玉米是世界范围内重要的粮经饲作物,其产量和品质直接影响人类的粮食安全和生活品质。大刍草作为玉米的近缘属祖先,具有丰富的遗传多样性,是优良的抗性种质资源,但关于大刍草对玉米产量性状育种潜力评估的报道相对较少。干旱和低磷是玉米全生育期两种重要的非生物逆境胁迫,直接制约玉米苗期的生长发育和成株期的产量。本研究利用玉米和大刍草远缘杂交产生的六个重组自交系群体,通过多年多点的表型鉴定和一系列产量比较试验,探讨了大刍草对玉米产量性状的育种潜力,并通过构建Bin遗传连锁图谱对31个农艺性状进行QTL定位;同时,对215份重组自交系组成的BD（B73×Zea diploperennis）远缘杂交群体进行了苗期、成株期耐旱性鉴定和QTL定位;在356份自交系组成的自然群体中开展了耐低磷性状全基因组关联分析;最后,对耐旱、耐低磷两种非生物胁迫条件下显著性位点和基因进行了共定位分析。主要研究结果如下:1.本研究利用四种不同类型大刍草与四个玉米骨干自交系相互杂交,得到了六个远缘杂交回交重组自交系群体。两年六个环境的表型鉴定试验结果表明,31个农艺性状中有多个性状均出现了丰富的表型变异,且部分材料出现了稳定遗传的极端表型。另外,在RN（RP125×Zea nicaraguensis）和ZP（郑58×Zea mays ssp.parviglumis）测交群体产量比较试验中,分别有29和47个组合比对照增产,且比对照增产超过5%的组合分别有4和2个。在不完全双列杂交试验中,有7个组合比对照产量增加,且自交系BD138和MP048均比对照产量一般配合力更高。配合力分析结果表明,各性状主要受加性效应的影响。2.在BD群体中,利用Bin Mapping法检测到227个与两年五个环境条件下的31个成株期农艺性状显著相关的QTL。其中,在四个环境条件下同时被检测到的QTL有4个,分别为qDTA9＿1、qDTA9＿2、qREP5和qRNE8,在第8号染色体上Bin 8.51区域均检测到一个与穗位高和穗位系数显著相关的主效QTL（q EH8＿2和q REP8＿2）,且q EH8＿2位于已报道的与穗位高相关的QTL区间范围内。结合SNP单标记法和全基因组关联分析的结果,共同定位了14个与六个性状显著关联的候选基因。3.对BD群体进行苗期和成株期耐旱性鉴定,分别筛选出206和39份自交系比对照B73抗旱指数高,其中有38份自交系在苗期和成株期均表现较高的抗旱指数。对耐旱相关性状进行连锁分析,发现控制玉米苗期耐旱性状的kQTL 5个,控制两种水分条件下成株期性状的QTL 97个,其中与玉米成株期耐旱性状相关的k QTL 5个。进一步对这些QTL所关联到的候选基因进行功能注释,结果表明,与成株期性状关联的候选基因Zm00001d010775、Zm00001d010776和Zm00001d000762以及苗期性状关联的候选基因Zm00001d007629可能参与玉米应答干旱胁迫的过程。利用单标记法对苗期和成株期株高性状进行共定位,挖掘了正常浇灌和干旱处理条件下一致性候选基因各1个。以在干旱处理和正常条件下的株高比值为评价性状,共鉴定与其相关的一致性候选基因3个,这些候选基因可能在全生育期参与植物的生长发育和响应非生物胁迫等生物学过程。4.对356份玉米骨干系组成的自然群体进行了苗期耐低磷抗性鉴定,共筛选了6份低磷敏感和7份耐低磷自交系。利用541,575个高质量SNP标记对正常和缺磷条件下的13个苗期性状进行了全基因组关联分析,共检测到2,245个显著性SNP,关联到2,649个基因。结合候选基因的功能注释和GO分析,最终挑选了16个与耐低磷显著相关的重要候选基因。对候选基因GRMZM2G009544进行单倍型分析,发现Hap5有最多的有利SNP位点且在两种磷水平条件下均表现为显著增加的总根尖数和根分叉数以及显著增长的总根系长度,这些有利等位变异和单倍型有利于今后目标性状的分子标记辅助选择育种。5.对BD群体中苗期耐旱相关性状连锁分析的结果和自然群体苗期耐低磷性状关联分析的结果进行比较分析,共定位了2个与正常条件下根体积相关的候选基因和5个与非生物逆境胁迫相关的候选基因。结合候选基因的功能注释信息,候选基因Zm00001d014117和Zm00001d006553可能同时响应干旱和低磷等非生物逆境胁迫。综上所述,本研究证明了外源种质资源大刍草对玉米有较高的育种潜力和理论遗传研究价值,并通过连锁分析和关联分析定位了一批与农艺性状、抗逆相关性状关联的显著QTL和候选基因,为分子标记辅助选择育种和玉米抗逆遗传机制的解析提供理论基础。