玉米籽粒的灌浆和脱水均是复杂的动态变化过程,灌浆和脱水特性直接影响收获时玉米籽粒的产量和品质。目前,尚少见围绕玉米灌浆和脱水整个过程进行灌浆和脱水特征参数的遗传分析和QTL定位的报道。本研究以玉米自交系DH1M和T877杂交衍生的208份重组自交系为材料,分别于2015年南通、2016年扬州和2017年三亚种植。并在每个自交系授粉后的第 10、15、20、25、30、35、40、43、46、49、52、55、58 和 61 天分别选取2个长势一致的果穗,测定每穗中部50粒籽粒的干重和含水量。然后基于Logistic方程对每个自交系籽粒干重和含水量变化过程进行拟合,获得每个自交系的灌浆曲线和脱水曲线。在此基础上估计出籽粒最终干重、干重的相对增长速率、最大灌浆速率等12个灌浆特征参数,脱水期时长、平均脱水速率、最终含水率等8个脱水特征参数。综合利用主基因+多基因混合遗传模型、QTL定位、BSR-seq和候选基因关联分析等方法对玉米籽粒灌浆和脱水特征参数进行分析。主要研究结果如下:1.两亲本DH1M和T877在籽粒灌浆特性上表现出明显的差异。亲本DHIM相对于T877具有较小的籽粒最终干重和较短的灌浆持续期,但DH1M的最大灌浆速率和平均灌浆速率要大于T877。玉米籽粒灌浆特征参数在重组自交系间存在丰富的变异,在3个环境下灌浆特征参数的变异系数为9.53%～45.11%,广义遗传率为69.26%～79.33%。最大灌浆速率与粒重相关的参数存在着显著的正相关,与灌浆活跃期和灌浆持续期存在着显著的负相关,最大灌浆速率是值得关注的重要特征参数。籽粒的最终干重、渐增期干重的累积量和快增期干重的累积量在3个环境中均受2个主基因控制,并且2个主基因间存在互补作用。干重的相对增长速率、灌浆速率的第一个拐点的时间、灌浆持续期、缓增期干重的累积量、灌浆活跃期和最大灌浆速率在2个环境中主要受2个主基因控制,并且2个主基因间存在互补作用。其他灌浆特征参数受3或4个主基因控制。由于受环境因素的影响,这些特征参数在不同环境下的遗传模型有所不同。2.两亲本DH1M和T877在籽粒脱水特性上也表现出明显的差异。亲本DH1M的脱水时长要长于T877,并且脱水起始时间较早,脱水终止时间较为滞后。籽粒脱水特征参数在重组自交系间存在丰富的变异,在3个环境下脱水特征参数的变异系数为10.9%～234.7%,广义遗传率为27.9%～61.4%。大部分脱水特征参数间的相关性在不同环境下相对稳定,而同一脱水特征参数在不同环境间的相关程度较低,说明脱水特征参数易受环境影响。脱水的终止时间在3个环境中均受2个主基因控制,但主基因间的互作方式不同。脱水过程中含水率的变化量在3个环境中均受4个主基因控制,并且3个环境中4个主基因均表现为部分等加性效应。脱水期时长、脱水的起始时间和最终含水率在2个环境中主要受2个主基因控制,但在不同环境中2个主基因间的互作方式有所不同。平均脱水速率和起始脱水速率在2个环境中主要受4个主基因控制。平均脱水速率的4个主基因在不同环境下均表现为加性-上位性效应。起始脱水速率的4个主基因在不同环境下均表现为部分等加性效应。脱水的起始含水率在2个环境中未检测到主基因,只在2015年南通检测到2个具有互补作用的主基因。3.基于56k的SNP芯片对重组自交系的多态性位点进行了鉴定,并通过滑动窗口的方法构建了包含3227个bin标记的高密度遗传连锁图谱。图谱全长为2450.31cM。各条染色体长度的范围为102.29～373.06cM。1号染色体拥有最多的标记数503个,2号染色体的标记数最少为1 11个、且标记密度最低,5号染色体的密度最高。相邻标记间的平均间距为0.76cM,最大间距为25.39cM。4.通过QTL分析检测到了 156个与灌浆特征参数相关的QTL。在2015年南通、2016年扬州、2017年三亚以及3年均值条件下分别检测到42、51、33和30个QTL。其中籽粒的最终干重、干重的相对增长速率和快增期干重的累积量分别检测到了 10个QTL;渐增期干重的累积量和缓增期干重的累积量分别检测到了 1 1个QTL;灌浆速率的第一个拐点的时间和灌浆持续期分别检测到了 13和12个QTL;灌浆速率的第二个拐点的时间、灌浆活跃期、平均灌浆速率和最大灌浆速率分别检测到了 15个QTL;干重的增长半量时间检测到了 19个QTL。