株高是作物重要的农艺性状,作物矮化不仅有助于提升抗倒伏能力,而且有利于增加种植密度和提高产量。目前已发现了大量玉米矮秆基因,但由于不良性状的连锁及矮化机制仍不十分清楚,可供育种利用的玉米矮秆种质资源有限。因此,发掘新的玉米矮秆基因,研究其矮化机理,具有重要的理论和实践意义。本研究以玉米矮秆突变体K718d、野生型K718及其F2分离群体为材料,采用BSA全基因组重测序技术定位矮秆基因;利用RNA-seq技术,明确K718d与K718差异表达基因及关键代谢途径,并结合BSA测序数据进行关联分析,以期获得候选基因;对候选基因进行克隆和表达分析,为进一步研究其矮化机制和应用奠定基础。主要研究结果如下:1.以K718d×K718的F2为定位群体,通过Illumina Hi Seq X Ten高通量测序平台,结合BSA法对双亲和F2群体高、矮秆植株混池进行全基因组重测序,共获得亲本间SNP变异3,637,881个,混池间SNP变异1,540,902个。结合欧式距离和SNP-index算法,将矮秆基因定位于1号染色体上的三个侯选区域,总长度为21.03Mb,共包含基因438个。GO分析注释到基因322个,显著富集到光合膜、叶绿体类囊体、类囊体膜、植物细胞壁和质体等条目。KEGG注释到基因139个,绝大多数通路都与代谢相关,其次为遗传信息过程、环境信息过程和细胞进程等,其中显著富集通路包括苯丙素生物合成、光合作用和磷酸戊糖途径等能量代谢通路。预示突变体K718d矮化的原因可能与能量不足导致细胞生长不良有关。2.通过Illumina Hi Seq TM2000对双亲K718和K718d的幼茎进行转录组测序分析,共鉴定出差异表达基因2374个,其中上调基因1452个,下调基因922个。GO分析显示,细胞组分中主要注释到细胞、细胞组成和细胞器等;执行结合、催化活性和运输活性等分子功能;主要参与细胞过程、代谢过程和单生物过程等生物学过程。KEGG富集的代谢途径主要有苯丙烷代谢、脂肪酸链延长、半乳糖代谢和苯丙素的生物合成等通路。挑选6个基因进行q RT-PCR分析,与转录组测序数据基本一致。差异表达基因功能分析表明,突变体K718d矮化可能与细胞伸长、细胞壁发育和植物激素代谢等途径相关。3.将BSA-reseq与RNA-seq数据联合分析,总共筛选出基因26个,其中非同义突变基因19个。进一步结合同源基因功能注释及表达量分析,初步获得与植物激素代谢相关的Zm00001d032035和Zm00001d032422候选基因2个。参考候选基因序列,设计特异性引物,利用PCR技术在K718d与K718中进行DNA扩增发现,K718d中Zm00001d032035基因,在d90处插入12bp,单碱基突变16个,缺失2个和插入1个,编码区全长1557bp,并在d264氨基酸处发生移码突变,由两个外显子组成,编码氨基酸517个。K718d中Zm00001d032422基因,在d140处存在单碱基突变1个,并在d181处缺失9bp,编码区全长348bp,由三个外显子组成,编码氨基酸115个。4.生物信息学分析表明,在K718与K718d中,Zm00001d032035编码蛋白均具有1个跨膜结构,Zm00001d032422编码蛋白均无跨膜结构。与K718相比,K718d中Zm00001d032035和Zm00001d032422编码蛋白的二级结构均有所改变。q RT-PCR分析结果,两个基因在矮秆突变体K718d幼茎中的相对表达量均极显著低于K718。推测突变体K718d的矮化可能与Zm00001d032035和Zm00001d032422基因的表达量不足有关。