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多倍化或全基因组加倍（Whole Genome Duplication,WGD）事件,作为物种形成与进化的重要推动力,贯穿高等植物整个演化史。异源多倍体形成的早期,由于不同亲本来源的基因组融合到同一细胞核当中,导致了强烈的转录组冲击（transcriptome shock）现象。在多倍体进化领域,以下三个问题仍然缺乏系统性研究:（1）在不同的时空维度上,新形成异源多倍体如何通过调控基因转录表达（gene transcriptional expression）和可变剪接模式（alternative splicing,AS）来应对转录组冲击?（2）亚基因组对异源多倍化诱导的转录组冲击的不对称响应是否具有时空特异性?（3）基因表达和可变剪接模式在不同时空维度上的动态变化特征的规律是怎样的?为此,本研究利用转录组测序技术,系统研究人工合成异源四倍体小麦AADD（AT2）及其二倍体亲本乌拉尔图小麦（Triticum urartu,AA基因组）和山羊草属节节麦（Aegilops tauschii,DD基因组）9个组织及发育时期的基因转录表达谱和可变剪接谱（涉及种子萌发后的幼根和幼苗组织,三叶期根和叶片及五个发育时期的小穗组织）。鉴于该人工合成异源四倍体体系将小麦族中两个优势基因组（即AA和DD基因组）融合到一个细胞核内,本研究也尝试回答“两个优势基因组间的融合能否产生即时的转录应答和表型变异”的问题。在基因转录表达调控方面,本研究首先比较了二倍体亲本和新合成异源四倍体小麦之间的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,发现二倍体亲本之间固有的基因表达水平差异对新合成异源四倍体小麦基因表达模式的重塑具有重要影响;然而,异源多倍化本身仍可诱导一定数目的DEGs,并且这种现象在亚基因组之间呈现不对称性,即:D亚基因组对异源多倍化的响应更加剧烈。其次,部分同源基因表达偏向性（homoeolog expression bias,HEB）的分析发现,部分同源基因表现出明显的A亚基因组表达偏向性,并且新合成异源四倍体小麦中新产生的HEB可能归因于部分同源基因不对称的差异表达。再次,部分同源基因特异性表达（homoeolog-specific expression,HSE）的分析结果表明,顺式调控模式在新合成异源四倍体小麦中起主导作用,而且这种现象的产生归因于二倍体亲本之间固有的基因表达差异;此外,基因共表达网络分析也揭示了部分同源基因表达关联性（homoeolog expression connectivity,HEC）与其顺式调控元件之间的DNA序列差异相关。最后,本研究重点探究了新合成异源四倍体小麦小穗发育过程中基因表达水平的动态变化模式,发现部分同源基因的A亚基因组表达偏向性与D亚基因组中更多下调表达基因的共同作用是导致新合成异源四倍体小麦与乌拉尔图小麦（T.urartu）表型相似性的潜在原因。在基因可变剪接方面,本研究进行了与“基因转录表达”平行的系统性分析,发现:（1）亲本物种之间固有的可变剪接差异是决定新合成异源四倍体小麦可变剪接模式的重要因素;（2）异源多倍化后A和D亚基因组的可变剪接事件和可变剪接基因的数目都有所增加,且A亚基因组的增长比例略高于D亚基因组;A亚基因组部分同源基因倾向于产生多个转录本,而D亚基因组部分同源基因则倾向于产生单一转录本;（3）异源多倍化诱导的差异可变剪接事件（differentially splicing events,DSE）表现出亚因组不对称性和组织特异性;（4）与部分同源基因表达表现出的A亚基因组偏向性不同,部分同源可变剪接事件（homoeolog AS event,homoeo-ASE）不存在亚基因组偏向性的现象;（5）新合成异源四倍体小麦的部分同源特异可变剪接（homoeolog-specific splicing,HSS）模式中,顺式调控模式起主导作用,并且在不同的时空维度较其他调控模式相比具有更高的保守性;（6）部分同源可变剪接事件的A亚基因组可变剪接偏向性（homoeolog splicing bias,HSB）可能参与了新合成异源四倍体小麦与亲本T.urartu小穗发育表型相似性的建立。上述研究结果表明,异源多倍体形成初期,细胞核基因在转录表达和可变剪接层面产生的快速且复杂的响应,最终可能导致其表型性状的新颖性和亲本性状的偏好性传递。本研究所得结果不仅为进一步探索异源多倍体诱发的基因组冲击现象提供了重要的数据资源,也为异源多倍化诱导基因转录表达和可变剪接变异提供了更广泛的时空表征,同时为深入理解异源多倍体植物基因组进化和生长发育提供了新的研究思路。