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籽粒及相关性状是小麦品种改良最为重要的目标,其影响因素众多。根据在田间实际观察的表型以及前人的研究结果,选择了影响籽粒性状的籽粒大小、叶片性状(旗叶相关性状和叶片早衰性状)研究籽粒大小、千粒重、旗叶长宽、旗叶面积、旗叶长宽比、叶片早衰这些性状的遗传调控。期望为小麦籽粒及相关性状提供一些分子研究,解析小麦增产潜力的分子遗传机制。主要的试验结果如下:1.利用覆盖普通小麦全基因组的90K SNP芯片通过全基因组关联分析,在多年多点的14个环境中分别鉴定出了4417、3172、650个与粒长、千粒重、粒宽关联的显著性SNP位点。与粒长、千粒重关联的SNP位点主要分布在染色体7B上,单倍型分析表明在一个block区段包含水稻的同源基因OsGW8。在六倍体小麦中克隆了DNA序列全长4826bp的TaGW8-B1基因。2.在中国小麦栽培品种中发现了TaGW8-B1基因的两种等位基因类型TaGW8-B1a和TaGW8-B1b。开发了分子标记TaGW8-7B用来鉴定TaGW8-B1a和TaGW8-B1b等位基因类型。通过365份栽培品种连续3年农艺性状的调查,进行TaGW8-B1基因和农艺性状的关联分析表明,TaGW8-B1a比TaGW8-B1b基因型的品种具有显著宽的粒宽和显著高的穗粒数。通过14个环境中246份近代审定品种或高代系的产量调查,TaGW8-B1a基因型品种在14个环境中都具有较高的产量。在中国小麦品种中TaGW8-B1a基因型品种占据主导地位,占比在85%以上,但TaGW8-B1b基因型有缓慢增加的趋势。3.在籽粒的生长发育阶段和收获后的干种子中调查TaGW8-B1基因的相对表达水平。结果表示在小麦开花后28天即籽粒灌浆的中后期TaGW8-B1基因的表达量逐渐增加,TaGW8-B1a比TaGW8-B1b基因型相对表达量高,在42天时TaGW8-B1基因的表达量急剧增加。在小麦收获后的干种子中TaGW8-B1a基因型相对表达量显著高于TaGW8-B1b基因型。这些结果说明TaGW8-B1基因与粒宽、千粒重呈正相关。4.通过对有代表性的163份黄淮麦区小麦品种进行全基因组关联分析,在9个环境中鉴定了181、99、123、215个分别与旗叶长、旗叶宽、旗叶面积、旗叶长宽比关联的显著性SNP位点。IACX10100位点在所调查的7个环境中都被发现,与旗叶长宽比、旗叶长比、旗叶面积显著相关。16个与旗叶长宽比关联的SNP位点,A/A/T/G/C/G/G/G/A/A/T/C/T/A/A/C基因型组合旗叶长宽比是11.27,远低于C/A/C/A/T/T/A/A/G/G/C/A/C/C/G/T组合的旗叶长宽比23.67。进一步利用RIL群体PC分别定位了3、8、4、8个与旗叶长、旗叶宽、旗叶面积、旗叶长宽比关联的QTL位点。QTL Qflw-5A、Qlwr-5A.1和Qfla-5A定位在相同的标记之间,与旗叶宽、旗叶长宽比、旗叶面积相关。全基因组的关联分析鉴定出的一些显著性SNP位点位于发现的QTL区间内,为进一步解析旗叶相关性状提供了重要信息。5.采用新麦26、周麦22杂交创建的RIL群体(XZ群体),在分离系XZ-42中将早衰程度为2级的相关基因定位在5B染色体上399-411Mb区间。XZ-42分析株系中进行早衰株与正常株转录组分析,结果表明差异基因主要参与昼夜节律、植物激素反应和信号通路、防御反应等这些与衰老相关的生物学途径。在染色体上5B 363-410Mb区段分布12个差异表达基因,TraesCS5B02G219500和TraesCS5B02G219600基因与生长素诱导蛋白相关,TraesCS5B02G224100是WRKY同源基因。XZ-42分株系中正常株与早衰株进行代谢组分析,差异代谢物发现植物激素吲哚羧酸类、水杨酸类,以及与植物防御相关的酚酰胺类物质。这些结果表明早衰是多种调控共同作用的,可能与生长素、水杨酸、生物防御相关。通过这些研究分析了籽粒大小、旗叶大小、叶片衰老这些与产量相关的性状,发现在产量性状相对优良的TaGW8-B1a基因型,鉴定出了与旗叶大小关联的一些重要的SNP位点和QTL位点,初步探索了与小麦叶片衰老相关基因的差异表达及相关代谢的差异表达。为以后选育品种提供了有用的分子标记,改良小麦株型提供了一些重要遗传位点,同时也为解析叶片衰老的调控途径和克隆相关基因提供参考信息。