小麦(Triticum aestivum,2n=42, AABBDD)是世界性的重要粮食作物。中国是世界上最大的小麦生产、消费国,随着我国人口的增长和人民生活水平的提高,小麦需求量不断增加。20世纪60年代以来,以矮秆、半矮秆种质的广泛利用为标志,推动世界小麦生产以年均3.4%的幅度增长,引发了“绿色革命”(Hedden et al.2003; Gale etal.1985)。其次,小麦生育周期较长,更容易遭受生物和非生物胁迫；其中,小麦赤霉病(Fusarium head blight)是引发我国南方麦区重大生产风险的最主要病害。因此,合理株型、提高抗病性是进一步提高小麦产量潜力的重要手段。第一部分扬麦13背景的N553全基因组染色体片段导入系的培育、评价遗传基础狭窄已经成为目前限制赤霉病遗传改良的主要因素。N553是一个新发现的抗赤霉病中间材料,抗性水平与苏麦3号相当,但其抗性来源不明。在N553和扬麦13进行优异基因的高效转移对赤霉病遗传改良、重要农艺性状基因发掘具有重要意义。本研究以参考图谱(Somers et al.2004)为基础,通过回交和标记辅助选择构建了N553的染色体片段导入系,并对导入系群体进行了评价。研究的主要结果如下：1)N553系谱分析。选取34份赤霉病抗性具有显著差异的小麦种质,利用与赤霉病QTL(2DL,3BS,3BSc,4BS,5AS和6BS)连锁的33个SSR标记对N553进行系谱分析。根据标记扩增结果,可以将群体分为四大类。其中,N553、望水白、F60096和郑引1号被划为第二大类,说明具有一定的遗传相似度。从标记的单元型来看,N553、宁894037、宁7840及台湾小麦等4份材料在3BS区域与苏麦3号是一致的；然而,在5AS区域却与苏麦3号及其衍生系则不同。2)染色体片段导入系群体的基因型检测。以N553为供体,扬麦13为轮回亲本,回交2次至BC2F1世代时借助215个SSR分子标记进行分子标记辅助选择(Maker-assisted Selection, MAS)。根据标记的结果从中选择27个单株回交、构建下一代群体。BC3F1继续进行MAS选择,从而培育了一套基本能够覆盖供体全部基因组片段的导入系。这套导入系共有60个单株组成,各单株内平均导入了14个片段,尚未发现单片段置换系。导入片段最短的为6.54 cM,最长的是24.81 cM,平均长度为17.13 cM,总的长度为3404.1 cM,覆盖率为91.0%。各单株的遗传背景回复率(Recipient Genome Composition, RGC)平均值为94.07%。结合标记结果分析了BC2及BC3两世代的回交效应,并对供体染色体缺失区段进行了分析。推测供体片段没有覆盖的部分主要集中在染色体的两端和中间部分,其中5B着丝粒区及7A染色体短臂缺失部分最大,6B染色体完全被供体片段覆盖。BC3S1代单株自交材料将为后续赤霉病抗性相关QTL检测及农艺性状基因发掘奠定研究基础和提供重要的遗传信息。第二部分矮化密穗突变体Rht23的鉴定和定位2.除了利用传统的有性杂交手段获得大量的重组事件以外,理化诱变也是创造优良变异、获得新种质的一个重要途径。本研究在普通小麦苏麦3号(高抗赤霉病)EMS诱变突变体库中鉴定得到了一个矮化密穗突变体,命名为NAUH164 (Rht23).为了探明其矮化分子机制、为小麦株型和穗型育种提供有用的遗传信息,本研究从形态学、分子遗传学、组织解剖学、生理学等方面分析了突变体Rht23的特征,并得到了如下结果：1)从拔节期开始,突变体与野生型表现出明显的表型差异,主要表现为株高矮化、穗密度增加,并伴随有叶色、开花期、每穗粒数、粒形、千粒重降低等方面的变化。与野生型相比,突变体的节间数目不变,但各个节间都有变短,尤其是穗下节。而穗型变密则由穗轴节间变短所致。遗传分析的结果表明：矮化与密穗性状共分离,推测为基因的“一因多效”。因此,采用BSA法筛选到了与目标基因连锁的标记Barc110和Gdm63并构建了目标区域的高密度遗传图谱,最终把突变性状定位到了5D染色体长臂,基因与两侧标记的遗传距离分别为4.7 cM和11.1 cM。该基因被命名为Rht23。以二倍体近缘种粗山养草(Ae.taushii)的基因组序列为参考,对基因所在区域进行了比较基因组学分析,开发了两个新的微卫星标记Whg50和Whg52,进一步将突变的物理区间缩小至8.5 Mb。并明确了突变区域在对粗山养草、水稻、短柄草三个模式作物之间的共线区域,为进一步精细定位甚至图位克隆该基因奠定基础。2)采取树脂包埋法于抽穗期及开花期观察了茎秆穗下节组织细胞的结构和薄壁细胞的分裂与伸长过程。结果表明：在抽穗期,突变体茎秆髓腔的形成晚于野生型,且维管束分布不规则。开花期时,突变体的维管束数目显著多于野生型,且薄壁细胞长度和宽度均小于野生型,因而单位面积内的细胞数目显著增加。于拔节期开始,连续用30μM的GA3喷施突变体和野生型。结果发现二者的株高、穗长均能够增加,但突变体的株型与穗型却不能得以恢复。外施GA后,通过碘-碘化钾染色法都能在两种基因型的种子中(去胚)检测到α-淀粉酶活性。最后,在种子萌发阶段,采用不同浓度梯度的GA3溶液处理,发现突变体与野生型材料的第二叶鞘长度随激素浓度的增加而协同增长。因此,无论突变体还是野生型,它们在GA通路并无差异,其矮化机制有待于进一步研究。