老芒麦(Elymus sibiricus)又名西伯利亚披碱草,是禾本科披碱草属多年生疏丛型中旱生植物,具有适应性强、抗寒、粗蛋白含量高、适口性好和易栽培等优点,在我国北方高寒地区广泛用于建植人工草地和放牧草地,对退化草地改良和种草养畜具有重要意义。但老芒麦具有极强的落粒性,实际种子产量仅为潜在种子产量的10-20%,并且落粒增加了种子采收的难度,提高了种子生产的成本,使种子质量和产量均受到严重影响。为研究老芒麦落粒机制,加快选育低落粒老芒麦品种,本研究在世界范围收集了300余份老芒麦种质资源,并对其落粒性和遗传多样性进行了评价,筛选出低落粒种质6份。研究发现老芒麦种子离区的形成和降解对老芒麦落粒具有重要影响。离区在老芒麦抽穗时就已形成,在抽穗14天后开始降解。和高落粒种质相比,低落粒种质离区降解程度低,断裂面粗糙,离区木质素含量高。纤维素和多聚半乳糖醛酸酶参与老芒麦离区水解,在老芒麦不同发育时间,这两种酶活性变化大。老芒麦离区组织转录组测序获得7110个差异表达基因,筛选10个基因参与木质素生物合成、细胞壁水解酶活性、植物激素活性可能与落粒相关,其中8个基因在低落粒种质中上调表达。为进一步定位老芒麦落粒QTL位点,我们以高落粒和低落粒材料为亲本构建了F2作图群体,利用SLAF-Seq技术开发大量SNP标记,构建了首张老芒麦高密度遗传连锁图谱。图谱包含14个连锁群,上图标记1971个,图谱全长1866.35cM,平均图距1.66cM。比较基因组发现老芒麦与小麦具有较近的亲缘关系,79%的上图标记与小麦基因组序列同源。该研究为QTL定位和落粒主效基因定位克隆奠定基础。下一步我们将结合QTL,GWAS和转录组数据,综合揭示老芒麦落粒的分子机制。