代谢物是细胞调节和代谢的终产物,可看做为代谢表型。许多代谢物在植物籽粒中的积累量较少,但发挥的作用十分重要。植物甾醇是保持植物细胞磷脂双层膜稳定的重要组成成分,参与植物的光合作用、生殖和免疫过程,对外界胁迫做出生理反应,同时也是植物衰老的重要调控因子,到目前为止,国内外关于植物甾醇的研究多集中于含量测定、稳定性、生理功能和代谢途径、油菜素内酯作为植物激素的作用等方面,但在农业上对调控植物甾醇生物合成的关键基因和基因定位研究鲜见报道,对甾醇数量变异的遗传基础的认知仍然十分缺乏,因此揭示代谢物丰度自然变异的遗传基础对高营养玉米的选育具有十分重要的意义。本研究以244种玉米自交系为材料,采用乙酸乙酯回流萃取、常温皂化等步骤从玉米胚中提取植物甾醇,采用HPLC和GC-MS等仪器分析不同品系玉米籽粒中植物甾醇的组成和含量,通过关联分析确定玉米甾醇高含量的品系与控制甾醇含量性状的相关基因,为未来开发高植物甾醇含量的玉米的分子育种相关工作奠定坚实的理论基础。本研究取得了以下成果:1.鉴定了244种玉米胚样本中甾醇单体的含量,且不同样本中甾醇的含量有明显的差异。五粒胚中总甾醇的含量范围是0.44-9.67mg,β-谷甾醇占甾醇总量的61.72-91.18%,是主要的甾醇。2.关联分析能快速且准确的剖析复杂的农艺性状。利用新近开发的Illumina Maize SNP50 BeadChip和相关的统计分析软件,分析244个玉米样本的三种甾醇含量数据,鉴定了9个与甾醇含量紧密相关的SNPs,其中1个显著性SNP位于第五条染色体上,3个显著SNPs位点位于第一条染色体,3个显著SNPs位点第二条染色体,2个显著SNPs位点位于第三条染色体上。根据这9个显著的SNPs及所用关联群体的LD衰变距离,鉴定了32个与甾醇含量相关的候选基因。在这些基因中,超过1/3的基因功能未知,其它基因涉及不同的生理生化过程,如植物逆境、氧化还原反应等。3.通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae,BY4741)转化实验,初步验证了候选基因ZmPs1的功能。在酵母中过量表达该基因后,能提高酵母麦角甾醇的含量,表明该基因可能是环氧角鲨烯上游调控因子。