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小麦是世界重要粮食作物,其产量、品质和抗病性等都是育种家关注的重点,是保证全球“粮食安全”的基础。随着全球人口不断增加,对小麦的需求也将持续增长,使得提高粮食产量成为实现全球粮食安全的一项紧迫任务。小麦产量相关性状属于典型数量性状,多基因控制且受环境影响较大,基因与环境互作会导致数量性状位点（Quantitative trait loci,QTL）在不同环境条件下表现不稳定,因此,挖掘环境稳定的QTL对全面解析产量的遗传特征和选育适用于不同生态区的高产小麦品种具有重要意义。课题组前期构建了以大粒品种品冬34（PD34）为母本,小粒品种MY11847（MY47）、Warran（WR）和陕麦159（SM159）分别为父本的三个F7:8 RIL群体,基于简化基因组测序完成了三个群体高密度遗传图谱构建,为进一步挖掘多环境稳定的产量相关遗传位点,本研究多年多点对产量相关表型进行收集、完善和鉴定,并进行QTL分析,同时进一步构建次级群体结合混池转录组测序对影响籽粒性状的主效QTL进行候选基因预测和初步功能验证,以揭示籽粒大小形成的遗传基础,为小麦分子标记辅助选择提供理论依据。主要结果如下:1.三个RIL群体PD34/MY47、PD34/WR和PD34/SM159分别鉴定到33、35和42个环境稳定的产量相关QTL,依次包括6个、6个和7个一因多效QTL。在PD34/MY47群体中,Qmt.nwafu.pm-3D是唯一一个主效的多效性QTL,在各性状中该QTL对粒长的效应最大;在PD34/WR群体中,检测到2个主效的多效性位点Qmt.nwafu.pw-3D和Qmt.nwafu.pw-4D;在PD34/SM159群体中,检测到5个主效的多效性QTL,主要位于第4和6部分同源群,包括Qmt.nwafu.ps-1B,Qmt.nwafu.ps-4B,Qmt.nwafu.ps-4D-1,Qmt.nwafu.ps-6A和Qmt.nwafu.ps-6D,而且品冬34贡献了鉴定到的大部分QTL的高千粒重、大粒和矮秆等优异变异。2.基于PD34/MY47群体QTL定位结果,对位于主效Qmt.nwafu.pm-3D区间的候选基因TaGS5-3D进行初步验证。结果表明:该基因在幼穗和籽粒组织中高表达;存在两种主要转录本形式,即新发现的内含子保留转录本TaGS5-3D-PD34.1和与参考基因组一致的正常剪接转录本TaGS5-3D-MY47.1,前者主要存在于大粒亲本品冬34,后者主要存在于小粒亲本MY11847;基于双亲TaGS5-3D等位变异进行功能标记开发,其群体分型结果表明等位基因C较T为优异等位变异;通过双亲TaGS5-3D两种转录本的定量验证及部分小麦种质公共转录组数据的表达分析,发现含优异变异C的小麦品系与TaGS5-3D内含子保留转录本优势上调表达密切关联,而含非优异变异T的品系与正常剪接转录本占主导密切关联;TaGS5-3D亚细胞定位结果表明两种转录本烟草亚细胞定位一致,均主要位于细胞膜,同时膜附近发现有小泡状信号和丝状信号;TaGS5-3D拟南芥转基因结果表明,两种转录本对籽粒性状均有正调控功能,但二者对粒宽和千粒重性状的正向效应存在差异,对粒长效应的差异不明显,与Qmt.nwafu.pm-3D具有显著粒长效应的结论有偏差。因此C/T两种变异关联的两种转录本类型对粒长效应是否存在差异需在小麦中进一步验证。3.基于PD34/MY47和PD34/WR群体QTL定位结果,通过剩余杂合系RHL351和RHL326的筛选及其次级衍生群体的构建来进一步挖掘位于3D染色体主效QTL的关键候选基因。结果表明:两个群体均在Marker6和Marker10间存在一个稳定的粒长相关多效性QTL（95.54-99.38 Mb）,即Qpleio.nwafu.3D。对两个群体进行混池转录组测序,发现两群体只在Traes CS3D02G137200中检测到可靠变异位点。RHL351衍生群体中为G/A等位变异,命名为Tasg-D1,RHL326衍生群体中为C/G等位变异,命名为Tasg-D2。虽然前人已经证明了G/A（Tasg-D1）变异与籽粒大小有关,但本研究进一步提供了C/G（Tasg-D2）等位变异与粒长有关的遗传学证据,同时开发了功能标记Tasg-D2-d CAPS。其群体分型结果表明,Tasg-D2-C较Tasg-D2-G为促进粒长增加的优异单倍型。进一步对实验室现有的239个小麦品种进行单倍型鉴定,发现了4个含Tasg-D2-G稀有单倍型的小麦品系,即白硬冬2号、潍4311、冀麦17和鲁麦11。对Tasg可能参与的油菜素内酯（BR）信号通路相关基因进行表达模式分析,发现在籽粒发育的相关组织中,Tasg小粒突变体中BR合成基因较下游响应BR的Tasg互作相关基因发生了更为显著的差异表达调控,尤其是合成途径的Brd1,在小粒突变体的不同组织中均稳定显著上调表达;而在与株高相关的茎发育组织中,包括BR合成途径基因在内,大部分响应BR的互作相关基因也表现出显著的差异表达调控来参与Tasg多效性表型的形成。