的In Del(Insertion-Deletion)分子标记。对次级作图群体进行基因型鉴定,获得了其近等基因系材料(NIL-KN9204和NIL-J411)及8个靶区间关键重组体(R1～R8)。结合多环境粒长表型数据,最终将qKl-1BL精细定位于KN1B:698.15～700.19 Mb约2.04 Mb的区间内,包含30个注释基因。3、为探究籽粒伸长遗传调控分子机制,绘制了NILs籽粒发育动态曲线。NIL-J411籽粒在开花后7天、14天、21天、28天GSI-IX IC50时的粒长均显著长于NIL-KN9204。选择5天和14天的NILs籽粒进行转录组测序分析。靶区间内有9个基因在NIL家系间至少1个时期显著差异表达,有8个基因在两个时期均显著差异表达;通过荧光定量PCR分析对差异表达基因进行验证,与转录组测序结果基本一致。扫描电镜分析结果表明,NIL-J411颖壳内表面和外表面的细胞长度均明显长于NIL-KN9204,颖壳细胞纵向长度伸长可为其籽粒长度发育提供空间。4、结合基因差异表达分析、序列变异分析、功能注释及同源基因报道,初步推测Traes KN1B01HG38170、Traes KN1B01HG38270和Traes KN1B01HG38410为qKl-1BL候选基因。测序结果表明,三个基因在NILs和亲本间均存在序列变异;此外,候选基因突变体分析结果显示,Traes KN1B01HG38170和Traes KN1B01HG38410基因序列单碱基突变均能引起籽粒长度发生变化,进一步说明这两个基因可能为qKl-1BL的关键候选基因。5、为解析qKl-1BL对籽粒及产量性状的遗传效应,分别进行了基于KJ-RILs群体、NILs家系及自然作图群体靶区间基因型鉴定和多环境表型数据分析。结果显示,来自京411的优异等位基因通过增加籽粒长度进而增加籽粒长LPA genetic variants宽比、籽粒面积和千粒重,从而实现单株产量的显著提高;此外,qKl-1BL优异等位基因还可以增加籽粒的容重和稳定时间。6、利用由316份育成品种(系)组成的自然作图群体进行qKl-1BL靶区段基因型鉴定及多环境表型数据分析,初步明确其优异单倍型类型,解析其育种选择效应。结果表明,qKl-1BL优异单倍型在自然群体中的占比为34.91%,非优异单倍型占比16.67%。随着年代的递增,Hap-J411优异单倍型在育成品种(系)中比例呈上升趋势,且在大多数省份品种及国外品种中的占比均较高,变幅为23.08～57.89%。以上结果表明,育种家们已对qKl-1BL优异单倍型进行了选择与应用,但在未来小麦高产育种中仍有较大利用空间。综上,本研究通过QTL精细作图、差异表达基因分析、功能注释分析、序列变异分析和突变体鉴定等策略,将qKl-1BL精细定位于2.04 Mb区间内,初步明确了三个候选基因。利用KJ-RILs、NILs家系和自然作图群体解析了qKl-1BL对籽粒及产量性状的遗传效应,分析了其育种应用情况。研究结果将为qKl-1BL克隆及后续功能验证提供数据支撑,为小麦高产分子育种提供了重要基因标记资源。