随着工业以及现在农业的快速发展,世界范围内大量农田受到重金属污染。土壤中的重金属能被作物吸收并积累在食用部分,并通过食物链威胁动物及人类健康。玉米(Zea mays L.)是世界上种植面积最大的粮食作物,研究证明玉米对重金属的吸收、积累存在显著的基因型差异。因此,选择及培育玉米重金属低积累品种,种植在中、低重金属污染土壤上,能够在保证粮食安全生产的同时,逐渐降低土壤中重金属含量,实现边生产边修复,被认为是一种经济高效、切实可行的方法。而筛选低积累种质资源、深入开展重金属积累与抗性的分子机理研究是培育低积累品种的基础。本研究以一套重组自交系群体和一套遗传多样性丰富的关联群体为材料,采用连锁定位与关联分析相结合的策略,分别对两个环境下玉米不同组织重金属砷、汞积累开展研究,以期为玉米重金属砷、汞低积累品种筛选培育及生产提供理论参考。主要研究结果如下:1.以遗传基础丰富的230份玉米优良自交系为材料,进行两个环境下的表型鉴定。玉米不同组织砷、汞含量的方差分析表明,基因型和环境以及它们之间的互作均达到显著水平。不同组织中砷、汞含量的平均顺序为:叶片>苞叶>茎秆>轴>籽粒。本研究鉴定了一些砷、汞低积累材料,为玉米砷、汞低积累品种选育及相关遗传研究提供了材料参考。2.利用包含194份家系的重组自交系群体进行连锁分析,鉴定了28个玉米5个组织砷含量QTL,这些QTL多数集中在6个染色体区段上:bins 1.02–1.03、1.07–1.08、4.05、5.03、7.00和7.02–7.03;同时检测到23个玉米5个组织汞含量QTL,这些QTL多数集中分布在5个染色体区段上:bins 4.01、4.03、8.03、8.07和9.03-04。这些潜在染色体区段可用于进一步分析,也为分子标记辅助选择培育玉米砷或汞低积累品种提供目标位点。3.利用558,629个SNP标记对关联群体材料进行全基因组基因型分析,通过标记的缺失率、等位基因频率等分析,最终确定470,681个较好的SNP标记用于进一步的群体结构、主成分及关联分析。利用Tassel 5.0软件中的混合线性模型,引入PCA控制群体结构,进行全基因组关联分析,在P<0.0001的显著水平上,检测到151个与砷含量关联的SNP标记,共发现87个候选基因,其中有功能注释的基因共55个;检测到143个与汞含量关联的SNP标记,共发现78个候选基因,其中有功能注释的基因共56个。4.通过关联分析与连锁定位结果的整合,发现有13个共同的位点与玉米砷积累相关,对这些位点的SNP进行候选基因分析发现,它们包括F-box蛋白、ATP结合、异构酶、热休克蛋白、结合蛋白、G蛋白偶联的受体激酶、氧化还原、催化活性、转录位点、酰基转移酶、电子载体、DNA结合及未知蛋白等功能基因;同时发现有9个共同的位点与玉米汞积累相关,对这些位点的SNP进行候选基因分析发现,它们包括蛋白质磷酸化、转录调控、混杂酶家族蛋白、ATP结合、跨膜运输、逆境反应、类枯草杆菌蛋白酶抑制剂及未知蛋白等功能基因。通过功能预测,分别确定了4个值得关注的砷积累候选基因、5个值得关注的汞积累候选基因用于进一步深入研究。