小麦是重要的粮食作物之一,在保障粮食安全中发挥着重要作用。随着全球人口日益增长,小麦的总产量与对小麦的需求量间仍存在较大的差距。提高小麦单产是解决这些问题的重要途径之一。千粒重作为产量三要素之一,是典型的数量性状,由多selleck合成个基因调控,在产量提高中具有正向作用。有关粒重的研究主要包括QTL定位、粒重基因克隆、selleck Decitabine粒重形成机理等方面。对于具有复杂基因组的六倍体小麦来说,通过QTL定位挖掘候选基因的难度较大,而直接用反向遗传学进行研究范围比较盲目。因而综合利用正反向遗传学方法,对于小麦粒重候选基因挖掘更为实用。本研究从剩余杂合系RHL81自交后代中选取一对在籽粒发育过程中粒重均有显著差异的材料(RHL81-L和RHL81-S)进行BSR分析、转录组分析。利用RHL81-3自交产生的含136个单株的HIF81群体进行QTL定位。以294个水稻粒重基因为输入序列,使用Blast P方法,寻找与水稻粒重基因同源的小麦基因。综合分析以上三种方法的结果后,最终筛选到4个核心候选基因。从中挑选2个基因进行功能标记开发与优异单倍型分析。与此同时,考虑到小麦TaGW2基因在小麦粒重调控中的重要作用,应用CRISPR/Cas9基因组编辑技术对国审品种西农529进行改良,创制小麦TaGW2基因突变体材料。总的来说,本研究为小麦分子标记辅助选择育种奠定了基础,也为后续小麦优质高产新种质材料创制提供了遗传材料。主要结果如下:(1)通过对RHL81-L、RHL81-S和HIF81群体的表型分析,明确了粒重的差异与粒长、灌浆速率、灌浆时间的差异有关。在5DL、7AS上共鉴定到4个粒重QTL:QTGW.nwafu.hif81-5D.1、QTGW.nwafu.hif81-5DL.2、QTGW.nwafu.hif81-7A.1和QTGW.nwafu.hif81-7A.2。QTL区段内有512个高可信度基因。(2)通过对RHL81-L和RHL81-S在4、7、10 DPA的籽粒进行转录组测序,在RHL81-L、RHL81-S籽粒发育中分别鉴定到12908、18035个差异表达基因。RHL81-L和RHL81-S间共鉴定到16048个差异表达基因,其中5244个为核心差异表达基因。(3)综合QTL定位、转录组分析、同源序列分析结果,初步确定247个候选基因,最终预测了4个核心候选基因。其中Traes CS5D02G553000(Ta CWI50)位于5DL粒重QTL区段内,与已报道粒重相关基因Ta CWI-5D(Traes CS5D02G552900)同源且相邻分布,Traes CS7A02G009100、Traes CS7A02G009200和Traes CS7A02G009500(Ta VI27)在QTL定位、转录组分析和同源序列分析中均被鉴定到。(4)对Ta VI27和Ta CWI50这两个候选基因进行功能标记开发,关联分析结果表明Ta VI27-Hap1和Ta CWI50-Hap2分别为两个基因的优异单倍型,且两个基因的优异单倍型均与较高的基因表达相关。在育种过程中,Ta CWI50-Hap2经历了正向选择,而Ta VI27-Hap1在育种中未被正向选择,具有很大的育种潜力。(5)本研究用国审品种西农529作为受体改良材料,应用CRISPR/Cas9基因组编辑技术获得了TaGW2基因突变植株。获得2个以西农529为背景,粒宽Automated DNA和穗长均显著增加而其他农艺性状未发生变化的突变株系(T-31-1-3和T-31-2-7)。这些突变体材料为小麦高产育种提供遗传材料。