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百萨偃麦草（Thinopyrum bessarabicum L（?）ve,2n=2x=14,JJ）具有很强的耐盐性并兼抗多种小麦病害,是小麦改良的重要基因资源。前期研究发现百萨偃麦草4J染色体包含蓝色糊粉层基因BaThb,利用电离辐射诱导获得了 19个4J染色体变异体并将BaThb初步定位于4J染色体长臂（4JL）。本研究在此基础上,对百萨偃麦草端体4JL进行流式细胞分拣和基因组测序,在揭示4JL基因组序列特征基础上,开发了新的4JL特异分子标记,结合寡核苷酸探针套荧光原位杂交（Fluoresence in situ hybridization,FISH）和基因组原位杂交（Genomic in situ hybridization,GISH）分析,对小麦-百萨偃麦草4J异染色体系进行了准确鉴定,构建了 4JL物理图谱并精细定位蓝粒基因。此外,构建百萨偃麦草基因组BAC文库,结合转录组分析鉴定BaThb候选基因,取得的主要研究结果如下:1、21个小麦-百萨偃麦草4J异染色体系的细胞学鉴定利用寡核苷酸探针套FISH/GISH分析,对21个小麦-百萨偃麦草4J异染色体系进行了鉴定,这些材料包括5个异附加系和16个易位系,染色体数分别为42、43、44和46,在16个易位系中包括14个纯合和2个杂合,只涉及4JL染色质的易位有4个,同时涉及4JS和4JL染色质的易位12个,其中13个小麦-百萨偃麦草4J易位染色体身份鉴定清楚,分别涉及小麦染色体3A、5A、1B、2B、3B、6B、1D、4D和7D。另外,除小麦和4J易位染色体外,还检测到小麦种内染色体变异,其中8个为染色体结构变异,4个同时涉及染色体结构和数目变异,分别涉及小麦染色体1A～7A、1B～6B、1D～3D、5D和7D,染色体结构变异类型包括易位和缺失。2、百萨偃麦草端体4JL分拣与测序分析在捷克Dolezel教授的帮助下,采用流式细胞学方法分拣了百萨偃麦草端体4JL并通过基因组测序,获得数据质量Q30＞85%的基因组reads 70.7 Gb,拼接组装获得1,347,306 个contig,长度约为 588 Mb,contig N50为420 bp,GC含量44.6%;4JL基因组去除重复序列后,进行基因注释,综合Pfam数据库（3,302个基因）和百萨偃麦草转录组（2,896个基因）比较分析,鉴定重叠基因1,643个,涉及多种生物代谢进程。其中,注释到涉及花青素代谢的结构基因和转录因子结构域,将转录组序列支持基因2,896个剔除1D、4D和6D污染,获得高可信度基因1,791个,与普通小麦中国春4A、4B和4D进行比对,其中1,209个具有很好的比对结果,这些基因大部分位于4AS、4BL和4DL,少部分基因位于4AL,推测4J没有发生类似于4A的倒位等结构变异。3、4JL特异分子标记的开发和蓝粒基因区段定位根据4JL基因组序列,设计SSR引物1202对,参考前人构建的4J物理图谱,选取蓝粒基因区段附近的357对引物进行扩增,共获得稳定扩增的特异标记140个,多态率为39.2%。利用182个（包括已经发表42个）4JL特异分子标记对中国春和21个小麦-百萨偃麦草4J异染色体系进行扩增分析,构建了包含182个标记的4JL物理图谱,将4JL划分为8个区段,每一个区段包含的分子标记分别为4、10、20、10、4、18、32 和 84 个。涉及4JL物理作图和蓝粒基因定位的关键变异体7个,分别为16WQ02、16WQ05、16WQ09、16WQ14、16WQ18、16WQ22 和 16WQ27,对应 4JL 断点分别为 FL0.54、FL0.00-1.00、FL0.51、FL0.15、FL0.43、FL0.27 和 FLx-y。通过连续 4 年调查,16WQ02、16WQ14、16WQ22 和 16WQ27 籽粒呈非蓝色,16WQ05、16WQ09 和 16WQ18 籽粒呈蓝色,因此蓝粒基因BaThb位于重叠区域FL0.43-0.51。