大麦是全世界最重要的粮食作物之一,其种植面积和总产量均位居全球第四位,具有重要的食用、饲用和酿造价值,也是理想的健康食品之一。近年来,研究发现大麦籽粒富含β-葡聚糖以及铁、锌、硒等多种微量元素,且因其具有的“三高二低”即大麦籽粒含有丰富的蛋白质、纤维素、维生素,且其脂肪、糖含量较低的特点,使得其逐渐成为一种健康的粗粮而越来越受到广大人民的重视。因此,阐述大麦β-葡聚糖及微量元素的遗传基础,挖掘影响其含量的相关基因,对于利用分子育种提升大麦的营养价值,培育品质优良的大麦品种具有重要意义。本研究选用28份栽培大麦,8份大麦农家种,29份野生大麦以及41份青稞为材料,分别测定了2018及2019年这106份大麦材料的β-葡聚糖及铁、锌、硒三种微量元素含量,并对这些性状进行了比较分析,利用全基因组关联分析的方法,筛选了与这四种营养物质含量显著关联的SNPs位点及候选基因,并对与大麦β-葡聚糖合成相关的基因家族进行了鉴定。主要结果如下:(1)通过对两年间收获的大麦籽粒β-葡聚糖及铁、锌、硒三种微量元素含量的分析及比较,发现大麦的4个群体内各性状变异系数均低于10%,遗传多样性指数在1.24～2.02之间。大麦群体间除硒元素含量外均差异极显著,且这三种营养物质含量在野生大麦中最高。野生大麦的营养物质含量较其他群体高以及其较高的遗传变异,说明其具有被用来作为大麦遗传改良的潜力。(2)基于重测序数据,共检测到SNP位点15,167,288个。关联分析鉴定出与β-葡聚糖及微量元素含量显著相关的位点72个,并筛选到两个与β-葡聚糖相关的基因,这些信息的获得为后续研究提供了资源。(3)采用生物信息学分析的方法,利用大麦最新的参考基因组及其注释信息(IBSC＿V2),在全基因组水平对大麦β-葡聚糖合成的相关基因家族(Ces A和Csl)进行了系统的鉴定。在大麦基因组中共鉴定到了7个纤维素合酶基因(Ces A)和24个类纤维素合酶基因(Csl),提供了目前最全的大麦β-葡聚糖生物合成基因数据集。系统进化关系发现Hv Csl家族又可以进一步划分为6个亚群,而且各亚群内具有更保守的基因结构和保守蛋白结构域;在此基础上,利用RNA-seq数据对这些基因的表达模式进行了分析,发现了多个组织特异性表达以及逆境响应相关的候选基因;最后,基于同源基因的互作网络,构建了Hv Ces A和Hv Csl基因的调控网络。这为进一步鉴定大麦β-葡聚糖合成的相关基因家族的生物学功能奠定了基础。综上,本研究以不同类型、不同来源的具有代表性的大麦种质为材料,对其β-葡聚糖和铁、锌、硒微量元素含量进行了系统测定和评价,筛选获得了部分优异种质,为大麦营养强化育种提供了资源;在此基础上,利用全基因组关联分析对大麦β-葡聚糖和微量元素含量相关位点及染色体区域进行初步定位;最后利用生物信息学分析的方法,还对大麦β-葡聚糖生物合成相关基因家族进行了系统的鉴定和分析。本研究结果不仅为揭示大麦营养品质形成的分子机制奠定了基础,也为大麦营养强化、遗传改良与分子育种提供了重要的工具。