胚乳是玉米籽粒的重要组成部分,依类型不同,其所占籽粒重量的比例约为60%-80%。对玉米籽粒营养品质的改良目前主要集中在胚乳突变体上。遗传研究发现,玉米胚乳的成分不仅受到胚乳基因的控制,而且基因间的相互作用同样影响着胚乳中各种营养物质的含量和比例,并可能引起胚乳组成更大的改变。胚乳基因间互作的大量研究表明,不同类型的双隐性和三隐性突变体可以进一步改良胚乳的特性,克服单隐性突变体在品质或农艺性状方面的不足。利用玉米胚乳突变体的互作效应改良玉米营养品质,目前已经成为玉米品质育种的一个重要内容。以前关于胚乳双隐性和三隐性突变体的鉴定主要是依据籽粒的表现型并结合遗传测交试验,从而判定不同的胚乳突变基因型,但准确率不高。分子标记辅助选择技术的发展,可避免环境条件的干扰,直接对胚乳基因型进行选择,为准确鉴定各种胚乳基因型提供了可能,大大提高了育种效率。目前应用的优质蛋白玉米(opaque-2玉米)的赖氨酸含量为0.4%左右,低于食用和饲用的营养品质要求；糯玉米的食味品质优良,但是绝大多数赖氨酸含量不高,营养价值却相对较低。为了进一步提高优质蛋白玉米的赖氨酸含量,改进糯玉米的营养品质,获取创新性材料应用于玉米品质育种的实践,本研究利用分子标记辅助选择与常规育种技术相结合,开展了高赖氨酸o2与o16 (opaque-16)基因,以及o2、o16和wx (waxy,糯性)基因聚合的分子标记辅助选择研究。本研究选用两个高赖氨酸玉米自交系太系19(o2)和QCL3021(o16)以及一个糯质玉米系QCL5019(wx),组建了两个回交群体,即：单交回交群体(太系19×QCL3021)×太系19和三交回交群体[(太系19×QCL3021)×QCL5019]×QCL5019。利用o2和wx基因内的SSR标记以及o16基因的连锁SSR标记,对各选择世代首先进行前景选择,再对中选单株进行全基因组SSR标记的背景选择,利用染料结合赖氨酸法测定籽粒赖氨酸含量,利用I2-KI染色法和双波长分光光度法测定籽粒的糯性,最终获得了不同隐性突变基因聚合的材料。本研究获得的主要结果如下：1、利用单交回交群体聚合o2和o16两基因的MAS结果(1)目标基因位点SSR标记的多态性检测表明,o2基因内3个SSR标记可以区分供体亲本和轮回亲本,umc1141连锁标记可用以跟踪o16基因。(2)BC1F1世代43个植株的各染色体的遗传背景恢复率与全基因组的遗传背景恢复率偏相关性分析表明,剔除第3染色体后(背景恢复率达100%),第四、八染色体遗传背景恢复率与基因组的遗传背景恢复率的偏线性相关性没有达到显著水平(P>0.05),第十染色体遗传背景恢复率与基因组的遗传背景恢复率的偏线性相关性达到了显著了水平(0.01<P<0.05),其它染色体遗传背景恢复率与基因组的遗传背景恢复率的偏线性相关性均达到了极显著水平(P<0.01),且表现为正相关。(3)获得的17个双隐性聚合(o2o2o16o16)材料,其遗传背景与o2玉米系太系19相当(背景恢复率为92%～95%)；赖氨酸含量为0.469%～0.599%,比普通玉米平均提高约122.63%；比高值亲本太系19(o2)平均提高约22.33%,增幅为6.11%～35.52%；比低值亲本QCL3021 (o16o16)平均提高约65.86%,增幅为43.87%～83.74%。(4)在BC2F4世代,利用t检验对o2和o16双基因聚合家系和轮回亲本太系19的农艺性状进行差异显著性分析。结果表明,只有个别家系在少数性状上与轮回亲本太系19表现出显著差异。其中,第6家系在穗长和穗粗上表现出显著差异,第9家系在株高、穗位高上表现出显著差异,第12家系在穗长上表现出显著差异,第13和15家系分别在株高和穗位高上表现出差异,其它家系与轮回亲本的差异不显著,表现出较高的一致性。但在百粒重上,有15个家系表现出显著差异。2、利用三交回交聚合群体聚合o2、o16和wx基因的MAS结果(1)目标基因位点SSR标记的多态性分析表明：o2基因内的3个SSR标记中,除umc1066标记外,其它两个标记phi057和phi112可用以区分供体亲本和轮回亲本：umc1141连锁标记可用以选择o16基因；wx基因内3个SSR标记phi027、phi022、phi061都可区分供体亲本和轮回亲本。(2)对169份BC2F3家系4种类型种子的总淀粉含量的测定结果为：4种不同隐性基因类型的种子总淀粉含量介于53.15%～68.65%,大小顺序依次为wxwxO16_O2_>wxwxo16o16O2_> wxwxO16_o2o2>wxwxo16o16o2o2,含有o2的双隐性和三隐性基因聚合类型的总淀粉含量明显降低。(3)支链淀粉/总淀粉(%)的测定结果为：169份BC2F3家系中,上述4种不同隐性基因类型的种子支链淀粉/总淀粉(%)含量介于96.26%～97.92%,均达到国家规定的糯质标准。(4)获得的10个高赖氨酸兼糯质玉米材料,其赖氨酸含量分别比o2和o16玉米高,且远高于普通玉米材料,而糯性与wx玉米相当。其中：①携带o2和wx基因的家系7个,支链淀粉所占比例为96.37%～97.06%,平均为96.67%；赖氨酸含量为0.505%～0.592%,平均为0.555%,比wx系玉米提高75.1%。②携带o2、o16和wx基因的家系3个,支链淀粉含量为96.26%～96.85%,平均为96.62%；赖氨酸含量为0.589%～0.639%,平均为0.616%,比wx系玉米提高94.3%。(5)在BC2F4代,利用t检验对上述10个双隐性基因、三隐性基因聚合家系和轮回亲本QCL5019的农艺性状进行差异显著性分析,结果表明：只有个别家系在少数性状上与QCL5019表现出显著差异。其中,第240家系在株高和穗位高上表现出显著差异,第62和134家系在穗长上表现显著差异,第120和134家系在穗粗上表现出显著差异,其它家系在调查的大部分性状上已经与轮回亲本具有较高的一致性。但是,10个聚合家系在百粒重上都表现出极显著差异。本研究的主要结论如下：1、o2和o16基因聚合后,可以进一步提高玉米籽粒的赖氨酸含量。2、wx和o2基因聚合后,可以提高糯玉米的赖氨酸含量；wx和o2、o16基因聚合后,又可进一步提高糯玉米的赖氨酸含量。3、wx和o2双隐性基因以及wx和o2、o16三隐性基因聚合后,其籽粒的总淀粉含量降低。4、通过回交聚合o2和o16、wx和o2以及wx和o2、o16基因获得的基因聚合家系,其籽粒百粒重下降。