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萌发至出苗期低温胁迫是影响北方春玉米生长发育的重要非生物逆境,严重制约玉米的产量和品质。前人通过初定位等方法已挖掘到一些控制玉米萌发至出苗期耐低温相关性状的QTL,但采用不同方法和材料挖掘到的一致性QTL较少,且区间大,同时主效QTL区间不止一个,需要继续挖掘一致性主效QTL并确定候选基因。本研究以296份国内外优良玉米自交系构成的自然群体为材料,结合低覆盖度重测序的方法进行基因组测序,在室内和田间分别进行萌发至出苗期的耐低温性鉴定,采用全基因组关联分析方法发掘与耐低温性相关的SNP位点,并确定一致性位点;进而通过转录组测序技术分析苗期响应低温胁迫的差异表达基因,挖掘与关联分析共定位的一致性候选基因;同时采用q RT-PCR方法对候选基因进行验证。旨在丰富寒地玉米耐低温遗传理论,为耐低温资源创新和新品种选育提供支撑。主要研究结果如下:1、选用296份国内外优良玉米骨干自交系为材料,分别进行3年田间和室内萌发至出苗期低温处理,利用田间相对出苗率、相对出苗指数、低温苗期胁迫级别等指标,筛选出耐低温玉米自交系B144、LX85、XZD270、LX174、LX13、CO228、LX101、LX145、DY7和SD190等10份,低温敏感玉米自交系LH27、Q319、LX120、LX83等4份。2、采用低覆盖度重测序的方法对296份玉米自交系进行测序并分析基因型,结果显示,共筛选到24042个高质量的SNP,均匀分布于10条染色体上。第1条染色体上分布的SNP最多,达到3687个,SNP最少的是第10染色体,有2976个,不同稀有等位基因频率的SNP在10条染色体之间基本呈均匀分布;第9染色体上SNP标记间LD的平均值最大,为0.122,第7染色体上SNP标记间LD的平均值最小,为0.052;当亚群数目设置为5时,296份自交系分成5个亚群。3、结合296份玉米自交系田间耐低温性鉴定和基因型结果,以不同年份的相对出苗率和相对出苗指数等性状为指标,运用TASSEL 5.0进行全基因组关联分析,结果表明,在P<1E-4的水平下,共检测到7个SNP位点与耐低温性显著相关,分别位于第5、6、7和10号染色体上。4、对296份玉米自交系进行室内萌发期和幼苗期耐低温性鉴定,以室内相对出苗率和苗期胁迫级别等性状为指标,结合基因型进行全基因组关联分析,结果共检测到23个与室内萌发期和苗期耐低温性相关的SNP位点,包括14个与萌发期相关和9个与苗期相关的SNP位点。检测到田间与室内萌发至出苗期耐低温一致性SNP位点为marker.14070,位于第5染色体2205723,可解释4.84%～9.68%的表型变异。5、利用筛选到的高耐低温玉米自交系B144和低温高度敏感玉米自交系Q319分别进行幼苗期低温胁迫,处理12h和24h取样用Illumina Hiseq TM 4000进行转录组测序分析。结果显示,低温处理12h时,2份材料与未处理对照间各有2373个和1803个DEGs,其中B144有1601个特异差异表达基因;低温处理24h时,2份材料与未处理对照间各有3046个和2749个差异表达基因,其中B144有1831个特异差异表达基因;对DEGs进行GO注释,共获得31个显著富集的GO注释分类;通过KEGG注释,DEGs显著富集在植物MAPK信号通路、植物激素信号转导、植物昼夜节律、苯丙基类生物合成、光合作用-天线蛋白等9个代谢途径,说明两自交系在响应低温胁迫时,信号转导、适应环境、能量代谢和次生代谢等途径起到了重要作用。6、基于全基因组关联分析与转录组测序进行共定位,在一致性位点marker.14070连锁不平衡区间内检测到5个差异表达基因,分别为LOC103633247、LOC100273222、gst2、LOC103629437和LOC103629384,其注释功能为泛素-60型核糖体蛋白、Ras protein ARA-3、蛋白谷胱甘肽s-转移酶、Gpi转酰胺和叶绿体Rubisco大亚基结合蛋白亚基。7、对5个玉米萌发至出苗期耐低温相关候选基因进行q RT-PCR表达模式分析。结果表明,筛选的候选基因的表达量在高耐低温玉米自交系B144和低温高度敏感玉米自交系Q319低温胁迫后存在极显著差异。