基于Stock6来源诱导系的玉米单倍体育种技术在当前已经成为快速选育玉米自交系的重要手段,而玉米诱导产生单倍体的遗传学基础及生物学机理仍不清楚。本研究主要围绕玉米单倍体诱导相关QTL精细定位、诱导基因克隆与功能验证、高油型玉米单倍体诱导系选育及玉米单倍体诱导过程中的异雄核籽粒发生机制进行探究。本研究的主要结论如下:1)在控制诱导率的主效QTL精细定位研究的基础上,构建了诱导系材料CAU5的BAC文库,通过阳性克隆筛选及测序分析,获得了该区段的BAC序列。并根据序列比对与功能注释,在该区段内13个基因中确定了编码磷脂酶(ZmPL41)的基因为候选基因。通过CRISPR/Cas9定点突变技术将野生型玉米材料的ZmPLA1基因突变后,使其获得了单倍体诱导能力,说明该基因的突变就是导致Stock6来源诱导系诱导玉米单倍体产生的原因。2)通过测序发现,诱导系中基因Zmpla1与B73的ZmPLA1序列在外显子上共存在11个单碱基替换突变和1个4bp插入突变。本研究利用50个不同来源自交系的ZmPLA1基因测序分析结果证明,4bp插入是导致玉米单倍体诱导功能产生的原因。RNA-seq数据表明,相比于常规自交系,Zmpla1基因的表达量显著上调,可能是由于代谢通路的反馈调节导致。诱导系与非诱导系的花粉中激素含量测定结果表明,非诱导系中茉莉酸(JA)含量显著高于诱导系,说明单倍体诱导可能与JA途径相关。3)对控制玉米单倍体诱导率的另一主效QTL-qhir8进行了精细定位,利用两个诱导率有差异诱导系亲本UH400和CAUHOI构建了 F2群体,通过对F2单株进行分子标记鉴定和诱导率测验,验证了qhir8在F2群体中的效应。利用后代测验的方法对qhir8进行了精细定位。在3989个F2单株中筛选获得34个交换单株,并用于精细定位,最终将定位区间缩小到207kb的区域。在精细定位的过程中发现,该位点同qhir1相似的是,其在提高单倍体频率的同时,也能够提高胚败育籽粒频率。但是不同的是,该位点并不能导致其本身的偏分离。精细定位过程中开发的分子标记可用于新型诱导系的分子标记辅助选育。4)以诱导系CAU2和高油型材料BHO为亲本,组配了用于选育高油型玉米单倍体诱导系的群体。自F2开始,对单株进行qhir1位点的分子标记辅助选择。并对每个单株进行诱导率测验和油分的单粒测验。同时选择油分和诱导率较高的单株自交获得下一代种子。经过6代自交选育,获得了遗传稳定的高油型玉米单倍体诱导系。其油分含量>10%,单倍体诱导率>10%,能够提高玉米单倍体育种效率。5)以诱导系材料与非诱导系材料作为父本,对杂交种或自交系材料进行二次授粉或混粉授粉,研究了玉米单倍体诱导系存在时果穗上异雄核受精的发生频率。不同诱导率的诱导系授粉结果表明,异雄核受精与玉米单倍体诱导率存在正相关。通过不同时间间隔的二次授粉实验证明,花粉竞争能力能够显著影响异雄核受精。因此推测,玉米单倍体诱导系授粉后的受精失败后可能会发生再次受精现象从而形成了异雄核籽粒。