茎和根是植物经过长期进化形成的两种重要器官,分别发挥光合作用和营养吸收的功能。以往研究大多集中于对根茎生长生理和分子机制的解释,但茎和根在生长过程中也存在着密切的相互作用,其遗传基础、二者协同调控植物生长的机制仍有待探究。本研究以胡杨全同胞F1代群体为研究对象,调查幼苗发育过程中胚根与胚芽的生长性状动态变化。通过建立三种功能基因定位模型定位调控主茎和主根生长的数量性状基因位点。第一,使用传统单一性状功能定位模型分别对两种生长性状进行基因定位;第二,使用互作性状功能定位模型对两种生长性状开展联合基因定位;第三,使用复合性状功能定位模型对两性状的加和(主轴)进行基因定位。主要结果如下:(1)单一性状功能定位模型分别定位到1 1个与主茎生长相关的QTL位点和8个与主根生长相关的QTL位点。基因型分离曲线呈现出早晚差异,如与ATP酶活性有关的ABCB8基因促使主根长表型呈现出较早(20天)的表型分化。(2)互作性状功能定位模型定位到8个与根茎相关的QTL位点,其中GLUR、PCFS4、F-box和UBQ基因多效性的调控主根长和主茎高两种性状的生长。该模型将主根长和主茎高的遗传互作可视化,如涉及多种生物学过程的GLUR基因既显著影响主根长的生长(40天-75天),又显著影响主茎高的生长(50天-85天)。(3)复合性状功能定位模型定位到7个与主轴生长相关的QTL位点。该模型将基因如何通过组成性状影响复合性状的过程可视化,如多聚腺苷酸化因子PCFS4基因先单独通过影响主根长生长调控主轴的生长(0-25天),后同时多效性的影响主茎高和主根长生长(25天-85天),第67天为PCFS4基因对主茎生长的作用反超对主根生长的作用的节点,即主要通过影响主茎的生长影响主轴的生长。(4)三种模型各有侧重且均定位到了相同的基因BHLH98、QWRF、PCFS4、UBQ。三类功能基因定位模型为植物主茎高和主根长遗传控制机制的研究提供了新思路。研究结果进一步揭示了沙漠树种地上地下互作对树木适应干旱土壤环境的影响,以及地上地下两种生长机制的内在联系。