植物极易受到逆境胁迫影响,导致生长发育受限,因此研究植物逆境调控网络十分必要。东北是我国粮食主产区之一,其中玉米是重要的粮饲作物。由于地理气候条件等因素影响,玉米苗期常遭受低温冷害胁迫,而灌浆期和成熟期又会遭受高温和干旱胁迫,进而造成玉米大幅度减产甚至绝收。因此,研究玉米对逆境的适应能力、挖掘耐逆相关基因并分析耐逆调控网络就显得尤为重要。基于以上背景,本论文首先利用拟南芥自然群体环境因子全基因组关联分析（GWAS）,明确了植物基因组变异与温度、降水量环境适应能力的关联性,揭示植物耐逆机制并定位其耐逆相关基因;其次,通过在干旱处理下极端表型的两个玉米自交系转录组学研究,分析了玉米自交系对水分胁迫响应的差异性,揭示玉米耐旱机制、挖掘耐旱相关基因;最后,将降水量环境因子GWAS和转录组数据进行联合分析,挖掘鉴定出耐旱相关基因,丰富玉米耐旱调控网络,为培育抗逆玉米新种质新品种奠定分子基础。具体研究结果如下:1、研究基因变异与环境因子的相关性,提出使用环境因子GWAS挖掘耐逆基因的可行性。（1）论文首次证明环境因子GWAS是用于鉴定自然群体基因组变异与环境适应能力关联的有效手段,是挖掘胁迫相关基因的有效方法。本论文以1129份拟南芥自然群体数据为材料,利用温度和降水量相关环境因子GWAS分析,得到了29个温度相关基因和大量温度与干旱相关的SNP数据,并分析了这29个温度相关突变体在5个温度下的生长发育情况和胁迫耐受能力。研究发现,20个基因在其中一个或多个温度下,会影响突变体的生长、发育及逆境耐受能力。此外,还鉴定出5个基因的遗传变异增强了植物的环境适应能力,说明基因组变异与环境适应性之间具有关联性。（2）通过降水量环境GWAS结果分析,明确了植物耐旱与水分响应、植物激素信号转导以及合成代谢等生物过程相关。此外,与已报道具有耐旱功能的基因进行联合分析,其中的10个耐旱相关基因的遗传变异能够增强植物对水分胁迫的耐受能力,明确了植物基因组变异与干旱适应能力的关联。2、耐旱玉米自交系转录组分析明确耐旱响应相关通路。以本实验室选育的耐旱玉米自交系W9706和水分敏感自交系B73为材料进行转录组测序分析,共鉴定出3147个差异表达基因（DEGs）。其中上调的差异表达基因富集了ABA信号响应、蜡质生物合成、CHO代谢、信号转导和油菜素内酯生物合成等生物过程,而下调DEGs富集于气孔运动等生物过程。转录组分析表明,玉米耐旱性与基因的差异表达有关。耐旱玉米自交系W9706对干旱反应更快、持水力更强,该分析为创制耐旱玉米新种质新品种提供了理论基础。3、降水量环境因子GWAS与玉米耐旱转录组联合分析挖掘耐旱相关基因,解析玉米耐旱调控网络。降水量环境因子GWAS和玉米耐旱转录组进行联合分析,结果表明干旱月份和季度降水量GWAS与转录组联合分析后能够候选出较多相同基因。GO分析结果显示这组基因参与环境响应、油菜素内酯合成等生物进程。而与低降水量环境因子相反的是,降雨量高的月份和季度,降水量相关GWAS与转录组共分析后,候选出较少的相同基因,GO分析结果也不显著。以上研究表明,降水量环境因子GWAS可作为评价作物水分逆境适应能力的有效手段,而且GWAS与转录组联合分析,能够从基因组水平和转录水平多组学共同解析玉米耐旱机制。通过联合分析明确了玉米耐旱与胁迫响应、油菜素内酯合成等生物过程相关,同时候选了8个耐旱相关基因。并对GWAS和转录组联合分析候选的8个耐旱相关基因进行初步功能分析。根据降水量GWAS与玉米耐旱转录组学联合分析,解析了玉米耐旱调控网络。