每个QTL所能解释的表型变异率在1.09%至18.55%之间。对于干重的相对增长速率、平均灌浆速率和最大灌浆速率,大多数QTL的增效位点由T877提供。同时在10号染色体上发现一个同时控制平均灌浆速率和最大灌浆速率的QTL与环境有显著的互作效应。基于最大灌浆速率的BLUP值的分布,选取了 13个低值自交系材料和13个高值自交系材料,构建了两个极端池。两个极端池间的灌浆曲线有着明显的差异,并且除干重的增长半量时间外的其他灌浆特征参数在两个极端池间具有显著的差异。进一步通过BSR-seq分析,从512个差异表达基因中确定了 8个相关的候选基因。这8个候选基因主要与糖类和碳水化合物的合成和代谢有关。在授粉后10、20、30、40和50天对两个亲本DH1M和T877与两个极端材料YZU147和YZU191的籽粒进行取样,经过转录组分析揭示了 8个候选基因在灌浆过程中的表达模式。对位于淀粉和蔗糖代谢以及次生代谢物的生物合成的关键节点的2个候选基因,GRMZM2G391936和GRMZM2G008263,进行了候选基因的关联分析,确定了这2个候选基因在352份玉米自交系中的序列变异和与灌浆相关农艺性状显著关联的变异位点。GRMZM2G391936的第9内含子中内两个SNP与百粒重、穗粒重和穗重显著关联。GRMZM2G008263的5’-UTR区域内一个indel与穗粒重和穗重显著关联,第7内含子和第10内含子中的两个SNP分别与淀粉含量和百粒重显著关联。5.3个环境下共检测到76个与脱水特征参数相关的QTL。在2015年南通、2016年扬州和2017年三亚分别定位到31、25和20个QTL。起始脱水速率、脱水期时长和最终水分含量分别检测到12个QTL。脱水起始时间检测了到了 9个QTL。脱水的起始含水率检测到10个QTL。脱水期含水率的变化检测到了 8个QTL。脱水终止时间检测到7个QTL。平均脱水速率检测到了 6个QTL。每个QTL所能解释的表型变异在1.03%～15.24%之间。脱水期时长、脱水终止时间和平均脱水速率的相关QTL的增效位点主要来自于亲本T877。其他脱水特征参数的QTL的增效位点主要来自于亲本DH1M。通过多环境QTL分析,共检测到21个QTL,每个QTL所能解释的表型变异在0.50%～38.15%之间。脱水期时长检测到了 1个具有显著主效的QTL。脱水终止时间检测到了 4个QTL,包括1个加性和环境互作效应均显著的QTL和3个环境互作效应显著的QTL。脱水起始时间检测了到了 4个QTL,包括2个加性和环境互作效应均显著的QTL和2个环境互作效应显著的QTL。起始脱水速率检测到了 2个QTL,包括1个加性效应显著的QTL和1个环境互作效应显著的QTL。脱水期含水率的变化检测到了 1个QTL。最终水分含量检测到了 7个QTL,包括1个加性效应显著的QTL、1个加性和环境互作效应均显著的QTL和5个环境互作效应显著的QTL。脱水的起始含水率检测到了 2个QTL,包括1个加性效应显著的QTL和1个环境互作效应显著的QTL。通过多性状QTL分析,共检测到了 58个QTL,其中51个为多效QTL。有22个QTL同时控制了 2个脱水特征参数;16个QTL同时控制了 3个脱水特征参数;8个QTL同时控制了 4个脱水特征参数;4个QTL同时控制了 5个脱水特征参数;1个QTL同时控制了 6个脱水特征参数。结合不同方法的检测结果,进一步确定了12个共定位的QTL。其中,2、5和8号染色体上各有1个共定位的QTL。3、4和6号染色体上各有2个共定位的QTL。7号染色体上鉴定了 3个共定位的QTL。基于这些共定位的QTL,将籽粒脱水过程划分为3种脱水模式,不同模式下的脱水曲线表现出明显的差异,并且不同模式下的脱水特征参数除脱水期时长外均具有显著的差异。本研究通过基于Logistic方程的玉米籽粒灌浆和脱水的研究方法,根据相关特征参数,从多个方面对籽粒灌浆和脱水过程进行了解析,揭示了 DH1M和T877杂交组合玉米籽粒灌浆和脱水相关的遗传机制,为深入理解玉米籽粒灌浆和脱水的遗传规律奠定了基础,为高效灌浆和脱水玉米的遗传改良提供了重要的理论参考。同时,该研究方法的结果是基于整个动态变化过程的,能够从整体上对发育性状的遗传结构及其相关位点间的作用关系进行揭示,这为其他复杂动态性状的研究提供了新的思路。