小麦是世界范围内广泛种植的粮食作物,也是多倍化和非整倍体研究的经典体系。四倍体小麦和六倍体小麦作为天然形成的多倍体物种,被研究的比较充分。而二者杂交产生的五倍体小麦没有被充分关注。五倍体小麦作为连结四倍体小麦和六倍体小麦的桥梁,帮助二者之间进行遗传物质的交换。五倍体小麦在小麦进化历程中也可能扮演了重要作用。五倍体小麦及其自交产生的具有不平衡D染色体的后代群体,为研究BBAA亚基因容忍不平衡D染色体的遗传基础提供了理想实验材料,拓展了一个新角度来研究六倍体小麦的进化,也可以为育种家选择适合的杂交组合进行有益基因在四倍体和六倍体小麦之间的交流提供有价值的理论依据。从遗传学角度,对五倍体小麦自交后代核型的分析,并建立核型与表型的联系,有助于理解小麦背景下非整倍体核型对表型的影响;开展五倍体小麦和其衍生的D染色体附加系在全基因组水平、亚基因组水平、染色体水平的基因表达分析,有助于研究六倍体小麦的基因表达和亚基因组之间的相互作用。本论文中利用再合成六倍体小麦XX329（BBAADD,源于抽提四倍体小麦（ETW,BBAA）与TQ18（Aegilops tauschii,DD）杂交并加倍）和天然六倍体小麦TAA10（T.aestivum,BBAADD,ETW的六倍体小麦供体）分别与ETW杂交,得到BBAA基因组纯合的五倍体小麦XE和TE,它们的D亚基因组不同;新合成六倍体小麦SHW（BBAADD,源于天然四倍体硬粒小麦TTR13（T.turgidum ssp.durum,BBAA）与TQ18杂交并加倍）与TTR13杂交,得到BBAA基因组纯合的五倍体小麦ST;天然六倍体小麦TAA10与TTR13杂交得到BBAA亚基因组杂合的五倍体小麦TT。并获得了四种五倍体小麦XE、TE、TT、ST自交一代群体。利用荧光原位杂交（FISH）和基因组原位杂交（GISH）技术分析了五倍体小麦及其后代单株的核型,并测量了后代单株的表型,利用转录组测序技术在全基因组范围内分析了五倍体小麦和五倍体小麦衍生的D染色体单体附加系的基因表达。主要研究结果如下:1.在四种五倍体小麦自交一代群体中均存在A和B染色体数目变异以及染色体结构变异。在五倍体小麦XE、TE、TT自交一代群体中有更多样、更极端、更复杂的非整倍体类型出现,这三个群体的D染色体数目分布显著不同于ST自交一代群体。从它们的遗传背景考虑,认为经历过与D亚基因组共同进化的BBAA亚基因组对不平衡D染色体有更强的容纳力,并且这是一种性状,表现为遗传显性。2.极端非整倍体核型对表型的影响强于中度非整倍体核型对表型的影响。3.对五倍体小麦XE、TE基因表达的分析发现,与亲本六倍体小麦XX329和TAA10相比,D亚基因组剂量减半,导致A和B亚基因组染色体的基因表达发生显著改变,并且以上调表达为主。但对A和B亚基因组基因表达的影响没有偏向性。发生剂量减半的D亚基因组存在剂量效应和剂量补偿现象。4.对分别来自四种五倍体小麦的1D、2D、3D、5D、7D单体附加系的基因表达分析发现,与四倍体亲本小麦相比,附加单条D染色体会影响BBAA亚基因组的基因表达,但因遗传背景不同和附加D染色体不同而存在程度上的差别,附加7D比附加5D更强烈的影响BBAA亚基因组的基因表达。差异表达基因在A和B亚基因组的分布大部分没有显著差异,反映了附加D染色体对基因表达的影响普遍没有亚基因组偏向性。附加一条D染色体也基本不对相应A和B部分同源染色体上基因的表达产生影响。附加D染色体虽然会改变部分同源基因的表达模式,但总体上依然维持了四倍体小麦的表达模式。