赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是威胁小麦安全生产的严重病害,导致小麦穗部腐烂,直接造成籽粒干瘪皱缩粒重降低并且积累呕吐毒素DON。伴随着全球温室效应加剧以及栽培耕作制度的变化,该病害的流行愈渐频繁,发病程度也逐渐加重。赤霉病抗性受多数基因调控,抗病机制非常复杂。培育抗病品种是从源头上控制赤霉病的最有效策略,而挖掘并利用有效抗性基因可加速品种培育。小麦品种宁7840因携带抗赤霉病主效基因Fhb1,表现为中抗到高抗赤霉病,单花滴注平均病穗率5%-20%。对宁7840的Co60辐射突变体进行接种鉴定,发现编号为R227的突变体的赤霉病抗性较野生型宁7840明显增强,单花滴注接种条件下始终表现为高抗,只有接种小穗发病,且籽粒中未检测到DON。本研究主要从农艺和产量性状、解剖结构、构建分离群体结合表型鉴定和混池转录组测序等方面解析R227与野生型宁7840以及感病对照S127的差异及其抗性机制,并挖掘突变位点。主要结论如下:(1)本研究比较了野生型宁7840、突变体R227以及高感赤霉病但综合农艺产量性状优异的品系S127在接种禾谷镰刀菌后不同时期的穗部特征、小穗轴以及籽粒感染程度的变化差异,发现病小穗率与维管束结构被破坏以及籽粒受损程度之间存在显著联系。突变体R227不论是在病小穗率,还是维管束结构被破坏程度以及籽粒受损程度上都明显优于野生型宁7840,但R227的株型和籽粒等农艺和产量性状明显劣于野生型宁7840及感病品系S127。(2)由于R227综合农艺和产量性状明显劣于野生型以及感病对照品系S127,为探讨R227中突变位点在控制赤霉病抗性和农艺产量性状方面是一因多效还是独立遗传,本实验以S127与R227为亲本进行杂交组配构建F2:3分离群体(群体编号H15),通过鉴定F3代每个株系的赤霉病抗病性以及调查各株系的农艺产量性状并做相关分析,结果显示两者之间不存在显著相关性;通过计算不同株系与亲本S127间的马氏距离并结合病小穗率的综合分析发现H15-13、H15-21、H15-33及H5-34四个品系农艺与产量性状与的S127较接近,但都携带主效基因Fhb1,病小穗率均低于0.25,兼顾了优异农艺产量性状与赤霉病抗性。(3)为了挖掘R227携带的显著增强赤霉病抗性的突变位点,我们剔除了Fhb1以降低对后续分析的潜在影响,在H15群体中选择不携带Fhb1,但系内出现赤霉病抗性明显分离的单株进行转录组分析。株系内的极端抗病单株与极端感病单株,分接种绿豆汤(对照)与赤霉菌,在接种后第72小时进行接种小穗及上下相邻部位组织的RNA取样,进行混池转录本测序筛选与赤霉病抗性关联的SNP差异位点。选择部分差异SNP位点转化为CAPS/dCAPS标记进行验证,发现约25%的SNP位点是真实的变异,分布于2D、2B和4A上,其中2D与宁7840已知的赤霉病抗性位点重合,而2B和4A的抗性位点在宁7840中未见报道,因此很可能是潜在抗性突变位点,已开发的CAPS/dCAPS标记可作为这些QTL位点的鉴别标记。抗病材料与感病材料在接种镰刀菌后,对差异表达基因进行GO分析发现养分贮藏蛋白活性、β淀粉酶活性以及α淀粉酶抑制剂活性显著富集;在抗病材料及感病材料的对照与接种镰刀菌后的差异表达基因KEGG分析中,共同存在显著差异的信号通路分别是苯丙素生物合成、谷胱甘肽代谢、植物激素信号转导以及植物与病原菌互作。以上研究结果对后续精细定位抗性突变位点、挖掘候选基因、解析抗性机制具有重要的意义。由于突变位点与农艺产量性状无显著关联,因此可通过分子标记辅助选择聚合Fhb1和2D、2B和4A上携带的抗赤霉病QTL/基因的同时兼顾优异农艺产量性状,对于培育综合性状优异且抗赤霉病的品种具有一定的利用价值。