黑麦种质导入引发小麦易位系新性状产生的表观分子机制研究

通过远缘杂交和连续回交选择的基因渐渗方法，诱导黑麦种质渗入小麦遗传背景，我们创制了大批小麦新种质，其中一些渐渗系表现了亲本材料均不具有的优良新性状，并在育种实践中成功应用。本研究以此类材料选育过程中积累的不同世代染色体易位系、附加系为出发点，综合应用分子生物学和遗传学研究方法，对黑麦种质导入受体小麦基因组后引起的基因组结构变异、甲基化水平（模式）变化及基因差异表达等表观遗传学现象和机制进行系统研究。重点建立小麦易位系新性状产生与特定DNA序列甲基化模式变异之间的相关关系，探索新性状形成的表观分子机制，为小麦进一步高产育种提供表观遗传学知识基础和育种材料。本项目将是探索小麦-外源种易位系中，受体与供体基因组相互作用引起性状变异的表观遗传机制的有益尝试，研究成果将有助于阐明表观遗传调控机制在远缘杂交介入的物种形成和基因组进化中的作用，同时为利用远缘杂交进行作物品种改良提出新启示。

本课题研究紧密围绕黑麦染色质导入小麦遗传背景的进程，以不同形式的小麦-黑麦渐渗系为研究对象，针对外源染色质导入对受体小麦基因组遗传变异及表观遗传变异的影响进行了深入研究。研究结果表明：a）、不同黑麦染色质存在形式对小麦基因组遗传及表观遗传的影响有显著不同；b）、高代姊妹易位系中，相同形式黑麦易位染色体与受体小麦基因组DNA甲基化修饰水平及模式的异质化明显关联；c）、小麦-黑麦渐渗系相关功能基因及重复序列中存在明显的甲基化修饰多态性现象，此类变异与小麦渐渗系材料新性状的形成存在一定关联。进一步的深入解析这种小麦受体基因组DNA甲基化修饰的遗传变异机制，以及探索如何快速、有效地应用表观遗传调控基本信息的技术体系，都会为进一步的小麦远缘杂交基础研究和育种应用提供理论依据。