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大麦是全球广泛栽培的第四大禾谷类作物，用途广泛，目前主要用于动物饲料与啤酒酿造。在酿酒工业中，大麦籽粒的麦芽品质直接影响产品的商品价值，因而备受重视。大麦麦芽品质性状多为数量性状，受多基因调控且易受环境因素的影响。啤用大麦在干旱胁迫下麦芽品质恶化，这是全球范围内啤用大麦品质年度间、地区间表现不稳定或不一致的主要原因。青藏高原一年生野生大麦（Hordeum vulgare L.subsp.spontaneum）是我国特有的珍贵种质资源，遗传多样性丰富，蕴藏着大量抗逆和品质特异的种质与等位基因。本文首先以150份西藏野生大麦和栽培大麦为材料，在受控环境下比较不同基因型的耐旱性和主要麦芽品质性状的表现，鉴定到耐旱性及品质性状稳定性差异显著的基因型，进而以这些差异显著的基因型为材料，研究干旱胁迫下主要品质性状代谢组剖面以及品质相关基因表达的基因型差异，尤其是野生品种与栽培品种之间的差异及其机理。取得的主要结果如下: 1.灌浆期干旱胁迫对大麦产量和部分麦芽品质的影响及其基因型差异分析 以98份栽培大麦和52份青藏高原一年生野生大麦共150份基因型为供试材料，种植在受控环境（雨棚），抽穗后进行干旱胁迫处理，以正常供水为对照。干旱胁迫下，野生大麦的千粒重和生物量变化相对较小，说明其干旱胁迫耐性总体上要强于栽培大麦;基因型之间差异显著，一些基因型的千粒重与生物量基本不受水分胁迫的影响，说明从中可以选择到耐旱性强的材料。野生大麦在干旱胁迫下，β-淀粉酶活性显著提高，这显示出它在改良栽培大麦品质上具有较大的应用潜力。相关分析表明，无论是对照还干旱条件下，栽培大麦和野生大麦籽粒β-淀粉酶活性与蛋白质及其组分含量相关性存在较大差异。因此，可以通过调控4种蛋白组分的比例，在控制蛋白质含量的前提下达到增加β-淀粉酶活性的目的。粒重与β-葡聚糖含量之间的相关性方面，栽培大麦与野生大麦的表现并不一致，表明在改良麦芽品质上解决粒重与β-葡聚糖含量之间矛盾是可能的。 2.干旱胁迫下栽培与野生大麦品质性状及相关基因表达的基因型差异分析 温室盆栽试验，以3个西藏野生大麦(XZ5，干旱敏感型;XZ147、XZ150，耐旱型)和两个栽培大麦（Triumph和TL43，均为干旱敏感型）为材料，测定了抽穗期极度干旱处理后籽粒总蛋白含量及其组分含量、β-葡聚糖含量、β-淀粉酶活性和极限糊精酶活性，并分析了与β-葡聚糖含量、β-淀粉酶活性和极限糊精酶相关的基因表达量。结果显示，测定的各个参数，基因型之间差异显著，以野生大麦XZ147粒重下降最少，且β-淀粉酶活性最高，β-葡聚糖含量最低，显示出这一材料具有独特的等位基因和表达模式。 3.灌浆期干旱影响大麦籽粒β-淀粉酶活性和β-葡聚糖含量的代谢组学分析 利用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术，分析了不同干旱耐性大麦基因型在干旱和正常供水条件下代谢组剖面，共鉴定到71种积累差异显著的代谢物，按其化学性质可分为三类:类型Ⅰ，酸类物质;类型Ⅱ，氨基酸和胺物类;类型Ⅲ，糖和醇类物质。干旱导致多种氨基酸和有机酸含量升高，这可能有利于植物细胞渗透调节和膜系统的稳定，但同时增加了灌浆期同化物消耗的风险，从而影响大麦籽粒的产量和品质形成。干旱胁迫下，籽粒中赖氨酸的大量积累可能是XZ147籽粒β-淀粉酶活性显著升高的一个重要原因。干旱胁迫下，XZ147籽粒中有较多的蔗糖积累，这意味着它可能保持着较高的光合能力，或具有较强的贮藏物质再动员能力，这也是该基因型在干旱条件下比其它基因型具有相对较高、较稳定的粒重的原因。干旱胁迫下粒重降低主要系灌浆期缩短造成的，粒重降低的同时伴随着β-葡聚糖含量的下降。在干旱胁迫下，籽粒中往往缺乏足够的蔗糖用于合成β-葡聚糖，从而致使籽粒的β-葡聚糖含量降低。 4.利用穗培养和PEG模拟干旱研究灌浆期干旱对大麦品质相关性状的影响 本研究通过PEG-6000模拟干旱与离体穗培养相结合的方式，检测了开花后不同大麦基因型的代谢变化以及β-淀粉酶与β-葡聚糖相关基因的表达量差异，并在此基础上分析了干旱胁迫对籽粒β-淀粉酶活性和β-葡聚糖含量变化的调控机理。模拟干旱下，所有基因型的代谢活动均发生了很大的变化，且栽培大麦受PEG胁迫后受影响程度明显大于供试的2个野生大麦。模拟干旱下，所有基因型籽粒β-淀粉酶活性都呈增加趋势与Bmy1基因表达量上调基本一致，但增加程度基因型之间差异显著，与先前盆栽及大田试验所获得的结果基本一致。野生大麦GSL1、GSL4和GSL7基因在模拟干旱胁迫下表现下调，这可能由于这些基因的启动子区域发生了甲基化，并最终导致β-葡聚糖积累减少。研究结果表明，PEG6000模拟干旱与穗培养结合这一方法可用于大麦生育后期干旱对麦芽品质的影响及其分子机理研究。 5.Bmy1基因内含子3等位基因类型的基因型差异及其与干旱胁迫下β-淀粉酶活性的相关性分析 大麦β-淀粉酶基因Bmy1内含子3具有极其丰富的多态性，依据其中126-、38-、11-和21-bp的Indel缺失与存在与否可分为Bmy1.a、Bmy1.b、Bmy1.c和Bmy1.d四种等位基因类型。本研究分析了126份大麦基因型Bmy1基因内含子3的多态性及其与干旱胁迫下β-淀粉酶活性变化的关系。结果显示，126份大麦基因型可以分为Bmy1.a、Bmy1.b、Bmy1.c三种类型，没有鉴定到属于Bmy1.d的类型;野生大麦属于Bmy1.b的较多，属于Bmy1.a的较少;栽培大麦恰好相反。干旱胁迫下，Bmy1.b类型的所有基因型β-淀粉酶活性均表现上升，而Bmy1.a与Bmy1.c类型中野生大麦均为上升，部分栽培大麦基因型则表现下降。干旱胁迫下，野生大麦XZ147的β-淀粉酶活性显著高于栽培大麦Triumph，这可归因于XZ147独有的SNP(M527)，也可能是其R115、D165、A223、S347、M527这些特异SNP有关。本研究结果显示，与其它两类等位基因型相比，利用Bmy1.b类型培育干旱胁迫下高β-淀粉酶活性的大麦品种具有更大的应用价值。