雄穗主轴长（tassel principal axis length， TL）和雄穗分枝数（tassel branch number， TN）是影响玉米雄穗形态的重要构成因子，与产量密切相关。尽管已有部分关于玉米雄穗的研究被报道，但目前关于TL和TN遗传机制的解析尚不完善。因此，利用全基因组关联分析（genome-wide association study， GWAS）对TL和TN的遗传基础进行解析，可为玉米产量的提高提供理论依据。本研究以500份玉米自交系组成的关联群体为试验材料，于2011年和2012年种植于鹤壁，并对每份自交系散粉15 d后的TL和TN进行调查。结果表明，TL和TN均服从正态分布，说明TL和TN为典型数量性状。此外，TL和TN的广义遗传力分别为0.81和0.88，说明主要受遗传因素影响。结合覆盖玉米全基因组的约125万个SNP标记，利用3种模型（K模型， Q模型， Q+K模型）进行GWAS，并选择最优模型进行候选基因的挖掘。结果表明Q+K模型表现最好，基于该模型，共检测到59个显著SNPs(P ≤ 2.04×10-6)，涉及10个非冗余QTL，每个QTL可解释的表型变异为4.80%～10.48%。基于B73参考基因组（RefGen v2），10个QTL内共有16个基因且存在eQTL与对应表型显著相关。其中与TL相关的候选基因GRMZM2G141503，编码酰基转移酶，推测该基因通过SA（salicylic acid）和ABA（abscisic acid）信号途径调控玉米雄穗发育。与TN相关的候选基因GRMZM5G820343与多个显著SNPs存在较强的连锁关系，但该基因功能未知，结合B73不同时期不同组织基因表达图谱，发现该基因为组成型表达且在雄穗（玉米V18时期）中也有表达。此外，GRMZM2G141503的三种单倍型之间存在显著差异，GRMZM5G820343在两种单倍型之间存在显著差异，综合TL和TN，进一步筛选出25份雄穗形态较好的玉米自交系。本研究结果有助于加深对玉米雄穗相关性状遗传基础的理解，对玉米产量的提高具有重要意义。