黑麦草属除一些多年生黑麦草和意大利黑麦草的近代育成种之外,一般是二倍体植物(2n=2x=14),大约有9个种。其中最常见的是意大利黑麦草和多年生黑麦草,它们都是异交种,在自然界很容易发生种内或种间杂交,例如多年生黑麦草在自然状态下,可以与意大利黑麦草以及羊茅属发生杂交,并且杂种可育。由于异交种的杂种异质性和复杂性,同一品种的每粒种子的基因型可能都不同,这就使得黑麦草的这些物种在自然界中能够保持高度的遗传变异率,可以为育种提供丰富的遗传材料。研究黑麦草属的系统分化对有效利用该属的遗传资源有重要意义。黑麦草属中的另一个重要种是毒麦,它属于自交种,而且生长周期只有3个月,比其它麦类物种稍短,而且不需要一般麦类植物开花所需要的春化要求。所以,它常常作为麦类植物遗传分析和基因组研究的模式植物。同时毒麦的难落粒性可以改良意大利黑麦草的落粒性使增加其种子产量,另外它的自交结实习性也可以导入到异交的意大利黑麦草中从而培育自交系来进行杂种优势的利用,因此构建毒麦的遗传图谱和渗入系对于分析黑麦草属的重要农艺性状和基因克隆具有重要意义。本研究从黑麦草的系统分析,连锁图谱的绘制和渗入系构建三个方面进行了研究,主要结果如下：(1)利用32个细胞核SSR标记和7个细胞质标记对黑麦草属的9个种,160个系,共357个单株进行遗传多样性和群体结构分析。平均每个细胞核SSR标记可以检测到23.59个等位基因,平均PIC值为0.83；每个细胞质标记可以检测到5.29个等位基因,平均PIC值为0.54。这表明所选标记扩增的多态性存在较大的差异,遗传多样性丰富。利用STRUCTURE和PowerMarker两种软件对所选材料进行了分群,结果表明群体结构比较清晰明显,尤其是利用细胞核SSR标记分析的结果,其中3个自交种分在一个群内,其余异交种也都有很明显的聚类。本研究结合了两种标记的分析结果,从而能够更加准确地反映材料之间的遗传关系,这对于了解黑麦草的物种起源、进化及资源的合理利用与开发具有重要的现实意义。(2)利用SSR标记和CISP标记基于意大利黑麦草×毒麦的BC1F1群体绘制了黑麦草高密度连锁图谱,图谱覆盖黑麦草全基因组7条连锁群,全长488.8cM,包括108个SSR标记和84个CISP标记,平均每个标记2.5cM,连锁群长度范围从42.2cM到98.9cM。同时对调控籽粒大小的水稻GS5同源基因进行了测序,并初步定位在黑麦草第1连锁群上；通过调查每个单株的种子数量,找到3个控制种子数量的QTL,并初步定位在第4和第6连锁群上,且均表现为正向加性效应,这为其后续研究奠定基础。此外,还利用CISP标记比较分析了黑麦草和水稻染色体之间的共线性关系,结果与前人结果类似,但是也有新的发现,这也为黑麦草DNA序列分析和基因克隆提供了良好的理论基础。(3)以黑麦草属的自交植物种毒麦为轮回亲本,异交种意大利黑麦草为供体亲本,通过3代回交,得到125株BC3F1代单株。利用84个标记对125个单株进行基因型分析,结果表明平均每株的渗入片段是4.52个。结合分子标记基因型选择,从125个单株中筛选出60株初步构建了一套覆盖意大利黑麦草基因组43.75%的渗入系材料。通过进行株高和分蘖数的表型鉴定,各得到1个控制其性状的QTL位点,分别位于黑麦草第6和第2连锁群上,且均表现为减效作用。这些均为渗入系的后续构建奠定基础,并为今后的粒重,落粒性,春化要求习性以及自交不亲和性等基因的精细定位和克隆提供材料基础。