诱变育种是农作物遗传改良的重要方式之一,通过EMS诱变技术可获得丰富的大豆突变体,以用于大豆重要功能基因发掘和分子育种。目前,尽管一些大豆株型相关基因已被克隆,但利用大豆突变体分离株型功能基因研究还鲜有报道。本论文以大豆栽培品种菏豆12号(Hedou 12,H12)为实验材料,通过EMS诱变获得大量的矮化突变体,对选出的2个矮化突变体Gmdwf11和Gmdwf18进行表型和遗传分析,结合图位克隆技术和BSA重测序技术对其进行定位,并克隆了Gmdwf11的候选基因,为进一步揭示功能基因的分子机制,培育具有优良性状的高产、抗倒伏大豆品种奠定基础。主要研究过程及实验结果包括:1.大豆矮化突变体Gmdwf11/18筛选及鉴定对EMS诱变菏豆12号获得的M2代群体植株进行表型观察,共发现20个矮化突变体,将它们分为两类:突变体的株高低于菏豆12号株高一半的矮化突变体:植株表现为矮小紧凑,叶片小,节间缩短等,此类有7个突变体(如:Gmdwf11和Gmdwf18)。突变体的株高介于矮化突变体和菏豆12号株高之间的半矮化突变体:植株表现为半矮化,叶皱缩等,此类有13个。2.大豆矮化突变体Gmdwf11的表型分析、基因定位和克隆考种数据分析表明,与野生型菏豆12号相比,矮化突变体Gmdwf11的株高明显变矮,节间缩短,叶片变小,株型紧凑,单株荚数减少。石蜡切片比较发现,与野生型相比,Gmdwf11的茎顶端分生组织形态差别不大,第3节茎中央髓薄壁细胞长度变小,但细胞数目增多,推测Gmdwf11株高的矮化与茎节间细胞增殖生长快,但伸长生长受阻有关。通过施加外源赤霉素GA3,可以恢复Gmdwf11到野生型菏豆12号的表型,实验表明矮化突变体Gmdwf11中赤霉素生物合成通路受到影响。转录组测序及基因表达分析均验证,Gmdwf11中赤霉素信号通路相关基因表达异常,表明该突变基因通过影响赤霉素合成和信号转导基因的表达来调控大豆茎节伸长。将矮化突变体Gmdwf11与Williams 82进行杂交,最终获得F2代群体。表型观察及遗传分析发现,F2代群体中分离出表型为野生型和突变体的植株,通过χ2测验,验证矮化突变体Gmdwf11符合3:1的分离比,因此确定该矮化性状是由一个细胞核基因控制的隐性性状。将杂交获得的F2代群体作为图位克隆群体,利用具有多态性的Indel分子标记对矮化突变体Gmdwf11进行初定位,发现Gmdwf11突变位点与1 1号染色体上的分子标记Gm0069紧密连锁。扩大F2群体,利用新的分子标记,将突变位点定位于11号染色体上的Gm1008—Gm1009标记之间的0.72 Mb区间内。继续扩大群体,将突变基因定位在76 kb区间内,该区间内包含2个注释基因。分别在突变体Gmdwf11和野生型菏豆12号中克隆这2个注释基因,经测序分析,发现gene 2的CDS序列和启动子序列在突变体与野生型中相同。突变体中gene1位于ATG下游222 bp处的碱基由G突变为A,该位点是内含子剪切识别位点的受体位点。分析gene1的CDS序列,发现突变体gene1的CDS序列中第一个内含子序列没有被剪切掉,导致不能正确编码其功能蛋白,推测gene1是调控株高的关键候选基因GmDWF11。RNA-seq及基因表达分析验证该基因GmDWF11在突变体Gmdwf11中表达下调。通过构建过表达载体以及CRISPR/Cas9双突变位点载体,为进一步验证该基因功能奠定基础。3.大豆矮化突变体Gmdwf18的表型分析与基因定位通过表型分析发现,与野生型菏豆12号相比,另一个突变体Gmdwf18也表现出明显的矮化表型,具体表现为植株矮化,叶皱缩,且不育。将矮化突变体Gmdwf18与Williams 82进行杂交,得到F2代群体。表型观察及遗传分析发现,F2代群体中分离出野生型和突变体植株,经χ2测验,验证矮化突变体Gmdwf18符合3:1的孟德尔遗传分离比,因此确定该矮化突变性状也是由单个隐性细胞核基因控制的。通过BSA重测序技术,获得高质量测序数据,通过对SNP和Indel位点进行关联分析,将该突变体的突变位点关联到大豆18号染色体上的2个候选区域内,区间总长度约为0.83 Mb,关联区域内共包含候选基因28个。结合BSA重测序结果,构建用于图位克隆的F2代分离群体,用18号染色体开发的Indel分子标记进行初定位验证,初定位结果也证明该矮化突变体的突变位点位于18号染色体上。