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小麦籽粒主要由蛋白质和淀粉组成,二者的组成和含量直接决定着小麦的产量和品质。硬粒小麦-沙融山羊草双二倍体(Amphidiploid,AABBSshSsh,2n=42)是本课题组前期将硬粒小麦（Triticum turgidum subsp.durum,AABB,2n=28）与沙融山羊草(Aegilops Sharonensis,SshSsh,2n=14)杂交后经染色体自动加倍获得的异源多倍体。其中,沙融山羊草1Ssh染色体上具有分子量特别大的新型HMW-GSs,有利于提高小麦面团加工品质。本研究对沙融山羊草、硬粒小麦及其双二倍体进行转录组、代谢组分析,探究异源多倍化后差异表达基因（DEGs）、差异代谢物（DEMs）的变化,并对双二倍体衍生后代材料进行鉴定。主要研究结果如下:1.沙融山羊草（R7）、硬粒小麦（Z636）和双二倍体（Z636×R7）的淀粉特性和蛋白含量分析。SDS-PAGE和双向电泳鉴定结果表明沙融山羊草、硬粒小麦的Wx-Ssh1、Wx-A1和Wx-B1蛋白在双二倍体中均表达。克隆了沙融山羊草、硬粒小麦和双二倍体的Wx-1基因并进行进化分析,表明R7的Wx-Ssh与Wx-B1高度同源。淀粉含量测定,结果表明双二倍体的总淀粉含量和直链淀粉含量高于沙融山羊草,低于硬粒小麦。电子扫描电镜（SEM）发现双二倍体A/B型淀粉粒的比例及其形状介于亲本之间,呈中间类型。利用差示热量扫描仪（DSC）测定热力学特性,糊化、老化参数结果表明双二倍体的热焓值高于沙融山羊草,低于硬粒小麦。RP-HPLC结果表明双二倍体的总谷蛋白含量高于两个亲本,醇溶蛋白显著高于沙融山羊草,与硬粒小麦无显著差异。2.沙融山羊草、硬粒小麦、双二倍体转录组分析。在R7 vs Z636,Z636 vs Z636×R7,Z636×R7 vs R7中分别鉴定到21037、2197、15090个差异表达基因。三个比较组的差异表达基因KEGG主要富集在碳代谢、氨基酸的生物合成、淀粉和蔗糖代谢、半乳糖代谢、核糖体等代谢途径。比较分析了参与淀粉生物合成和编码贮藏蛋白差异基因的表达水平,结果表明双二倍体中部分淀粉合成酶基因AGP-L、AGP-S、SSII-2、SSIIIa、SBEII、SBEIII和GBSSI的表达量都高于沙融山羊草,但低于硬粒小麦;双二倍体编码的α/β-、ω-、γ-醇溶蛋白的基因表达量高于沙融山羊草,RNA-seq与q RT-PCR结果一致。3.沙融山羊草、硬粒小麦、双二倍体代谢组分析。在R7 vs Z636,Z636 vs Z636×R7,Z636×R7 vs R7中分别鉴定到871、714、836个差异代谢物,主要是羧酸及其衍生物、脂肪酰基、类固醇及类固醇衍生物、有机氧化合物、苯及其取代衍生物、孕烯醇酮脂类等。KEGG富集分析表明,差异代谢物主要富集在酪氨酸和色氨酸的生物合成、氨酰生物合成、精氨酸生物合成、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸生物合成,甜菜碱生物合成等。4.沙融山羊草、硬粒小麦、双二倍体转录组-代谢组联合分析。R7 vs Z636,Z636 vs Z636×R7,Z636×R7 vs R7的差异表达基因及差异代谢物在正/负离子模式下分别有67/68、50/53、50/67个共同注释的代谢通路。三个比较组主要富集的通路包括碳代谢、氨基酸的生物合成、氨基糖和核苷酸糖的代谢、淀粉和蔗糖的代谢、半乳糖代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等代谢通路。双二倍体中GBE基因表达量和糖原积累量趋势一致,但在沙融山羊草和硬粒小麦中两者趋势相反,推测糖原的合成可能还受其他机制调控。还发现2个负责编码谷氨酸合成酶（GS）的DEGs,GSr1和GSe2,其中双二倍体的GSe2基因表达量显著高于两个亲本。5.硬粒小麦-沙融山羊草衍生后代材料鉴定。利用含有Ph基因突变体材料（SM126ph1b）与携带沙融山羊草特异HMW-GSs的材料（66-9-17）杂交,在BC2F3衍生后代中鉴定到2个成功将一对外源染色体1Ssh转移至普通小麦的材料（13-1-22-1、13-1-22-3）,两个材料ND-FISH结果一致,总共有42条染色体,缺失6A和3D染色体,增加一对2D染色体和一对1Ssh染色体。在F3代中,2-7-3-9共有42条染色体,缺失4D染色体,还含有一对外源染色体4Ssh。因此表明2-7-3-9为4Ssh（4D）代换系材料。根据沙融山羊草和中国春（CS）的差异序列,开发了一对能够特异于1Ssh-1A染色体共显性分子标记,可以快速从分子水平上追踪及检测1Ssh染色体存在情况。以上获得的衍生材料,为小麦-沙融山羊草易位系的创制提供了材料基础。