糜子是我国北方的特色杂粮作物和理想复种作物,具有生育期短、耐旱、耐贫瘠等特点,拥有较强的地区优势和生产优势。直立穗型品种满足理想株型结构,拥有良好的综合性状,是理想株型育种和栽培的热点关注问题。目前,已有大量水稻直立穗基因的相关报道,但有关糜子直立穗型的研究尚未见报道。本研究以通过EMS诱变获得的具有稳定遗传性状的直立穗突变体（ep）及其野生型对照品种伊选大红糜（WT）为供试材料,在成熟期对植株株高、穗长、穗粗、茎粗、旗叶长和旗叶宽等农艺性状进行测定分析;并对野生型和直立穗突变体的幼穗在孕穗末期分别取样进行转录组测序分析,从而筛选调控糜子穗型直立的候选基因,通过qRTPCR对这些候选基因的表达模式进行验证;最后克隆糜子直立穗基因并分析其突变方式。本研究初步探索了糜子直立穗形成及调控的分子机制,为优质糜子分子育种提供了理论依据。主要研究结果如下:（1）糜子成熟期表型性状的变化分析野生型糜子伊选大红糜穗型呈侧穗弯曲状,而直立穗突变体ep穗型呈向上直立紧凑型。另外,与野生型植株相比,突变体ep的实际株高降低,穗长和穗粗减少,籽粒变窄,茎粗增加,旗叶变短变窄,且呈直立状。因此,突变体ep穗部、茎秆和叶片等表型的变化可能是导致糜子穗型直立紧凑的关键原因。（2）孕穗末期幼穗的转录组分析对野生型WT和直立穗突变体ep孕穗末期的幼穗进行转录组测序分析,共获得差异表达基因2639个。对WT vs ep的差异表达基因进行功能注释分析,发现COG、GO和KEGG数据库主要富集到植物激素信号转导、淀粉与蔗糖代谢、植物MAPK信号通路、苯丙素生物合成、次级代谢物生物合成,转运和代谢等过程。通过差异基因富集和表达模式分析,进一步筛选到与激素合成调控及细胞壁稳定途径相关的差异基因共28个,其中,Pm Aux、Pm IAA15、Pm SAUR与生长素合成运输相关,Pm PYR6、Pm PYR13、Pm PP2C1、Pm PP2C12与脱落酸合成相关,Pm CKX与细胞分裂素合成相关,Pm EIN1、Pm EIN11、Pm ERF2、Pm ERF3、Pm ERF12与乙烯信号转导相关,Pm JAZ1、Pm JAZ2、Pm JAZ4、Pm JAZ15、Pm ZTL、Pm UP11与茉莉酸合成相关,Pm Ces A、Pm IRX、Pm PAL1、Pm PAL2、Pm CCR1、Pm CCR2和转录因子Pm NAC、Pm MYB、Pm WRKY与响应木质素合成和细胞壁稳定相关。同时,整合水稻直立穗基因相关信息与该转录组测序序列同源性分析比对,筛选到8个候选基因,分别为DEP1同源基因PmEP1,DEP2同源基因PmEP2、PmEP4、PmEP5、PmEP10,DEP3同源基因PmEP3、PmEP11、PmEP13。（3）候选基因的表达模式验证采用qRT-PCR技术,对筛选出的候选基因在野生型WT和直立穗突变体ep孕穗末期幼穗中的表达模式进行分析,这些基因的表达趋势与转录组结果基本一致。与对照相比,调控生长素、细胞分裂素、茉莉酸和细胞壁合成转导相关的基因及转录因子在直立穗突变体中上调表达;脱落酸响应通路的Pm PYR13基因及乙烯信号转导通路的Pm EIN1和Pm ERF2基因下调表达,其余6个基因的表达量均增加。与水稻直立穗基因同源的基因中,PmEP1、PmEP4、PmEP5、PmEP10在ep中的表达量均高于WT,而PmEP2、PmEP3、PmEP11、PmEP13的表达量较WT均有所下降。因此推测糜子中可能存在多个直立穗性状相关信号通路,通过激活与抑制不同激素的合成与信号转导来改变穗部、茎秆和叶片的性状,从而使糜子穗型保持直立。（4）糜子PmEP1基因的克隆与分析在野生型WT和直立穗突变体ep中都成功克隆获得PmEP1基因,序列比对分析表明,突变体ep中PmEP1基因在144 bp处碱基由C突变为T,且在207-221 bp处发生了15个碱基的缺失,导致其编码的蛋白质功能改变或丧失,进而可能增强了G蛋白信号的传递。因此,PmEP1基因可能是调控糜子突变体ep直立穗表型的关键基因。综上所述:糜子主要通过直立穗相关信号及植物激素合成与信号转导通路的调节来激活糜子穗部、茎秆和叶片等部位的性状变化,进而参与糜子直立穗型的响应。而PmEP1基因发生碱基突变和缺失,使得其编码的蛋白质结构发生改变,是导致ep表型突变的关键原因。