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簇毛麦属（Dasypyrum,原作Haynaldia）,是小麦野生近缘属之一,包含二倍体一年生簇毛麦（D.villosum,基因组VV）、二倍体多年生簇毛麦（D.breviaristatum,基因组VbVb）和四倍体多年生簇毛麦（D.breviaristatum,基因组VbVbVbVb）三个物种。该属物种具有抗病、抗虫、耐寒、耐旱和高蛋白等优良性状,能够丰富日益狭窄的小麦育种基因库。其中,研究最为深入的是二倍体一年生簇毛麦,大量的优异资源得到了定位和解析,包括应用广泛的抗白粉病基因Pm21。而多年生簇毛麦的研究则相对滞后,急需推动小麦-多年生簇毛麦渐渗系的创制、Vb染色体组的解析和遗传资源挖掘进程。2005年,本实验室选育了小麦-多年生簇毛麦部分双二倍体TDH-2（AABBVbVb）,为多年生簇毛麦染色体的细胞学分析和遗传资源挖掘打下了基础。为了有效地鉴别7对Vb染色体和精细定位Vb染色体所携带的优异基因,本文开展了以下研究工作:（1）利用染色体painting技术完成1Vb-7Vb染色体的细胞学解析;（2）开发新的特异寡核苷酸探针和分子标记用于小麦背景中Vb染色体小片段的精准鉴定和追踪;（3）鉴于小麦-多年生簇毛麦（2Vb/2D）二体代换系D11-5多年来的优良表型,本研究构建了涉及2Vb染色体的杂交群体和辐射群体,以期获得大量的小麦-多年生簇毛麦2Vb染色体缺失系和易位系,用于2Vb染色体优异基因定位,并通过转录组分析鉴定控制优良性状的潜在候选基因。主要研究结果如下:1.利用实验室新开发的小麦族同源群探针库Synt1-Synt7对小麦-多年生簇毛麦部分双二倍体TDH-2进行染色体painting分析,结合荧光原位杂交实验（Fluorescence in situ hybridization,FISH）,本研究在双二倍体水平构建了7对Vb染色体的鉴别标准。2.依照建立的Vb染色体FISH图谱标准,本研究利用连续的ND-FISH技术表征了四倍体多年生簇毛麦PI564517,同时分析了硬粒小麦-二倍体一年生簇毛麦双二倍体TDV-1,得到了以下结果:（1）一年生簇毛麦V基因组与黑麦R基因组有较近的遗传关系,而多年生簇毛麦Vb基因组与中间偃麦草JS基因组有较近的遗传关系;（2）V基因组和Vb基因组在重复序列分布上存在显著差异,不仅体现在染色体端部,还存在于着丝粒区域;（3）四倍体多年生簇毛麦PI564517为同源四倍体,由二倍体多年生簇毛麦加倍而来;（4）四倍体多年生簇毛麦PI564517各组同源群染色体存在高度的多态性,在导入到小麦背景后染色体重复序列发生了巨大变化,并日趋稳定。3.基于已发表的小麦近缘物种基因组序列开发设计了8个新的寡核苷酸探针,其中Oligo-7E-744可特异地识别7对Vb染色体,Oligo-7E-430可特异地识别6Vb染色体;构建了涉及27个寡核苷酸探针的Vb染色体FISH图谱,依该图谱快速鉴定了12个新型的小麦-多年生簇毛麦渐渗系,包括T6VbS.2VbL易位系、T3VbS.6VbL易位系、4Vb附加系、3VbS缺失系、3VbL-缺失系和6VbL-缺失系等,同时通过分子标记分析筛选到3VbS、4Vb、6VbS和6VbL特异标记数目分别为27、115、7和53。4.对D11-5（2Vb/2D）和新筛选的D2230（2Vb-1/2D）两个代换系的种子进行不同剂量率的60Coγ射线辐射处理,对M0-M2代进行连续FISH分析,获得了以下结果:（1）鉴定了114种小麦染色体重排事件和6种小麦染色体结构变异,B基因组染色体展现了最高的易位频率（47.77%）;（2）开发设计了寡核苷酸探针Oligo-k288,能够同时识别AB-基因组,可用于分析AB基因组-D基因之间的非罗伯逊易位;（3）非罗伯逊易位系中,染色体臂2BS（6）、5BS（5）、4DL（5）和6DS（4）展示较多的易位断点,主要分布在染色体的端部和亚端部区域;（4）鉴定了17种涉及2Vb染色体的易位和结构变异,2Vb染色体长臂两个Oligo-713信号区域为该染色体高频断点;（5）这些染色体易位系在农艺性状上展现了较大的遗传变异。5.对D2230中2Vb-1染色体进行遗传分析发现,其在不同小麦背景（台长29、绵阳11、川麦62和苏麦3号）下传递效率不同,但均低于2D染色体,在苏麦3号背景下传递最高（28.7%）;在台长29和绵阳11背景下,获得2Vb-1染色体缺失系类型较高;在川麦62和苏麦3号背景下,2Vb-1染色体断裂后更容易与小麦染色体发生重组;鉴定了4种新型的2Vb染色体缺失系和6种W-2Vb易位系,包括三种同源易位系,即T2DS.2VbL、T2Vb-1S.2DL和T2VbL.2BL。6.通过分子标记分析筛选到183对2Vb染色体特异分子标记,包含25对基于D11-5转录组数据开发设计的引物,分布于2Vb染色体9个区段;调查D11-5和D2230株系的性状显示2Vb和2Vb-1染色体的导入可显著增加小麦的穗长和单穗小穗数,且D2230株系较D11-5株系株高显著矮化;比较转录组分析揭示了2Vb染色体与中间偃麦草JS基因组在基因序列的相似性较黑麦R基因组更高,解析了D11-5和D2230株高差异的潜在原因;利用缺失系将2Vb染色体成株期抗条锈基因定位于长臂FL 0.47-0.80区段,通过参照2JS染色体组装的转录组分析,确定了两个潜在的同源候选基因Thint.05G0328100和Thint.05G0340800。综上,本研究利用实验室开发的小麦族染色体painting新技术完成了多年生簇毛麦Vb基因组7个同源群的染色体精准解析,构建了高精密度的Vb染色体FISH图谱,比较了V和Vb染色体在重复序列上的分布差异,明确了四倍体多年生簇毛麦由二倍体多年生簇毛麦加倍而来的进化模式,创制了一批新型小麦-多年生簇毛麦渐渗系,并完成了2Vb染色体携带的优异农艺性状基因的区段定位,获得了2Vb染色体成株期抗条锈病的潜在同源候选基因,为多年生簇毛麦遗传资源的挖掘和利用奠定了基础。