玉米是我国重要的粮、经、饲三元作物。通过培育和种植优良品种,提高玉米单位面积产量,对解决我国人口增长和耕地减少所带来的粮食安全问题以及发展优质高效农业均具有十分重要的意义。优良玉米品种的选育通常依赖于从丰富的种质资源中筛选出优良种质材料并加以研究和利用来实现。玉米野生近缘种是玉米遗传改良的重要种质资源,将野生近缘种的优良种质导入栽培种,培育出高产、优质、抗逆性及抗病虫害能力强的稳定纯系一直是玉米种质改良的重要课题。前人对玉米主要性状进行了广泛的遗传研究,但较少以带有特殊功能性状(如强分蘖和多穗性)且遗传稳定的远缘选系作为研究材料,同时研究不系统,且研究结论一致性较差。另外,玉米的许多重要性状,如株高、产量、品质等均表现数量性状的遗传特点,近年来,人们对这些性状进行了广泛的QTL定位研究,但其研究结果却因研究者所选的材料和方法不同,以及受到不同环境的影响,其定位的QTL数目及所在的染色体及染色体区段却有所不同,同时可以看出,以前的研究很少涉及玉米分蘖及多穗特性,而分蘖和多穗是禾本科植物的普遍特性,依然是栽培玉米的重要功能性状。因此,通过远缘杂交导入大刍草基因,创造玉米新种质,并对新选系进行系统的遗传分析和育种价值探讨,以及对相关重要性状进行QTL定位,明确其QTL数目、位置和基因效应,对提高我国玉米育种水平和玉米分子育种特别是多穗型玉米分子育种将产生十分重要的意义。1.前人多采用形态差异分析的方法,较少结合细胞学和现代分子遗传学的方法同时对远缘选系进行系统地遗传差异分析。为此,本研究以普通玉米自交系K169、K305、K363和墨西哥一年生二倍体大刍草(Zea mexicana schard)为基础材料,经过杂交、回交和自交等手段,新创造了19个具有大刍草外缘基因的远缘选系,并应用形态差异分析、核型分析和SSR分子鉴定对它们进行了系统的遗传差异分析,结果为：在所考查的20个形态指标中,其中与相应轮回亲本达到显著或极显著水平差异的性状数目最少的选系是1154和1183,各有8个性状；最多的选系为1164和1167,分别有14个,其余选系有9-13个。核型分析表明,(1)自交系K169和相应选系核型的明显差异体现在,其染色体长度比不一致和臂比大于2的染色体比例不一样,其中自交系K169和选系1193各0.10%,1183和1195均为0.00%,1189为0.20%,1191为0.30%,同时选系1183和1195的核型类型与K169也不一致。(2)由自交系K305衍生而来的12个选系,其核型公式除1171与K305相同外,均为2n=2x=14m(Sat)+6,其余11个选系均与K305不同：另外,各选系染色体长度比与K305之间也存在差异；选系1156、1157、1160、1162、1164、1167和1168臂比大于2的染色体比例也与K305不一致；就核型类型来看,除选系1156、1157、1164和1168与K305不同之外,其余的与K305一样,均为“2A”型。(3)选系1154和自交系K363的核型公式不一致,同时选系1154染色体长度比为2.08,臂比大于2的染色体的比例为0.10;而自交系K363染色体长度比为2.20,臂比大于2的染色体的比例为0.30。SSR分子标记分析表明,自交系K169与其衍生而来的5个选系遗传相似系数平均值为0.5791,最大为选系1193,其遗传相似系数0.7043;自交系K305与其衍生而来的12个选系的遗传相似系数平均值为0.6772,最大为选系1170,其遗传相似系数为0.7336；自交系K363与其衍生而来的2个选系的遗传相似系数分别为0.4259和0.2778,可以看出每个远缘选系与其相应轮回亲本间的遗传差异较大。