其中,共定位于该区段的特异标记18个,分别是4EST187、lfz3718、lfz4502、lfz4503、lfz4509、lfz4528、lfz4772、lfz4784、lfz4788、lfz4794、lfz4796、lfz4797、lfz4804、lfz4809、lfz4812、lfz4817、lfz4818和lfz4821,可以用于追踪BaThb。4、4JL蓝粒基因区段与中国春4A、4B和4D共线性验证将8个区段内标记对应的4JL contig序列与中国春4A、4B和4D进行比对以确定共线性区域,circos分析表明,除第6和第8段外,其余6个区段与4BL和4DL有良好的共线性,与4A相比,4JL第2～7区段与小麦4AS有共线性,但在第8段,29个基因中14个对应4A短臂,15个对应4A长臂,表明4J不同于4A,没有发现明显的染色体结构重排。4JL第6段包含BaThb,对应于小麦4AS、4BL和4DL的共线区段分别为29.32 Mb、25.24 Mb和21.19 Mb,这三个区段内共包含514个基因,其中17个涉及花青素代谢合成途径。将该区段内35个基因根据内含子差异设计特异标记,扩增结果显示,18个内含子差异标记定位于第6段,确证蓝粒基因区段与小麦4A、4B和4D相应区段的共线性,同时,BaThb所在区段的特异标记增加到36个,其中2个（lfz4509和lfz4528）标记序列涉及花青素代谢调控转录因子MYB和bHLH。5、蓝粒候选基因百萨偃麦草BAC克隆筛选与序列分析构建了覆盖1×的百萨偃麦草BAC文库,并将与BaThb共定位的36个标记对350个BAC混池质粒DNA进行筛选,其中22个标记扩增出目标条带,将22个标记对应的BAC混池进行菌液PCR验证,发现18个标记扩增稳定。将18个标记进行单克隆菌液PCR分析,最终获得8个阳性克隆,其对应的标记分别为lfz3718、lfz4509、lfz4528、lfz4812、lfz6279、lfz6284、lfz6285和lfz6321,其中涉及花青素代谢途径的两个标记lz4509和lfz4528均获得单克隆。对包含MYB的单克隆测序分析发现,该克隆插入片段178,509 bp,共包含24个基因,含有1个Myb-like-binding结构域基因。包含bHLH的BAC插入序列全长142,429 bp,包含18个基因,含有1个Helix-loop-helix DNA-binding结构域基因。挑选拟南芥涉及不同生物学功能的MYB和bHLH蛋白基因分别与百萨偃麦草BAC中MYB和bHLH进行系统发育分析,发现BAC中MYB蛋白与拟南芥不同功能的蛋白差异较大,而与BAC中bHLH蛋白基因最接近的为长穗偃麦草Ba1候选基因编码蛋白ThMYC4E,其次是大麦中控制花青素代谢的HvMyc2和MYC4H。据此推断筛选得到的MYB和bHLH转录因子可能参与百萨偃麦草花青素代谢调控。6、小麦-百萨偃麦草等臂染色体系I4JL·4JL转录组分析用以上两个百萨偃麦草蓝粒基因候选BAC序列为参考基因组,对小麦-百萨偃麦草等臂染色体系I4JL·4JL及其近等基因系的籽粒转录组分析表明,在两个BAC共预测到的42个基因中,仅有三个基因在开花后21天的籽粒中检测到表达,其中在蓝、非蓝粒中共同表达的基因有两个,均位于lfz4509所在的BAC序列,分别为MYB转录因子和未知功能的基因;第三个基因只在蓝粒中检测到表达,是lfz4528所在BAC中的bHLH转录因子。综合bHLH基因HvMyc2仅在大麦蓝色糊粉层细胞中特异表达,为蓝色糊粉层主要决定基因,推测百萨偃麦草BAC中预测到的bHLH转录因子为百萨偃麦草蓝粒候选基因的关键因子,初步命名为ThbbHLH。7、百萨偃麦草基因组专化BAC克隆鉴定与小麦-百萨偃麦草蓝粒易位系改良筛选得到百萨偃麦草基因组专化BAC克隆一个,序列分析显示插入片段99,814 bp,包含13个基因,该克隆的BAC FISH可以替代基因组GISH用于特异性追踪小麦背景中的百萨偃麦草染色质。为转移和利用百萨偃麦草蓝粒基因,验证蓝粒基因特异分子标记的应用潜力,将4个小麦-百萨偃麦草蓝粒易位系分别与烟农19、扬麦6号等杂交、回交,结合分子标记选择,育成20份农艺性状明显改善的蓝粒株系,为彩色小麦育种提供新材料。