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烟碱是烟草重要的品质性状,明确烟碱含量的调控机制,筛选特异烟碱含量的烟草品种,对提高烟叶品质具有重要的指导意义。然而,直接鉴定烟草种质资源的烟碱含量周期很长、效率偏低、消耗大量人力物力,影响了种质资源的发掘利用。而利用分子标记开展特异烟碱种质的筛选,则能够有效缩短鉴定周期,节约成本,极大提高工作效率。近年来,虽有一些烟碱相关分子标记挖掘工作得以开展,但限于分子标记密度不高、准确度不够等问题,烟碱相关分子标记很少被应用到种质资源的筛选上。而随着二代高通量测序技术的快速发展,RAD测序技术因其所具有的基因组覆盖均匀、成本低、周期短等特点,得到了广泛的应用。同时,得益于高通量测序技术的发展,依赖于SNP标记的全基因组关联分析方法迅速发展为植物复杂数量遗传性状研究的有效手段。本研究对219份烤烟品种开展了RAD重测序,对29份烤烟品种开展全基因组重测序,结合全基因组关联分析的方法,发掘与烟碱含量变异、烟碱合成关键基因表达量显著关联的SNP位点;同时针对关联位点进行相应候选基因的预测,功能标记开发等工作,对烟草烟碱相关分子标记挖掘,高烟碱品种选育等工作具有重要的指导意义。具体研究结果如下:1.对219份烤烟品种进行了RAD重测序,获得了384,904个高质量SNP位点的群体分型数据,结合8个年点烤后烟叶烟碱含量表型鉴定,运用全基因组关联分析的方法,在显著性阈值之上共发掘到2个与烟碱含量显著关联的SNP位点,分别位于1号染色体的69,912,063 bp处和2号染色体的81,115,794 bp处。针对关联位点,基于烟草基因组数据库,预测到2个候选基因,分别是Ntab0691660和Ntab0574860。候选基因Ntab0691660与拟南芥ATCYS6基因同源,推测Ntab0691660可能通过调控生物胁迫抗受能力相关通路参与了烟碱合成代谢的调控;候选基因Ntab0574860与水稻中的OSJMJ706基因同源,推测Ntab0574860可能与烟碱合成关键酶腐胺N-甲基转移酶相关基因的表达调控有关。对关联分析挖掘到的SNP位点设计了相应的等位变异特异PCR（AS-PCR）标记,关联位点C169,912,063筛选到1个可用的标记AP014,SNP位点C281,134,669紧邻关联位点C281,115,794,从该位点上筛选到2组扩增带型清晰的AS-PCR标记:AP068和AP072。研究为高烟碱优异等位基因型的发掘和高烟碱新品种的分子标记辅助选择提供了可用的标记和基因资源。2.对29份烤烟品种开展了全基因组重测序,基于所揭示的基因组序列变异,分析了普通烟草种4个PMT基因家族基因的SNP和Indel变异,筛选错义突变位点。在基因Ntab0153810（NtPMT2）的第1个外显子内第75个核苷酸位置上的SNP（C2349502707）发现一个错义突变。与参考基因组红花大金元相比,该SNP在部分品种上由T突变为G,从而导致翻译后的氨基酸序列由组氨酸（H/His）变为谷氨酰胺（Q/Gln）,其氨基酸性质从碱性氨基酸变为酰胺类氨基酸。方差分析结果表明,在显著水平上T基因型比G基因型供试品种的烟碱平均含量高14.7%,T基因型是高烟碱优异等位变异。针对该位点,开展了功能标记转化,筛选到1对扩增稳定、带型清晰的功能标记AP058。本研究为高烟碱品种的分子标记辅助选择提供了可用的标记和基因资源。3.对219份烤烟品种进行了烟碱合成关键基因PMT、QPT的表达量表型鉴定,结合RAD重测序所获得的高质量SNP数据,利用全基因组关联分析的方法,在显著性阈值之上挖掘到2个与PMT表达量相关的SNP位点,分别位于2号染色体的76585016 bp处和5号染色体的150848920 bp处;8个与QPT表达量显著相关的关联SNP位点,分别位于2号染色体上的2177629bp和2177631 bp处、4号染色体上的150426307 bp处以及9号染色体上的15845870bp、107612287bp、107612311bp、107612331bp和107612344bp处。利用水培的方法,在人工气候培养室内对烟草幼苗进行培养,保证了均一稳定的培养环境,同时利用烟碱合成关键基因表达量作为表型鉴定数据,缩短了分子标记开发周期,为分子标记筛选工作提供了新的思路。