说明大刍草的部分优良基因已成功转入普通玉米自交系中,创造了新的种质资源,为玉米育种提供了新的物质基础。2.探明玉米自交系主要性状的配合力效应及其遗传规律,确定其育种利用潜力,具有十分重要的实践意义。为此,本研究用目前生产上使用的7个骨干自交系为母本,以19个玉米远缘杂交选系为父本,按7×19不完全双列杂交模式配制133个杂交组合,分析其主要性状的配合力效应和遗传参数,并对26个自交系进行了遗传聚类分析,其主要研究结果有：(1)配合力效应分析表明,不同材料及其不同性状的一般配合力效应表现复杂。在19个选系中,1147分蘖性和多穗性GCA效应正向最大,多穗性GCA效应正向值较还有1193和1169；1183单株产量、穗粗和穗行数GCA效应表现突出,均为正向值最大,其次为1164、1157和1193。不同组合及其不同性状的SCA效应差异也较大,其中组合K389×1162和156×1193单株产量SCA效应较大；组合156×1147和K389×1164分蘖数和果穗数SCA分别为正向效应最大。(2)遗传参数研究表明,玉米分蘖性和多穗性的加性效应远大于非加性效应,但其狭义遗传力分别仅为48.66%和36.12%,育种上宜在晚代进行选择。产量及产量组成性状加性效应远比非加性效应重要,在实践中应注意选用一般配合力效应较高的亲本来配制组合,此类性状中穗粗和穗行数的狭义遗传力最高,达70%以上,而穗长和秃尖长相对较低,低于40%,其余性状居中,界于50%-70%之间,因此在实践中对穗粗和穗行数进行早代选择较为有效。(3)遗传聚类分析结果,将19个选系和7个骨干系划分为9个类群。其中,第一类包括骨干系P178、156和选系1160等9个系；第二类包括骨干系698-3、K389和选系1156等5个系,第三类包括选系1169、1191和1195,第四类包括骨干系48-2和R08,第五类包括选系1154、1183及1189；骨干系郑58,选系1153、1193、1147分别单独聚为第六至第九类。各类群自交系各具特点,对玉米育种实践具有一定指导意义。其中,选系1147分蘖和多穗性突出,植株高大,同时其GCA效应值最大,在饲草玉米育种中可能具有较大的应用潜力；1183具有果穗粗大、穗行数多,自身产量高及其GCA高等优点,是一个很好的高产育种潜力亲本；1153生育期较短、植株矮小,株型较好,结实率高,加之其性状GCA表现优良,可在选育早熟、矮杆和紧凑型玉米组合上重点应用。其余选系各具特色,可结合不同育种目标有针对性地加以改良和利用。3.研究玉米分蘖性、多穗性以及其它重要功能性状的QTL数目、位置和基因效应,可为玉米分子育种特别是多穗型玉米分子育种打下基础。因此,本研究以玉米自交系K169×1147构建的202个F2：3家系为作图群体,构建了具有132对SSR标记的玉米遗传图谱,覆盖整个基因组1979.6cM,平均图距15.0cM。利用完美区间作图法进行QTL定位分析,共检测到15个主要农艺和经济性状中的75个QTLs,其中,影响玉米有效穗数的有7个QTLs,每个QTL的作用可解释表型变异的1.18%-27.31%,其中,位于第2染色体的QTL,其标记区间为phi96100-bnlg1327,对表型贡献率达27.31%,且其作用方向是增加玉米有效穗,可将其作为玉米多穗性分子标记辅助选择的候选位点之一加以利用；控制株高、穗位高和叶面积的有14个QTLs,单个性状的QTL为1-7个,每个QTL的作用可解释表型变异的1.71%-12.98%；影响雄穗性状的有11个QTLs,单个性状的QTL为3-8个,每个QTL的作用可解释表型变异的3.61%-14.87%;影响穗长等经济性状的有43个QTLs,单个性状的QTL为1-7个,每个QTL可解释的表型变异为3.87%-20.09%。