为解析小麦丝裂原活化蛋白激酶基因TaMAPK1-6A、TaMAPK1-6B和TaMAPK1-6D在苗期耐旱性中的功能及其同源基因之间的叠加效应，以春小麦品种Fielder及以其为遗传背景通过CRISPR/Cas9介导的小麦基因组编辑技术创制的TaMAPK1单基因突变体mapk1-aa、mapk1-bb和mapk1-dd（简称单突变体）为供试材料，通过杂交、自交及其后代分离群体的基因型检测，创制了双基因敲除突变体和三基因敲除纯合突变体（分别简称双突变体和三突变体），并对这些单突变体、双突变体和三突变体以及对照（野生型Fielder）苗期耐旱性进行了系统评价。结果表明，TaMAPK1单基因功能缺失突变导致小麦幼苗耐旱性显著降低，表现为叶片保水能力下降、渗透调节物质积累减少和膜脂过氧化加剧。双突变体和三突变体的耐旱性较单突变体进一步降低，生理生化指标恶化程度随突变基因拷贝数增加而加剧。综上，TaMAPK1基因正调控小麦苗期耐旱性，其同源基因具有累加调控作用。

R2R3-MYB转录因子家族是MYB转录因子中最大亚家族，在植物多种胁迫响应中扮演重要角色。为了筛选出与磷利用效率相关的R2R3-MYB成员，以最新组装的大麦MorexV3基因组对大麦中的R2R3-MYB转录因子家族进行了鉴定与生物信息学分析。结果表明，在大麦MorexV3基因组中鉴定出127个R2R3-MYB基因，并命名为Hv2RMYB-1~Hv2RMYB-127。这些基因分布于大麦7条染色体上，且启动子区富含激素响应顺式作用元件。经理化性质分析，大多数成员编码酸性且不稳定的蛋白质。通过系统发育及共线性分析将大麦R2R3-MYB家族划分为5个不同的分支及16对串联复制基因。结合转录组数据（RNA-Seq）和实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR），发现10个大麦R2R3-MYB基因在低磷胁迫下均有不同程度的差异性表达，其中Hv2RMYB-48显著上调表达。Hv2RMYB-48定位于细胞核，可以与MYB-ABRE-MYB顺式作用元件进行互作。

ERECTA受体样激酶家族在植物气孔发育及非生物胁迫响应中具有重要作用。为明确大麦HvERECTA基因在气孔发育及干旱胁迫响应中的调控机制，挖掘大麦抗旱分子育种新靶点，克隆获得大麦HvERECTA基因并进行生物信息学分析，构建异源过表达载体转化拟南芥，系统测定转基因株系的气孔表型、关键基因表达水平及干旱胁迫下的生理指标。结果表明，HvERECTA基因编码区全长2 934 bp，编码977个氨基酸，编码蛋白定位于质膜且含典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域，在禾本科植物中高度保守；该基因的启动子区域富含ABRE、MBS等逆境胁迫及激素响应元件。转基因拟南芥气孔密度显著降低，气孔发育关键转录因子SPCH、MUTE、FAMA的编码基因表达量下调幅度均超50%，MAPK通路核心基因YODA表达上调50%~80%；干旱胁迫下，转基因拟南芥株系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性较对照提升25%~40%，丙二醛含量下降约30%，失水速率降低20%，胁迫响应基因AtKIN2、AtABF3、AtRD22表达量均显著上调。综上所述，大麦HvERECTA基因通过调控MAPK信号通路降低气孔密度、增强植株抗氧化能力，从而提升抗旱性，为大麦抗旱分子育种提供了重要的功能基因资源。

高迁移率族蛋白（HMG）是真核生物染色质动态调控的关键因子。为了解小麦HMG家族在干旱和磷饥饿胁迫下的动态响应规律，基于普通小麦参考基因组（IWGSC Ref Seq V1.0），通过生物信息学方法鉴定TaHMG家族成员，对其理化性质、系统进化、共线性及启动子顺式作用元件进行分析，并整合公共转录组数据与qRT-PCR，检测该家族成员的组织表达特性，及其在干旱胁迫（15% PEG6000）和缺磷胁迫（0 μmol·L^-1 Pi）不同时间（0、1、3、6、12、24 h）的表达模式。结果表明，共鉴定出32个TaHMG基因，系统进化分析将其划分为HMGA（9个）和HMGB（23个）两个亚家族；共线性分析表明该家族进化受纯化选择主导；启动子分析显示，TaHMG基因富含脱落酸（ABRE）及茉莉酸甲酯等激素与胁迫响应元件。qRT-PCR检测出Ta-6D-HMGB1、Ta-3D-HMGB1及Ta-7D-HMGB2在叶片中高表达，Ta-2D-HMGB1、Ta-5A-HMGB1和Ta-7D-HMGB1在茎中高表达。干旱胁迫下，5个TaHMG基因在处理早期（3或6 h）即被快速诱导，而Ta-7D-HMGB2呈现先抑制（0~3 h）后上调（6 h）的表达模式；缺磷胁迫下，不同TaHMG基因表达高峰出现在处理后12或24 h。综上，小麦HMG家族基因通过差异化表达适应非生物胁迫，其中Ta-7D-HMG2、Ta-3D-HMGB1等胁迫响应基因可作为抗逆分子育种的候选基因。

