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小麦穗的分化与发育是生殖器官建成的重要时期,也是产量和品质形成的决定性因素。研究小麦穗部发育相关的基因,对于揭示穗部发育的遗传机理以及对产量性状的遗传改良有重要的理论意义和应用价值。本研究在育种材料中获得了一个穗发育障碍的突变体sms1（sterile and malformed spike 1）,对突变体进行了形态学和组织学的观察,并对该基因进行精细定位,结合比较基因组学分析和转录组学分析,初步了解sms1基因的遗传规律和作用机理,从而为克隆该基因以及阐明该基因的网络调控机制奠定了基础。本研究的主要结果如下:1.突变体sms1与野生型相比,抽穗期延迟,抽穗后突变体株高略低,外颖变长,小穗数明显减少,小穗间距明显增大,花丝萎缩变细,花药干瘪且无法正常开裂,雌蕊柱头发育萎缩。以该突变体与其他品种进行正反交试验,基本不结实,花粉碘-碘化钾染色也显示sms1突变体花粉囊内花粉育性几乎全部丧失,说明sms1突变体是雌雄双不育的突变体。2.利用体式显微镜对幼穗分化过程的动态观察发现突变体是在二棱期即小穗原基分化期就已经观察到表型变化。花药切片显示药室内小孢子多数开始降解,畸形不规则。通过SEM观察野生型和突变体sms1的雌雄蕊,发现突变体花粉表面纹饰不明显,是单一型颗粒,排列稀疏,花粉萌发孔的孔环隆起不明显,孔盖凹陷。突变体花药内壁颗粒状物质很小,数量极少且排列稀疏,这些现象解释了突变体sms1出现雄性不育的原因。导致突变体sms1雌性不育的原因,可能是柱头羽毛稀疏,羽毛上羽翅短且数量少,使接受花粉的能力明显降低。3.利用两个穗发育障碍的分离群体进行遗传分析,正常植株与突变植株的比例均符合3:1的分离比例,且正常单株的衍生株系中分离株系与不分离株系的比例符合2:1的分离比例,证明突变性状是由一对隐性单基因控制的。由于突变体高度不育,突变基因sms1只能通过杂合体进行保存,我们利用杂合体与普通小麦品种杂交,筛选后得到了一个含有158个单株的F2分离群体。通过混合分离分析法（BSA）和SSR标记筛选,将sms1基因初步定位于6B染色体Xwmc539和Xgwm219之间,遗传距离分别为2.00 cM和26.30 cM。之后,进一步扩大群体,利用IWGSC发布的v0.4的中国春参考基因组开发SSR标记,最终将sms1定位到6B染色体SSR178和SSR231之间0.22 cM的遗传距离,对应着中国春参考基因组约3.4 Mb的物理距离。4.通过比较基因组学分析,发现sms1区段内基因顺序在小麦、大麦、水稻、高粱和短柄草等5个物种中非常保守,尤其是与大麦有很好的基因共线性关系,所以,利用大麦基因组对sms1区段的基因进行了注释。根据大麦的基因注释,在小麦sms1区段约3.4 Mb区域内预测到17个候选基因,其中有7个基因在2个NILs间出现差异表达,Gene3编码一个SPT5-like蛋白,它是一类植物特异的RNA聚合酶转录延伸因子家族SPT5的一员。在sms1突变体中SPT5-like基因的表达量比野生型高,表现出延迟抽穗,小穗数减少且生殖器官发育障碍的特征,与前人研究发现SPT16蛋白减少导致早花、多小花以及生殖器官发育障碍的结果高度吻合,推测SPT5-like可能是本研究sms1的候选基因。