小麦是重要的主粮作物,实现小麦绿色生产对于保障中国粮食和生态环境安全具有重要意义。小麦从播种到收获会受到各种因素的影响,其中,钾素是影响小麦正常生长发育和产量的重要因素之一。研究小麦的钾素吸收利用机制,培育钾高效小麦品种,是缓解我国钾肥资源短缺,实现农业生产中绿色可持续发展的重要方式之一。本研究以不同特性的437个小麦品种为试验材料,在陕西杨凌、河南洛阳和南阳、江苏宿迁进行2年（2018—2020）的田间试验,采用增广随机区组试验设计,测定并计算小麦籽粒钾利用效率（grain potassium utilization efficiency,GKUE）、地上部钾利用效率（shoot potassium utilization efficiency,SKUE）、钾收获指数（potassium harvest index,KHI）和钾吸收效率（potassium uptake efficiency,KUPE）4个钾效率指标。分析4个钾效率指标与产量和籽粒钾含量之间的关系,分析不同育成年代、株高、芒型对小麦钾效率性状的影响,结合660K SNP芯片基因分型数据,对小麦钾效率性状进行全基因组关联分析（GWAS）,精准定位控制小麦钾效率性状的显著关联位点,并筛选控制小麦钾效率的关键候选基因。研究结果如下:1.437个小麦品种间GKUE、SKUE、KHI、KUPE存在显著基因型差异;8个生长环境中GKUE、SKUE、KHI和KUPE的范围分别为5.04 kg·kg-1—110.44 kg·kg-1,44.92 kg·kg-1—243.36kg·kg-1,0.02—0.38,0.03 kg·kg-1—1.64 kg·kg-1;GKUE、KHI和KUPE与小麦产量之间呈显著的正相关关系,SKUE与小麦产量之间呈显著的负相关关系。2.随着育成年代的推进,GKUE、KHI和KUPE显著增加,现代小麦品种的GKUE、KHI和KUPE明显高于历史品种,SKUE随着育成年代的推进显著降低,SKUE历史品种高于现代品种。4个钾效率性状与株高呈显著的线性关系,GKUE、KHI、KUPE随着株高的增加而降低,SKUE随着株高的增加而增加。育种过程中将小麦株高保持在合适的范围内有利于提高小麦的GKUE、KHI和KUPE。育种过程中是否保留麦芒对提高小麦GKUE、SKUE、KHI无显著影响,但是保留麦芒对于小麦KUPE有提升作用。3.与4个小麦钾效率性状显著关联到的SNP位点共163个,其中检测到GKUE 36个、SKUE 2个、KHI 44个、KUPE 61个,分布在21条染色体上,共形成138个QTL区域,其中同时定位到2个及2个以上性状的QTL区间有10个,分别为QTL7、QTL12、QTL13、QTL31、QTL52、QTL69、QTL78、QTL96、QTL101、QTL108,分布在1A、1B、2D、3B、5A、5B和6B染色体上,形成10个QTL簇。QTL96和QTL101同时定位到三个性状。4.共鉴定到199个可能影响小麦钾效率的候选基因,其中包括WRKY（Traes CS1A02G264300、Traes CS1B02G374900）、MYB（Traes CS1B02G374300）和MADS-box（Traes CS1B02G374700）和共3个转录因子,4个细胞色素P450基因、8个F-box蛋白家族基因、18个富含亮氨酸的重复受体样蛋白激酶家族蛋白（LRR）基因、1个ABC转运蛋白基因、1个锌指蛋白相关基因、3个受体样蛋白激酶相关的基因、2个E3泛素连接酶基因、4个BTB/POZ结构域蛋白质基因等。综上所述,本论文发现不同小麦品种存在显著的基因型差异,小麦GKUE、KHI和KUPE的提高有利于产量的提高;现代小麦品种相较与历史品种具有更高的GKUE、KHI、KUPE和更低的SKUE;在育种过程中适当的降低株高有利于提高小麦的钾效率,保留麦芒可以提高小麦的KUPE。共在21对染色体上定位到163个显著关联的SNP位点,其中1A（461.63-462.10c M）、1B（329.23-329.96 c M,608.53-614.29 c M）、2D（86.49-87.84 c M）、3B（740.08-742.66 c M）、5A（456.08-457.95 c M）、5B（482.41-482.52 c M）和6B（239.74-243.36 c M,374.22-375.52 c M,714.43-717.92 c M）等可能是小麦钾效率性状的主要遗传位点。199个基因可能参与调控小麦钾效率性状,其中45个是重点的候选基因。