农杆菌介导是小麦遗传转化的重要手段，但其存在转化效率低、基因型依赖性强及愈伤组织易于褐化、再生率较低等关键问题。本研究以小麦模式材料Fielder的幼胚为外植体，系统探究了胚龄、乙酰丁香酮（acetosyringone, AS）浓度、农杆菌侵染时间、草铵膦（phosphinothricin, PPT）筛选压力以及外源激素（abscisic acid, ABA; kinetin, KT）配比等对愈伤组织的诱导分化及转化效率的影响，并利用扬麦20、郑麦7698、科农199等品种对优化后的体系进行基因适用性评价。结果表明，花后12 d的幼胚是最适宜的转化受体，作为外植体诱导的愈伤组织褐化率最低（4.40%）；农杆菌侵染液OD₆₀₀=0.5、添加200 μmol·L^-1 AS、侵染愈伤组织10 min时，抗性愈伤组织绿点分化率最高（34.29%）；诱导和分化培养基中分别添加0.5 mg·L^-1 ABA和1.5 mg·L^-1 KT后，胚性愈伤组织的形成与植株再生能力显著提高；PPT最佳筛选浓度为10 mg·L^-1。在该优化体系下，Fielder的转化效率从8.16%显著提高至14.83%，扬麦20、郑麦7698和科农199的转化效率分别达到9.03%、7.32%和8.70%，接近甚至超过Fielder在优化前的水平。本研究得到的优化体系提高了小麦遗传转化效率，且对不同遗传背景的小麦品种具有较好的适用性，为小麦基因功能的解析和分子育种提供了技术支撑。

为了解miRNA对小麦耐干热风胁迫的分子机制，以小麦干热风敏感种质新春14号和干热风耐受品种新春46号为材料，在灌浆期采用人工模拟干热风胁迫（昼温35 ℃/夜温25 ℃，相对湿度20%，风速5 m·s^-1，连续处理5 d），结合高通量测序技术筛选差异表达miRNA，并通过qRT-PCR进行验证。结果表明，共有203个miRNA参与干热风胁迫下的表达，其中共表达miRNA 136个。经差异筛选，最终获得6个核心差异表达miRNA，分别为novel_miR_537、novel_miR_443、novel_miR_469、novel_miR_393、novel_miR_390和novel_miR_339，这些miRNA显著富集于甘露糖型O-聚糖的生物合成、多聚糖降解、过氧化物酶体和硒化合物代谢4个通路。靶基因预测揭示，这些miRNA靶向调控β-1，2-木糖基转移酶、α-1，3-阿拉伯糖基转移酶、GDSL酯酶/脂肪酶、α-L-岩藻糖苷酶、过氧化物酶等关键体膜蛋白的编码基因，参与细胞壁稳定性维持、活性氧清除及渗透调节过程。这说明小麦对干热风响应存在miRNA调控网络，并以“miRNA-靶基因”分子模块形式共同参与小麦对干热风胁迫的抵御过程。

为探究高温下小麦全基因组水平mRNA二级结构重编程及其与翻译效率的关联，以小麦品种中国春为材料，利用SHAPE-MaP及多聚核糖体图谱技术，在不同条件下对苗期小麦进行了多组学联合分析。结果表明，小麦转录本起始与终止密码子位置的SHAPE反应活性显著高于两侧，呈现保守结构特征。与常温相比，高温胁迫导致全基因组转录本平均SHAPE反应活性降低，mRNA倾向于形成双链结构，且该变化在恢复期表现出可逆性。高温胁迫初期，起始密码子区域的结构变化最为显著。多聚核糖体图谱显示高温导致多聚核糖体峰值下降，全基因组水平的翻译受到抑制。经关联分析，全基因组水平上转录本各区域的SHAPE反应活性变化与翻译效率变化之间无显著相关性。综上所述，高温诱导小麦mRNA折叠程度增加可能是一种主动防御策略，其与翻译调控呈现非线性复杂关系。

株高是影响小麦抗倒伏性和产量的重要农艺性状。为解析小麦株高的遗传基础并挖掘稳定调控位点，以来源于黄淮麦区的339份小麦自然群体为试验材料，结合9个环境下的株高表型数据和21K单核苷酸多态性（SNP）芯片基因型数据，采用混合线性模型开展全基因组关联分析（GWAS）。对关键关联区间进行连锁不平衡（LD）与单倍型分析，并利用包含327份材料、基于660K SNP芯片的自然群体进行跨群体验证，同时对关键区间进行基因注释并筛选候选基因。结果表明，共鉴定到66个与株高显著相关的稳定QTL。其中，在6D染色体490.34~492.42 Mb区间检测到一个新的主效稳定位点QPh. nwafu-6D，该位点在8个环境中稳定表达，平均表型变异解释率为8.23%；该区间可划分为2个LD区块，Block2中鉴定到3种单倍型，优势单倍型Block2_Hap1（频率84.1%）携带材料的株高显著低于其他单倍型，且在多个环境中与较高的千粒重显著相关。通过跨群体验证，核心SNP标记（SNP_Chr6D_492211566）Block2_Hap1基因型材料株高极显著低于Block2_Hap2基因型材料（P< 0.001）。在该区间（490.34~492.42 Mb）进一步注释筛选到8个候选基因，功能上主要涉及激酶信号、转录调控、泛素化降解与激素响应等过程。