根系是植物吸收养分和水分的重要器官,解析调控植物根系生长发育的分子机理,对遗传改良作物根系性状,进而提高养分利用效率具有重要意义。小麦是重要的粮食作物之一,但目前育种上可以用来进行根系性状遗传改良的基因位点还很少,对其根系生长发育的分子调控通路尚不清楚;已知低氮能促进小麦根系生长,但对低氮促进小麦根系生长的机理也所知甚少。本研究以一套“小偃54×京411”重组自交系（RIL）群体为材料,首先在正常供氮和低氮条件下对调控小麦苗期种子根长的QTL进行定位;再从RIL群体中筛选出典型的长根株系和短根株系,通过比较蛋白质组学手段探究调控小麦根系生长的差异蛋白和调控通路;同时,从RIL群体中筛选根系生长对低氮响应最好的株系和根系生长对低氮响应最差的株系,利用比较蛋白组质学手段,探究低氮促进小麦根系生长的分子机理。取得的主要研究结果如下:（1）RIL群体及其双亲的根系表型分析结果表明,无论在正常供氮还是低氮条件下,小偃54（XY54）的种子根最长根长均显著长于京411（J411）;低氮能显著促进XY54的根系生长,但对J411的诱导效应则不明显;不同RIL株系的根长及对低氮的响应也表现出较大的遗传变异。正常供氮和低氮条件下共定位到调控最长根长和根系伸长量的QTL位点32个,分布在7条染色体的12个标记区间。其中正常供氮条件下定位到16个位点,包括13个调控最长根长QTL位点和3个调控根系伸长量的QTL位点。调控最长根长的13个QTL位点的贡献率介于4.7%-53.2%之间,而调控根系伸长量的3个QTL位点的贡献率介于9.7%-26.3%之间。低氮条件下定位到16个QTL位点,包括13个调控最长根长的QTL位点和3个调控根系伸长量的QTL位点。调控最长根长的13个QTL位点的贡献率介于5.8%-59.2%之间,而调控根系伸长量的3个QTL位点的贡献率介于5.2%-23.6%之间。研究还发现多数QTL位点成簇分布,只有少数QTL位点单独存在。（2）从“XY54×J411”RIL群体中筛选出种子根长最长的15个株系和种子根长最短的15个株系分别定义为LRM组和SRM组。以LRM组株系、SRM组株系以及XY54和J411为材料,采用比较蛋白质组学方法,获得了80个参与调控小麦种子根长的差异蛋白。在长根基因型品种（系）显著上调的差异蛋白中,有9个通路得到显著富集。包括植物固醇生物合成途径、苯丙素类生物合成途径、脂肪酸生物合成和代谢途径、苯丙氨酸代谢途径等。有2个植物固醇生物合成途径的关键蛋白CYP51和DWF1在长根品种（系）XY54和LRM中的积累丰度显著高于短根品种（系）J411和SRM,说明BR的生物合成途径在长根基因型品种（系）中被加强。差异蛋白中还包含9个属于class III的过氧化物酶类蛋白,其中有6个在长根基因型品种（系）中表达丰度增加,而另外3个表达丰度下降。推测在长根基因型品种XY54和长根株系中,由于BR生物合成途径的加强,增加了BR含量,BR进一步通过过氧化物酶(或Ca²⁺信号以及MAPK途径)调控了根尖ROS的产生和分布,进而产生了更为活跃的根尖分生组织,使XY54和长根株系具有更高的根系生长速率和更长的根长。（3）从“XY54×J411”RIL群体中筛选出根系生长对低氮响应最好的15个株系和根系生长对低氮响应最差的15个株系分别定义为LRG组和SRG组。以LRG组株系、SRG组株系以及RIL群体的双亲XY54和J411为材料,采用比较蛋白质组学方法,获得了84个参与低氮促进小麦种子根生长调控的差异蛋白。通路富集分析结果表明,低氮促进的小麦种子根生长过程受复杂的通路所调控,其中谷胱甘肽代谢、胞吞作用、脂质代谢和苯丙素类生物合成途径可能在低氮促进的小麦种子根生长调控中起关键作用。参与这些途径的一些差异丰度蛋白（如PLD、谷胱甘肽转移酶等）在小麦根系性状和氮利用效率的遗传改良方面可能具有较高的应用价值。（4）调控小麦种子根长相关差异蛋白对应的编码基因和QTL位点之间的连锁性分析结果表明,在定位到的12个调控小麦种子根长和根系伸长量的QTL或QTL簇中,有9个与调控根长相关差异蛋白对应的编码基因共定位或紧密连锁,说明QTL位点和相关调控蛋白之间存在密切的内在联系。这些与QTL共定位的差异蛋白可能在调控根系生长方面发挥了更为关键的作用。综上,本研究对正常供氮和低氮条件下调控小麦种子根长的QTL进行了定位,并鉴定到一些正常供氮和低氮条件下调控小麦种子根生长的差异丰度蛋白和调控通路。研究结果可以为遗传改良小麦根系性状和养分利用效率提供基因位点和筛选标记。