株型改良是玉米高产育种的重要途径,雄穗分枝是株型的重要构成因子之一,分枝数的多少直接影响群体叶片对光的截获,在一定程度上决定着品种是否耐密植,从而对产量产生影响。在分子水平上发掘控制玉米雄穗分枝数基因,揭示玉米雄穗分枝的形成规律,可为通过生物技术手段定向改良雄穗提供新的基因资源,也可为雄穗分枝的分子标记辅助育种奠定基础。本研究利用雄穗分枝数上存在显著差异的高世代姊妹系LX1（无雄穗分枝）和LX2（5～8个雄穗分枝）为亲本构建的两个F4家系,对课题组前期精细定位的控制玉米雄穗分枝数主效基因位点ub4进行验证。进一步利用LX1与育种中广泛应用的经典自交系黄早四、Mo17和B73组配出的4个F2和BC1群体,对ub4基因的育种效应进行评估。同时对LX1和LX2雄穗分化发育期的内源激素水平进行比较,探讨玉米雄穗分枝发育的生理机制。此外,以B73为材料构建了ub4候选基因Zm00001d038546的表达谱,以期明确候选基因的表达时期和位置。本研究取得的主要研究结果如下:1.LX1和LX2在海南三亚和辽宁沈阳两个地点以45000株/hm~2、67500株/hm~2、90000株/hm~2、112500株/hm~2、135000株/hm~2的密度分别种植,调查雄穗分枝数发现LX1和LX2在10种条件下的分枝数几乎无变异,说明两材料中所携带的雄穗分枝遗传信息不易受环境和密度的影响,较为稳定,适合育种应用。在以LX1和LX2为双亲组配出的F2分离群体中ub4精细定位区间内存在基因重组的单株连续自交选择形成的两个F4群体中,与ub4候选基因Zm00001d038546共分离的标记indel546的群体基因型分型结果与分枝数表型高度吻合,对ub4进行了进一步验证。2.对LX1与黄早四、Mo17和B73组配出的4个F2和BC1群体进行基因型鉴定和表型调查,发现群体雄穗分枝数均表现为与LX2相同的ub4基因型个体均值＞ub4杂合状态＞与LX2相同的ub4基因型个体均值。来自于ub4的一个等位基因分别降低黄早四、Mo17和B73 3.9、2.7和3.5个分枝。ub4能够对雄穗分枝数进行微调,LX1能够作为玉米雄穗分枝数育种过程中的重要种质。同时为玉米雄穗分枝数的分子标记辅助育种提供了功能性标记indel546、snym010和snym188。3.利用q RT-PCR技术检测Zm00001d038546基因在B73不同组织不同发育时期的表达情况,分析Zm00001d038546的时空表达模式。结果发现Zm00001d038546广泛参与玉米的生长发育,在玉米雄穗、花丝、根、叶中高表达,在茎、胚乳中表达量较低,在胚中表达量极低,同时Zm00001d038546在玉米雄穗生长锥伸长期表达量较低,此后分化进程中表达量升高,雄穗中小穗分化初期的表达量最高,直至雄穗分化完成均保持高水平表达。进一步说明雄穗小穗分化初期是LX1和LX2雄穗产生分枝差异的关键时期。由此初步推测Zm00001d038546可能参与玉米雄穗分枝的生长发育过程。4.通过对LX1和LX2雄穗内源激素含量进行分析,发现:LX1中生长素吲哚-3-乙酸（IAA）、生长素合成途径中的重要前体物质色胺（TA）和生长素氧化分解途径中的氧化产物吲哚-3-甲醛（ICA）的含量显著高于LX2,LX2中独脚金内酯生物合成途径中的第一个活性产物5-脱氧独脚金醇（5DS）的含量比LX1高54.08%,而两者的细胞分裂素（CTK）、赤霉素（GA）、乙烯（ACC）和脱落酸（ABA）含量均无显著差异。聚类分析同样显示两个材料中激素含量的差异主要集中在生长素和独角金内酯。表明生长素和独角金内酯可能参与玉米雄穗分枝数的差异调控。