胡麻(Linum usitatissimum L.,2n=30)是世界上重要的油料作物之一,种子含油率高达35-45%,富含不饱和脂肪酸,具有重要的食用与工业价值。我国是第二大胡麻籽生产国,提高油酸或亚麻酸含量是胡麻育种的主要目标。此外胡麻生产中缺乏安全高效的阔叶类除草剂,因此,培育抗除草剂胡麻具有重要的应用价值。本研究以胡麻主栽品种陇亚10号为材料,采用甲基磺酸乙酯(Ethyl methyl sulfone,EMS)化学诱变方法,构建了胡麻突变体库,筛选到了一批重要农艺性状变异的突变体,解析了抗除草剂突变体的抗性机理,并通过多组学预测了与高油酸性状相关联的突变基因,为胡麻新品种培育和功能基因挖掘提供了基础材料与理论依据。主要研究结果如下:1.利用EMS诱变构建了约100,000个单株的M_1群体。在M_2群体(约4400个株系)中观察到株型、花型、叶型及花期等多种变异类型。通过三代(M_3代1185份、M_4代367份、M_5代108份)连续筛选,获得了32份稳定遗传的脂肪酸极值突变体。在胡麻主产区(甘肃兰州)的田间验证结果表明,其中9个突变体材料具有育种价值,包括2个高含油率突变体(增加2.95-3.33%)、2个高油酸突变体(增加4.24-7.45%)、5个高亚麻酸突变体(增加5.09-7.51%)。2.在M_2群体中筛选到乙酰乳酸合酶(Acetolactate Synthase,ALS)类除草剂抗性突变体R10。抗性测定结果显示R10能够耐受593.92 g ai.ha~(-1)苯磺隆(Tribenuron-methyl,TBM),对TBM(SU)表现为高抗性。田间试验结果表明,R10在18.56 g ai.ha~(-1)TBM处理下长势良好,且能够有效清除阔叶类杂草。其Lu ALS1基因发生碱基突变C556T,导致Lu ALS1的第186位(At ALS-Pro197)脯氨酸替换为丝氨酸,这在胡麻中首次被鉴定。分子对接模型显示Lu ALS1-R10与TBM之间氢键减少、疏水作用力减弱。过表达35S:Lu ALS1-R10的T_2代拟南芥能够在0.145 g ai.ha~(-1) TBM处理下存活,验证了Pro197Ser突变位点的抗性功能。3.根据Lu ALS1基因突变位点开发了2个CAPS分子标记,实验表明这两个标记能够准确地检测Lu ALS1的基因分型,且适用于AZD1152-HQPA试剂我国多个主栽品种。4.在突变体库中筛选到稳定遗传的高油酸突变体M45。脂肪酸组分测定结果显示,M45蒴果中的油酸不断升高,而陇亚10号在10-20 d呈下降趋势。40 d蒴果中M45油酸含量为43.22%,比陇亚10号增加21.23%。5.通过BSA测序筛选得到180个带有STransmembrane Transporters抑制剂NP与42个带有Indel变异位点的高油酸性状关联基因。RNA-Seq分析表明,M45与陇亚10号的差异表达基因中有2个SAD家族同源基因L.us.o.g.scaffold194.104、L.us.o.g.scaffold205.47与2个FAD2家族同源基因novel.1295、novel.12medication history94的表达水平与表型相符,推测这4个基因可能是引起M45高油酸的主要原因。脂质代谢组分析表明,两个材料在10-20 d蒴果中游离油酸的积累趋势相反,说明其油酸差异主要以游离脂肪酸形式体现。BSA-Seq、RNA-Seq与代谢组联合分析结果表明,L.us.o.g.scaffold122.86基因与油酸积累存在调控关系,且在3’UTR存在3处变异位点,推测该基因可能为引起M45高油酸性状的候选突变基因。