多倍化是植物进化的重要推动力,70%的被子植物在进化过程中都曾经历过一次或者多次多倍体事件。植物多倍化后会出现一系列的遗传与表观遗传学变异。遗传学变异包括植株表型的变化、染色体结构变异、基因组重组等；表观遗传学变异主要有DAN甲基化、核仁显性、转座子的激活、基因表达的变化等。多倍化后基因表达的变化在异源多倍体中研究较多且变化范围较大,因为这种变化更多的是由异源多倍化过程中的杂交引起的。而在同源多倍体里基因的表达倾向于出现微小的变化。远缘杂交是作物遗传改良的重要途径,可将近缘种的有利基因或染色体导入栽培种基因组。菘蓝(Isatis indigotica Fort.,2n=2x=14)是芸薹科菘蓝属植物,长期以来作为重要的抗病毒、抗菌、抗肿瘤中药材以及染料植物进行栽培。因为其具有较好的抗烟草花叶病毒活性以及抗油菜的茎腐病活性,在育种上也有一定的应用。在本研究中,我们分析了同源多倍体菘蓝的减数分裂行为,并使用RNA-Seq技术对不同倍性的菘蓝进行了转录组学分析；白菜(Brassica rapa var. chinensis L., 2n=2x=20, AA)-菘蓝异源六倍体(AAIIII)是由前人通过体细胞融合合成的,我们利用该六倍体与甘蓝型油菜(Brassica napus L.,2n=4x=38)杂交并用白菜进行多代回交,对杂交及回交后代进行了细胞学分析,结果如下：1.菘蓝同源多倍体的合成、细胞学及转录组学分析。在本研究中,我们利用人工合成的四倍体菘蓝与二倍体杂交获得了三倍体,并对三种倍性的菘蓝植株进行了表现型、细胞学及转录组学分析。结果表明,四倍体菘蓝表现出了明显的器官增大、光合作用增强。对四倍体的减数分裂进行观察发现,四倍体在终变期出现了四价体配对、后期发生均等分离并形成可育的花粉,说明四倍体菘蓝的减数分裂存在一个偏向二倍体的趋势。对三个倍性的植株进行了RNA-Seq分析,从头组装结果共得到了70136个unigene,其中56,482(80.53%)个注释到了公共数据库上。通过成对比较分析,分别有1586(2.26%)(2x vs 4x)、693(0.98%)(2x vs 3x)、1045(1.48%)(3xvs 4x)个unigene检测为差异表达基因,其中包括上调与下调基因。这些unigene与细胞生长(合成扩张蛋白以及果胶)、细胞壁的合成、次生代谢物的合成、抗性反应以及光合速率等代谢通路相关。2.白菜-菘蓝异源多倍体后代的细胞学。我们利用前人得到的白菜-菘蓝异源六倍体(AAIIII)与甘蓝型油菜进行杂交,得到了F2代植株异源五倍体AACII,从表型来看F2具有较多白菜的表型,但具有类似甘蓝型油菜的高大植株。对F2进行原位杂交鉴定发现,其存在着预期的杂种染色体配置,具有9条甘蓝型油菜的C染色体及14条菘蓝染色体。对F2减数分裂观察发现,这株异源五倍体存在着减数分裂的紊乱。用白菜与F2进行回交,BC1代只保留了1-3条菘蓝的染色体却保留了9条C染色体,分析认为可能是亲缘关系较远的菘蓝染色体在远缘杂交过程中发生了消除。多代回交后在后代中筛选白菜-菘蓝、白菜-C染色体异附加系。鉴定结果表明：得到的48个单体和二体异附加系全部为白菜-C染色体异附加系,没有得到白菜-菘蓝的异附加系。鉴定得到的附加系具有类似白菜的植株形态,个别附加系花药发育异常。具有正常花药的附加系的花粉表现为可育或部分可育。在回交后代中,还得到了具有20条染色体的白菜后代,AFLP分析发现,外源染色体诱导形成的白菜产生了新增带及大量的缺失带,说明该白菜基因组出现了变异。这些基因组变异拓宽了白菜的遗传基础,为选育抗病或具有抗病毒活性成分的食用白菜提供了种质资源。