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。

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。

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。

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。

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。

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。

新疆的南疆地区降水稀少、气候干旱，耕地不同程度盐渍化，严重影响小麦生长并导致小麦产量下降，因此挖掘耐盐种质资源是提升南疆粮食产能的有效途径。本研究以宁夏引黄灌区及周边区域审定的42份春小麦品种为材料，在150 mmol·L^-1 NaCl胁迫下测定萌发期、苗期的发芽指标及表型指标，综合评价42份春小麦品种的耐盐性。结果表明，大多数小麦品种在萌发期与苗期各指标相对值小于100%，萌发期发芽势、发芽指数、活力指数的变异系数大于20%；苗期苗高、地上部分鲜重和干重及根长的变异系数大于20%，不同性状间呈极显著或显著正相关。通过系统聚类分析将42份春小麦材料划分为3类，其中耐盐型材料15份，中间型材料20份，敏感型材料7份；宁春3号、宁春8号、宁春9号、宁春12号、宁春35号等耐盐性较好，表现出较强逆境适应性，初步验证了跨区域引进宁夏春小麦种质资源的可行性，为南疆耐盐品种选育提供基础材料与参考。

为探索新疆春小麦成熟期氮效率评价方法与指标，筛选氮高效种质资源，以期为小麦氮高效品种的选育提供参考。以适宜新疆广泛种植的20个春小麦品种为研究对象，设置0 kg·hm^-2（N0）、100 kg·hm^-2（N1）、200 kg·hm^-2（N2）、300 kg·hm^-2（N3）共4个施氮水平，测定不同施氮水平下小麦成熟期茎干重、叶干重、穗重、穗粒数、千粒重、籽粒产量、株高、叶绿素含量等11个性状，利用主成分分析法、隶属函数法对小麦品种进行综合评价并划分氮效率类型。结果表明，与N2、N3处理相比，N0、N1处理下小麦成熟期株高降低、茎叶细小且籽粒产量降低；N0、N1处理下多数指标的变异系数均大于N2、N3处理。相关性分析显示，4个施氮水平下茎干重与穗重、穗粒重均呈显著正相关；单位面积穗数与茎干重、穗重、穗粒重、千粒重均呈显著负相关。两年在4个施氮水平下分别提取4个主成分，其累计贡献率为75.63%~82.20%。根据不同氮水平下氮效率综合值（G）的大小将供试小麦品种分为氮高效型、氮低效型、低施氮量氮高效型、高施氮量氮高效型4类。综合氮效率综合值与籽粒产量，筛选出核春137、粮春1242、粮春1354、新春38号、新春47号、新春48号和新春6号共7个高产氮高效型品种。

小麦缺体-四体材料是一种重要的染色体遗传材料，通常被用来进行目的基因定位等研究，而对于缺体-四体小麦材料本身的农艺和品质性状的研究报道较少。为了解染色体缺失和重复对小麦主要农艺和品质性状的影响，对38份中国春缺体-四体材料进行了农艺、籽粒及面粉加工品质性状调查及分析。结果表明：缺体-四体材料的农艺性状变异系数表现为穗粒数>分蘖数>穗长>小穗数>株高；与对照（中国春）相比，N7D-T7A的小穗数显著增加（P<0.05），N2A-T2B和N6B-T6A的穗粒数极显著降低（P<0.01），N4B-T4A和N7D-T7A的株高显著增加，N6D-T6B的株高显著降低，N4A-T4B和N7A-T7B的穗长极显著变短，但是分蘖数上所有缺体-四体材料与对照无显著差异。缺体-四体材料的籽粒性状变异系数表现为千粒重>面积>长宽比>粒宽>粒长>周长；与对照相比，N3B-T3D、N3D-T3A、N3D-T3B、N6A-T6B、N6B-T6A的籽粒面积显著增加，N3B-T3A、N3B-T3D、N3D-T3B、N6A-T6B和N6B-T6A的粒宽极显著增加，N1B-T1A、N1B-T1D、N3A-T3D、N4A-T4B、N4A-T4D、N5B-T5A、N5B-T5D、N6A-T6D、N7A-T7B、N7A-T7D在长宽比上极显著降低，N2A-T2B的千粒重显著降低，在周长和粒长性状上所有缺体-四体材料与对照没有显著差异。缺体-四体材料的面粉品质性状变异系数表现为沉降值>湿面筋含量>粗蛋白含量>水分>淀粉；与对照相比，缺体-四体材料在面粉品质性状上存在差异，但不显著。缺体-四体材料的变异系数表现为稳定时间>形成时间>粉质质量指数>弱化度>吸水率；与对照相比，只有第一同源群缺体-四体材料在面团形成时间和稳定时间上表现出了显著差异，其中N1A-T1B面团稳定时间显著增加，N1A-T1D面团形成时间和面团稳定时间极显著增加，N1D-T1A面团形成时间显著增加，面团稳定时间极显著增加，而在其他指标上缺体-四体材料与对照均无显著差异。