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基因组特异序列对于开发基因组特异标记和研究染色体结构和演化具有重要作用。穗粒数是决定小麦产量的三因素之一,通过远缘杂交创造多粒新种质,对于拓宽小麦育种的遗传基础和促进育种水平的持续提高具有重要意义。本研究以染色体显微分离和DOP-PCR分离的冰草P基因组特异序列和基于此开发的冰草特异分子标记为工具,确定特异序列在P基因组染色体上的分布特征,鉴定小麦-冰草多粒种质中冰草染色质成分,挖掘可用于检测多粒种质的分子标记,并对小麦-冰草多粒种质进行综合农艺性状评价,旨在为小麦高产育种提供基础数据与材料,并为阐明决定多粒基因/QTL源自冰草P基因组提供分子生物学证据。1、6PS和6PL的显微分离及其DOP-PCR扩增。以小麦-冰草6PS和6PL端体附加系为材料对6PS和6PL进行显微切割和DOP-PCR扩增,并以其DOP-PCR产物为探针对二倍体冰草、小麦-冰草6PS、6PL和6P附加系进行染色体着染。结果表明,6PS和6PL的DOP-PCR产物在冰草染色体上的分布没有差异,均遍布于冰草所有染色体,而且在杂交模式上6P染色体与冰草其它染色体相比没有差异;它们在小麦染色体上没有杂交信号,说明DOP-PCR产物中含有冰草特异序列,可以作为探针检测外源冰草染色质。2、冰草属P基因组特异序列的分离。将6PS的DOP-PCR产物连接到p MD19-T载体,用斑点杂交筛选冰草Z559和小麦Fukuho有差异的DNA克隆进行测序及BLAST分析。从中分离出了76条冰草特异序列,其中18个序列具有逆转录转座子的特征,6个具有DNA转座子特征,1个序列属于串联重复序列,含有简单重复序列的序列有3个,与小麦基因组等序列无相似性的序列有12个。3、基于冰草特异序列的分子标记开发。基于76条冰草特异序列设计了96对引物,在冰草Z559和Fukuho之间筛选出48对多态性引物,其中41对表现为冰草和6P附加系4844-12特异。利用小麦族16个基因组进行特异性分析发现,仅18对引物表现出P基因组的特异性。但有30个分子标记能在所有附加系上产生冰草特异条带;6个标记为6PS特异:2个在6PS-0-0.15区段上,4个在6PS-0.15-1.00区段上。4、特异序列在P基因组染色体上的分布特征。经FISH分析,76个冰草特异序列中有18个序列可以在冰草染色体上产生信号,并根据它们的分布特征将其分为5类:第1类,散布于冰草所有染色体,有10个;第2类,分布在冰草染色体近着丝粒区,有2个;第3类,分布在染色体的亚端粒区,有4个;第4类,分布在冰草染色体着丝粒处,1个;第5类,分布在冰草染色体的端部,有1个。利用分布在冰草染色体端粒处的p Ac TRT1、近着丝粒区的p Acp CR2以及亚端粒区的p Ac TR1对17个小麦-冰草附加系进行区分,可分区为4组;并利用p Ac TRT1和p Acp CR2鉴别二倍体冰草Z1842的所有染色体,绘制了二倍体冰草的模式图,同时证明了冰草染色体存在结构多态性。5、冰草特异序列及其标记在小麦-冰草多粒种质中的应用。6P附加系方面:利用p Ac TRT1、p Acp CR2、p Ac TR1的FISH和6个6PS特异分子标记,证实了不同6P附加系中6P染色体存在差异。易位系方面:利用GISH-FISH和冰草特异序列的分子标记鉴定出小麦-冰草易位系Pb5065为T1AS-6PS-1AS·1AL,其具有多效性的6P染色质来自6PS-0.00-0.15区段;利用P基因组为探针的GISH和p Ac PR1为探针的FISH对小麦-冰草易位系WAT-31进行检测,其结果一致,说明p Ac PR1(第1类序列)可以代替P基因组进行小麦-冰草易位系的检测,同时利用小麦着丝粒探针CRW和冰草着丝粒序列p Ac CR1发现WAT-31包含42个小麦着丝粒和2个冰草着丝粒。渐渗系方面:利用41个冰草特异序列开发的标记和312个冰草ESTs开发的STS标记对74份小麦-冰草渐渗系进行检测,发现有15个分子标记可以检测65份材料,其中冰草特异序列开发的标记有6个,STS标记有9个:7个来自6P长臂,2个来自6P短臂。为小麦高产育种和分子标记辅助选择提供重要基础。6、小麦-冰草多粒种质的综合性状评价。通过在河南新乡连续两年种植,对128个小麦-冰草多粒种质进行农艺性状评价、抗白粉病调查和高分子量谷蛋白亚基组成分析发现,穗粒数高于80粒的材料有36份,抗白粉病的有85份,具有优质亚基组合的有41份。其中,有12份小麦-冰草新种质不但穗粒数大于80粒,并且还具有白粉病抗性和优质高分子量麦谷蛋白亚基组合的特点,说明这些新种质综合性状优异,这为未来培育兼具高产、优质、抗白粉病小麦新品种提供了重要的物质基础。