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多倍体化是伴随植物进化的重要驱动力,对于植物进化和改良发挥着重要的作用。小麦族的起源涉及到了种间或属间杂种化,随后经过染色体组加倍,通过未减数配子结合的自发染色体加倍被认为是普通小麦起源的重要途径。未减数配子在一些小麦（主要是四倍体小麦）和近缘种属间的远缘杂种F1和多单倍体中都有报道,并且被成功用于合成许多异源多倍体材料。因此,丰富四倍体小麦的细胞学工具材料并用于探究远缘杂交材料中未减数配子的产生过程具有重要意义;探究利用未减数配子合成的人工六倍体小麦和小黑麦的多倍体化过程,有助于阐释小麦族的演化历程;利用未减数配子合成新型的异源多倍体材料,对于普通小麦的遗传改良也具有重要的应用价值。本论文利用转育的硬粒小麦DR147的重双端体,揭示了四倍体小麦一些独特的遗传特性;分析了重双端体和黑麦的杂种F1的减数分裂过程,阐释了其未减数配子产生的路径,揭示了不同重双端体对杂种F1减数分裂过程的影响;对未减数配子介导合成的六倍体小黑麦和人工合成六倍体小麦,利用基因组原位杂交、荧光原位杂交（FISH）、分子标记等分子、细胞遗传学技术阐释其合成和演化过程,揭示了异源多倍化过程中的染色体组变化。主要研究结果如下:1、鉴定了12个硬粒小麦DR147遗传背景的重双端体（不包括d Dt2B和d Dt3A）,利用p Asl和p Hv G38作探针建立了DR147的FISH核型模式图,随后利用着丝粒探针（6C6）、p Asl和p Hv G38对重双端体系进行核型鉴定和正确的注释。这些重双端体系均表现出与DR147相似的表型特征,而d Dt6B却表现出了独特的无芒特性,该表型是由于6BL端体上带有来自于普通小麦中国春的芒长抑制基因B2引起的,该位点具有部分显性特性。d Dt6B遗传背景的微卫星标记分析表明,端体染色体6BL和6BS都独特的保留了部分中国春的遗传背景,根据6BL的遗传和物理图谱,将B2位点定位到缺失系6BL-5和6BL-6的中间缺失的远端区域之间,临近Xwmc539,Xgpw5130和Xwmc748三个标记。2、将四倍体小麦DR147及其遗传背景的重双端体与黑麦进行杂交,利用胚拯救获得了远缘杂种F1。杂种F1代的减数分裂研究表明,不同组合的减数分裂过程不同,1A、6A、3B、4B的端体染色体能够较明显地促进部分同源染色体的配对,7B端体染色体影响了减数分裂中单价体染色体的浓缩程度;证实了第一次减数分裂的核再组（FDR）、姊妹染色单体的提前分离（SDM）以及提前的细胞质分裂都可能是四倍体小麦×黑麦杂种F1代中未减数配子产生的方式;分别利用禾本科植物染色体特异着丝粒探针6C6和黑麦染色体特异的着丝粒探针p AWRC1进行FISH,发现FDR类型花粉母细胞在第一次减数分裂中期时单价体染色体的动粒是以两极导向的方式附着纺锤丝;证明了减数分裂后形成的二分体的确是未减数分裂的产物。因而,本研究为四倍体小麦×黑麦远缘杂种后代F1代的减数分裂历程和未减数配子的产生路径提供了充实的依据。3、以二粒小麦MY3478与粗山羊草SY41杂交后代经过未减数配子的作用自然合成了六倍体小麦NA0928的S0-S3世代为材料,细胞学和微卫星标记检测发现,NA0928的早期世代中存在丰富的染色体水平和微卫星水平的变异,证实了未减数配子介导的异源多倍化过程中剧烈的基因组变异,包括整条染色体的丢失或增加,带有端体的非整倍体,染色体特异重复序列的丢失（FISH表明）,微卫星重复单元序列的消除（测序表明）,其中S0和S1世代微卫星位点的突变率分别达到3.17×10-2和8.85×10-3。发现MY3478是具有仅次于LDN而优于PS5未减数配子产生能力的新种质,并且成功的把白粉病抗性基因从SY41转入了人工合成小麦,为小麦品种改良研究提供了有益的抗性资源。4、以普通小麦M8003×rye后代中自发衍生出了表型差异很大的六倍体小黑麦N9116H和N9116M为材料,连续的FISH和GISH核型表明二者都保留了A、B和R基因组的染色体,而D基因组的染色体已全部丢失。在两个小黑麦中都检测到了5A和7B染色体的变异,只在N9116H中检测到了5B和7A染色体的变异,在一株N9116M中检测到了重置的2A染色体,然而未检测到黑麦染色体的变异。两个小黑麦中都观察到了减数分裂过程中染色体行为的不同步,在第一次减数分裂中期能够观察到很多单价体染色体的存在;贮藏蛋白的变异也很丰富,尤其是在高、低分子量麦谷蛋白和黑麦碱区域。证实了普通小麦和黑麦的杂交后代中,黑麦的基因组能够抑制小麦基因组的稳定性,基因组的动荡是剧烈发生的,全部D基因组染色体能够发生完全消除,并且诱发小麦A、B组染色体的结构变异以及编码贮藏蛋白的功能差异。此外,N9116H和N9116M均表现出了良好的白粉病和条锈病的抗性,可以作为小麦抗性改良的抗源材料。