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小穗数、穗粒数和有效分蘖数是小麦(Triticum aestivum L.)产量构成的重要要素。在干旱胁迫条件下,小麦通过一定程度地降低小穗数、穗粒数和分蘖数来缓解干旱对自身生长发育发育的影响,表现出了对环境显著的弹性适应,遗传力较低,属于典型的多基因控制的复杂数量性状。因此,利用分子数量遗传学和元分析手段,发掘真实的主效数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL)及其紧密连锁的分子标记是实现小麦产量分子遗传改良的重要途径,对提高小麦穗部相关性状遗传改良效率和准确性具有重要意义。本研究利用抗旱性强的冬小麦品种陇鉴19和水地高产品种Q9086杂交创建的小麦重组近交系群体(Recombinant inbred lines,RILs)120个株系为供试材料,设置不同的水分环境,对小麦小穗数、穗粒数和有效分蘖数进行QTL定位分析,整合已定位的QTL信息,进行元分析,发掘一致性QTL位点及其紧密连锁的分子标记,并对“一致性”QTL区间内的相关基因进行初步筛选发掘。研究结果如下:1.小麦RILs群体小穗数、穗粒数和有效分蘖数表型变异对水分反应敏感,普遍表现出较低的遗传力,群体内各株系变异广泛且存在超亲分离现象,属于微效多基因控制的复杂数量性状。2.依据小麦不同的穗部性状,共检测到22(有效分蘖数)~43个(穗粒数)加性QTL(A-QTL)和22(小穗数)~84对(穗粒数)上位性QTL(AA-QTL),在小麦21条染色体上均有分布,对表型变异的贡献率分别在0.14~11.87%和0.02~3.91%。所有检测到的A-QTL和AA-QTL均与水分环境发生互作,其互作对表型贡献率分别在0.32~6.83%和0.11~9.2%。这些QTL位点及其与水分环境互作产生的遗传效应,通过不同程度的正向或负向调控来影响小麦穗部相关性状的表型变异。3.在2A、5B和7B染色体上发现了4个多环境均能稳定表达的主效A-QTL(QSns.acs-2A.1、QKns.acs-2A.2、QKns.acs-5B.1和QPtn.acs-7B.1)。在3D、4A、6A、7A、7B和7D染色体上发现了6个A-QTL热点区域(Xgdm645~Xwmc529(3D)、Xgwm165~Xmag1353(4A)、Xwmc621~Xbarc107(6A)、Xksum153~Xwmc607(7A)、Xmag353~Xwmc517(7B)和Xwmc634~Xbarc76(7D))。4.借助小麦高密度分子标记遗传图谱,对来自不用遗传作图群体的控制小麦小穗数、穗粒数和有效分蘖数的365个QTL位点进行图谱映射和元分析,最终得到35个控制穗粒数一致性QTL(MQTL)、33个控制小穗数MQTL和24个控制有效分蘖数MQTL,其置信区间最小可缩小到0.55 cM,显著提高了QTL定位精度。这些MQTL在标记区间XksuG2~Xgdm111(1D)、Xgwm312~Xsrap29a(2A)、Xwmc18~Xgwm157(2D)、Xswes147~Xgwm180(4A)、Xgwm644~Xwmc269.3(6B)和Xswes625~Xgem526(7B)上呈现簇集分布现象。这些区段的MQTL处于相同或重叠的区域,表明这些关键标记区间可能是控制小麦穗部相关性状的重要基因区域,并可能存在着“一因多效”位点。5.通过对穗部性状“一致性”QTL两端标记进行物理图谱定位,根据已知注释信息对标记间的候选基因进行筛选比对,初步在小麦小穗数和穗粒数“一致性”QTL区间内筛选发掘出8个同源性较高的候选基因。本研究通过设置多个环境,系统研究了小麦RILs群体穗部相关性状表型变异特性,明确了其遗传基础;所发掘的相关基因、稳定表达QTL和一致性QTL及其热点区域将为小麦抗旱分子遗传改良提供理论和技术依据。