异源多倍化是植物进化的重要驱动力之一,解析物种多倍化进程中转录水平变化规律对于深入认识多倍体物种形成、进化和驯化有重要意义。硬粒小麦-簇毛麦双二倍体（以下简称硬簇麦）为硬粒小麦（Triticum durum,AABB）与簇毛麦（Haynaldiavillosa,VV）杂种F1染色体自发加倍所形成的异源六倍体,其在生长势与适应性方面与其亲本表现明显差异,表现在株高、穗长等较亲本均有所提高,特别是籽粒明显变大。为探究异源多倍体形成后性状变异、特别是籽粒变大的分子机制,本研究利用转录组测序（RNA-seq）技术,对簇毛麦、硬粒小麦及其硬簇麦授粉后6天（DAP）的颖果（不含胚）进行了转录组测序分析,取得的主要研究结果如下:1.异源多倍体硬簇麦与其双亲表型性状比较分别比较硬簇麦、硬粒小麦和簇毛麦的株高、穗长、籽粒长度和外稃外表面细胞大小发现,硬簇麦与两个亲本的差异均达到极显著水平。硬簇麦株高为111.2cm,簇毛麦和硬粒小麦分别为58.6cm和80.0cm;硬簇麦穗长为10.6cm,簇毛麦和硬粒小麦分别为7.6cm和8.5cm;硬簇麦成熟籽粒长度为8.6mm,簇毛麦和硬粒小麦分别为4.7mm和7.7mm。在花后6d的籽粒横切细胞中,硬簇麦细胞面积平均为1224.5 μm2,簇毛麦和硬粒小麦分别为446.9 μm2和938.5 μm2;硬簇麦抽穗期外稃外表面细胞面积为213.6 μm2,簇毛麦和硬粒小麦分别为119.1 μm2和169.2 μ m2。均表现与倍性的增加呈正相关。此外,不同材料的成熟籽粒在淀粉粒积累中也存在差异。2.硬簇麦多倍化中基因表达主要与剂量效应有关通过分析簇毛麦、硬粒小麦和硬簇麦花后6d籽粒的转录组测序数据,比较其基因表达特征,研究硬簇麦多倍化后剂量效应在籽粒发育过程中的作用。结果发现,多倍体合成后,基因表达变化受到剂量的影响,表现为三种类型。一种是基因的表达量相对各自亲本不变,在六倍体中由于存在三对同源基因累加,表达量提高,同时由于六倍体拥有更大的基因组,所以整体表达水平不变,称为剂量依赖型;第二种是基因表达量相对于亲本,随着剂量增加而增加,基因在高倍性的材料中的整体表达水平提高,称为剂量激活型;第三种是伴随基因剂量的增加,其相对于亲本的表达水平却降低,导致基因在更高倍性的材料中的整体表达水平也降低,称为剂量抑制型。本研究发现硬簇麦异源多倍化后剂量依赖型表达的基因最多,共5418个,占所有表达基因的72.5%,其余基因的表达受到剂量诱导,表现为激活或抑制,其中剂量激活型表达的基因共有1500个,占20.1%,剂量抑制型表达的基因有553个,占7.4%。3.剂量诱导型表达基因的分布特征及其与组蛋白的修饰的关系研究发现,剂量诱导型表达基因在各个部分同源群中有良好的共线性关系,第一部分同源群剂量激活型表达基因最少,与其他部分同源群相比更加偏向剂量抑制表达,其剂量抑制型表达的基因数目最多。分析剂量诱导型表达基因在各亚基因的分布发现,A亚基因组7789个,其中上调表达基因为572个（占7.3%）,下调表达基因241个（占3.1%）;B亚基因组7711个,其中上调表达基因834个（占10.8%）,下调表达基因413个（占5.4%）;V亚基因8130个,其中上调表达基因525个（占6.5%）,下调表达基因594个（占7.3%）。由此可见,V亚基因组基因剂量诱导表达的基因数目最多,多倍体中来自V亚基因组的基因表达更容易受到剂量的激活和抑制。H3K4me3和H3K27me3是两种组蛋白修饰,H3K4me3指H3第4位的赖氨酸残基甲基化,与基因激活相关,H3K27me3指第27位赖氨酸甲基化,与基因沉默相关。为分析组蛋白修饰在硬簇麦多倍体化中基因剂量激活和抑制表达中的作用,本研究利用免疫染色技术,比较以上两种组蛋白修饰在簇毛麦、硬粒小麦、硬簇麦根尖细胞的H3K4me3和H3K27me3组蛋白修饰情况。统计单条染色体的平均信号强度发现,硬簇麦的H3K4me3修饰信号强度（127.9）高于簇毛麦（78.2）,接近硬粒小麦（131.8）;硬粒小麦的H3K27me3修饰信号强度（104.2）也高于簇毛麦（80.8）,接近硬粒小麦（102.6）。两种组蛋白修饰在单条染色体上的平均信号强度硬粒小麦与硬簇麦的信号强度差异不显著,但二者均与簇毛麦存在极显著差异。研究还发现,H3K27me3修饰在三个材料的染色体上的分布也存在差异,簇毛麦中组蛋白修饰在染色体上分布较为均一,硬粒小麦则在染色体的中部或着丝粒区域出现明显的高修饰区域,硬簇麦中的修饰信号主要分布于染色体两端。4.剂量诱导型表达基因的功能富集分析对剂量诱导表达基因进行GO功能富集,发现主要富集到了生物合成、代谢物前体和能量的产生、DNA代谢过程、碳水化合物代谢、分解代谢过程和蛋白质代谢过程,其中,剂量激活型表达的基因富集到了信号传导以及花粉雌蕊相互作用,而剂量抑制型表达基因富集到了细胞周期相关的基因。MapMan分析发现,剂量诱导表达基因在数据库中主要富集到了 Auxin、BR、CTK、ABA与JA等植物激素通路,表明激素通路在在异源多倍化后的籽粒发育调控网络中发挥关键作用。利用MEME进行motif富集,发现剂量诱导表达基因启动子区域主要富集到了 Dof与MIKCMADS两个转录因子家族,在生长素通路基因启动子区域存在结合位点,参与了生长素通路的调控。对这些基因进行qPCR验证,发现其表达符合剂量激活型与剂量抑制型的表达特征。