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玉米是我国主要粮食作物,在国家粮食安全中起着重要作用。通过提高杂交组合的杂种优势提高产量是玉米产量提升的有效途径。杂种优势可通过多种性状来衡量,如株高、产量、叶面积等,百粒重是玉米产量性状的重要组成因子之一,杂交种的百粒重显著高于亲本,但目前利用百粒重衡量杂种优势进而探究百粒重杂种优势遗传机理的研究相对较少。因此,本研究采用NCII试验设计,利用4个测验种做父本,96个温带自交系做母本,构建了384份测交种作为试验材料,通过对多个环境下百粒重的表型和亲本基因型鉴定,利用全基因组关联分析（GWAS）、全基因组选择（GS）等方法从三个方面即杂交种表现、配合力和杂种优势对玉米百粒重杂种优势进行分析,解析百粒重杂种优势的遗传基础。主要研究结果如下:1.通过对玉米百粒重自交系进行GWAS分析,定位到63个显著标记,利用4种模型（加性模型、显性模型、超显性模型、隐性模型）对F1杂交种进行GWAS分析,分别定位到25、51、456、71个显著标记。通过多元回归分别计算自交系和杂交种显著标记解释的表型变异率,结果表明自交系定位的32个显著标记解释了70.3%的表型变异,F1杂交种应用加性模型定位的16个显著标记解释了52.6%的表型变异,而应用显性模型,超显性模型和隐性模型定位的显著标记仅仅解释了36.8%、39.8%和18.5%的表型变异;通过计算自交系和F1杂交种累计优良基因型的数量与表型的关系,发现均为显著正相关（相关系数分别为0.64、0.46）,以上结果证明了GWAS定位结果的准确性。利用杂交种百粒重表型进行遗传方差分析的结果表明加性方差占75.5%,显性方差占15.7%,显性×显性互作方差占0.8%,不存在加性×加性互作方差和加性×显性互作方差,说明百粒重性状主要受基因加性效应的控制。GS分析结果表明,杂交群体GS预测准确性为74%大于使用显著标记进行分子标记辅助选择（MAS）预测准确性71.2%;自交系和杂交群体使用显著标记进行MAS预测准确性（分别为76.8%和71.2%）大于使用随机选择标记进行MAS预测准确性（分别为17%和44.5%）,再次验证了亲本自交系和F1杂交种GWAS分析结果的准确性。2.通过对玉米百粒重自交系一般配合力（GCA）进行GWAS分析,定位到82个与自交系GCA显著关联标记,GCA主要受基因加性效应影响。通过对F1杂交种特殊配合力（SCA）进行GWAS分析,结果表明加性模型没有定位到任何显著标记,显性模型、超显性模型和隐性模型分别定位到25、543、62个显著标记,比较发现4种模型中加性模型表现最差,显性模型表现最好,证明SCA主要受基因非加性效应的影响,尤其是显性效应。3.通过对百粒重杂种优势（中亲优势）进行GWAS分析,显性模型没有定位到任何显著标记,上位性互作模型中只有显性×显性互作模型定位到14个显著互作,其他上位性互作模型没有定位到显著互作。计算包含不同遗传效应模型的方差,结果表明显性方差和加性×加性互作方差在各模型中占较大比例。杂种优势GS预测准确性分析中,只用加加互作效应的预测准确性63.5%高于只用显性效应的预测准确性33.2%,显性和加加互作效应的预准确性58.6%,显性、加加互作和加显互作效应的预测准确性59.1%以及显性、加加互作、加显互作和显显互作效应的预测准确性57.5%。以上结果证明了百粒重杂种优势主要受基因互作效应控制。本研究利用NCII设计,对玉米百粒重杂交种表现、杂种优势、一般配合力和特殊配合力进行GWAS分析,发现了一些控制以上性状的QTL位点,并证明了利用这些显著性位点进行MAS能够提高预测准确性。本研究从不同角度对玉米百粒重杂种优势遗传机理进行研究,为玉米杂种优势理论和分子机理研究奠定了基础,为利用GS技术辅助提高强杂种优势选育效率提供了理论依据。