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我国小麦品质结构不合理,优质专用小麦极为缺乏。高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)是最重要的小麦种子贮藏蛋白之一,对小麦面粉的加工品质起主要的影响作用,小麦栽培品种中优质亚基频率较低是我国小麦面粉的加工品质较差的主要原因。因此,发掘具有优质结构特征的HMW-GS,是改良小麦面粉加工品质的重要前提。前期研究中,我们从山羊草属(Aegilops)Sitopsis组物种沙融山羊草(Ae. sharonensis, SshSsh,2n=2x=14)中鉴定并克隆了具有特别大分子量的新型HMW-GS,发现其具有优质亚基的结构特征,能够被用来进行小麦的品质改良。本研究中,以四倍体小麦、六倍体小麦为母本,沙融山羊草为父本配制了62个杂交组合,进行属间杂交,在自然条件下,6个杂交组合获得了杂交种子,并从形态学、细胞遗传学、分子生物学、SDS-PAGE高分子量谷蛋白亚基检测方面进行了鉴定,此外,还开发了外源沙融山羊草特异的HMW-GS分子标记,并对杂交后代中HMW-GS的遗传变异进行了分析。主要研究结果如下：1.在2011年与2012年共获得6个杂交组合的杂交种子,杂交结实率0.86%-4.1%,以生产主推小麦品种为父本进行回交,BC1F1回交结实率3.82%-19.23%。杂种F1植株形态表现为双亲中间型,在株高、小穗数、旗叶长宽、芒长等方面倾向于母本,而茎节与叶鞘紫色,叶耳绒毛等性状倾向于父本,分蘖数较多且超过双亲。杂种F1自交后代种子形态倾向于双亲种子的中间型,杂种F1与普通小麦回交后代的种子形态倾向于父本普通小麦。2.对四倍体小麦(硬粒小麦Z636)和六倍体小麦(CS)与沙融山羊草(R7)的杂交后代分别进行细胞学观察,根尖有丝分裂观察发现杂种F1体细胞染色体数分别为2n=21,2n=28；花粉母细胞减数分裂MI观察发现,杂种F1(Z636×R7)平均每个花粉母细胞减数分裂染色体构型为2n=15.44 Ⅰ+2.78Ⅱ,交叉数为3.14,杂种F1(CSxR7)染色体构型为2n=25.94 Ⅰ+1.03 Ⅱ,交叉数为1.03。而S1(Z636xR7)染色体构型为2n=1.72 Ⅰ+20.14 Ⅱ,交叉数为33.14,表明杂种F1(Z636xR7)在自然条件下染色体加倍形成了双二倍体的S1(Z636xR7)。3.从898对SSR引物中筛选出2对对于CSxR7特异的引物,4对对于Z636xR7特异的引物,2对对于Z606xR7特异的引物,这些共显性分子标记引物能够在杂种与沙融山羊草中扩出相同大小的特异性条带,并能够作为杂交后代外源沙融山羊草基因检测的特异性分子标记引物而被用来鉴定杂种的真假。4.根据沙融山羊草中x型与y型HMW-GS基因序列分别开发出了基因特异性分子标记,通过使用两者的分子标记特异性引物R7XF1-R7XR1, R7YF1-R7YR1对远缘杂交后代植株基因组DNA进行特异性PCR扩增检测外源沙融山羊草HMW-GS基因。通过此分子标记,可在自交和回交后代中连续跟踪检测外源沙融山羊草HMW-GS基因,进行分子标记辅助选择,以实现材料创制过程中目的基因的跟踪与快速检测。5.发现外源沙融山羊草x型]HMW-GS在S1(Z636xR7)中小于FI(Z636xR7),克隆测序表明是因为HMW-GS氨基酸序列发生了重复motif的缺失与插入变异,最终导致S1(Z636xR7)中的外源沙融山羊草x型HMW-GS氨基酸序列比原始亲本序列少了33个氨基酸残基。6.对远缘杂交后代种子蛋白进行SDS-PAGE检测分析,发现HMW-GS的4种遗传变异类型：1)杂交以及回交后代完全整合遗传了亲本的HMW-GS,亚基无变异情况发生；2)外源沙融山羊草HMW-GS在导入四倍体或六倍体小麦背景后,外源沙融山羊草HMW-GS发生变异(沉默或丢失,分子量大小变化)；3)外源沙融山羊草HMW-GS在导入四倍体或六倍体小麦背景后,四倍体或六倍体小麦自身的HMW-GS发生变异(沉默或丢失,分子量大小变化)：4)外源沙融山羊草HMW-GS在导入四倍体野生二粒小麦后,亚基表达或表达量发生变化,在F1与S1世代种子中多出了一条亚基条带。