硒元素是人体所必需的营养元素,具有清除自由基、防止脂质过氧化、延缓衰老等多种生物学功能,食用富硒食品是科学补硒最安全有效的方式。谷子作为山西省的主要杂粮作物,其籽粒富含蛋白质、氨基酸等,并且不同品种谷子籽粒硒含量差异较大,因此,筛选高品质富硒谷子材料,并挖掘其硒响应基因,对于研究作物富硒机理和改善国民膳食结构具有重要意义。本研究对219份谷子核心种质资源的硒响应能力进行评价,并利用GWAS分析结合转录组测序共同鉴定相关候选基因,分析谷子硒响应的分子机理。主要结果如下:1.最佳硒肥施用量的确定:以籽粒硒含量较高和籽粒硒含量较低的谷子各3份,作为试验材料在2020-2021年间进行叶面喷硒处理,设置5个硒浓度,结果发现不同品种的株高、产量、水分、粗脂肪、粗蛋白和赖氨酸含量在叶面喷施亚硒酸钠（浓度为67.84 g/hm~2）后均有不同程度的升高,并且不同品种谷子籽粒总硒含量与对照相比均达到了显著水平（P（27）0.05）。因此,我们确定67.84 g/hm~2为大田试验最佳硒肥施用量。2.谷子种质资源硒响应能力评价筛选体系的建立:以供试谷子种质材料产量性状,品质性状以及籽粒硒含量在2020-2021两年间性状的均值作为原始数据,通过主成分分析和隶属函数法对不同谷子种质材料进行硒响应能力等级划分,结果将219份核心谷子种质材料分为6类,其中第Ⅰ类硒响应能力最强,包含1份材料为B152,可作为谷子富硒分子育种的理想材料,第II类包括63份材料,第III类包括39份材料,第IV类包括83份材料,第Ⅴ类包括31份材料,第Ⅵ类硒响应能力最差,包括2份资源材料,分别为B293和B190。3.全基因组关联分析:以2020-2021两年测得的219份谷子硒响应相关性状的平均值以及硒响应系数作为表型数据和1410570个基因组SNP分子标记相结合,采用MLM混合线性模型进行全基因组关联分析,在P＜0.00001可信度下筛选到93个与相关性状显著关联的SNPs,在SNP标记物理位置的上下游50 kb区段内,通过谷子基因组数据库搜索候选基因并进行基因功能注释,共得到144个候选基因,主要包括硒代谢相关基因,以及与植物生物合成、植物的抗氧化能力、激素调节系统、硫同化代谢途径相关联的候选基因。4.单倍型分析:根据219份谷子核心种质中筛选到的SNP和In Dels位点对候选基因Si3g06000和Si9g03460进行了单倍型分析,分析后发现部分种质在Si6g04600、Si3g15130上均有一个或多个单倍型,且涉及到同义变异或者非同义变异,并且通过单倍型分析发掘了一些优异等位变异以及携带优异等位变异的谷子资源。5.GWAS与转录组测序联用鉴定候选基因:通过对亚硒酸钠处理前后不同发育时期的谷子籽粒进行转录组测序,对差异表达基因进行GO和KEGG功能注释,发现差异表达基因主要集中在植物应激反应、组织代谢过程、细胞组分构成等途径,包括转录因子、磷酸肌醇结合蛋白以及核苷酸/糖转运家族蛋白。对通过GWAS和转录组测序共定位到的候选基因Seita.3G382700和Seita.1G306300进行q RT-PCR表达量分析,发现这两个基因的表达情况受谷子籽粒发育和外源硒处理的影响,且基因表达趋势与转录组测序结果基本一致,说明这两个基因参与谷子硒响应调控,后续将通过基因过表达及CRISPR/Cas9基因敲除试验分析其功能。