小麦属及其近缘属物种中,具有许多能有效丰富普通小麦遗传背景和提高小麦品质的优异基因资源。本文主要是挖掘具有表达的1Ay亚基和带有功能类型NAM基因的种质资源,并探讨它们的基因结构特征及其与品质的关系。同时,对既含有活性]Ay基因又拥有功能性NAM-B1基因的野生二粒小麦与高产但品质差的普通小麦品种杂交高代(F8)进行品质与农艺产量性状的分析与评价,探讨其基因资源在产量与品质遗传改良中的潜能。主要研究结果如下：1.通过十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析方法,对小麦属814份材料的高分子量谷蛋白lAy亚基的等位变异及分布进行了研究。在供试的21个物种中,13个种含有1Ay亚基,其中,二倍体小麦(AA,2n=2x=14)、四倍体小麦(AABB与AAGG,2n=4x=28)和六倍体小麦(AABBDD与AAAAGG,2n=6x=42)的1Ay亚基分布频率分别为87.89%,20.31%和1.79%,首次在四倍体物种(AABB)圆锥小麦(Triticum turgidum L.)、波兰小麦(T. polonicum L.)和东方小麦(T. turanicum Jakubz.),以及六倍体物种茹科夫斯基小麦(T. zhukovskyi Men. et Er. AAAAGG)由发现表达的1Ay亚基。共检测到8种1Ay等位变异,其主要的变异类型分别具有类似于1Bx7、1By8、1Dy10和1Dy12,以及比1Dyl2更快的电泳迁移率,首次发现3种新的1Ay等位变异类型,其电泳迁移率分别类似于1Bx6、1By8,以及位于1By8和1Dy10之间。发现多达5种lAy等位变异分别具有类似六倍体普通小麦Glu-B1和Glu-Dl位点的1Bx6、1Bx7、1By8、1Dy10和1Dy12的电泳迁移率,显然,这会使对六倍体小麦中Glu-A1位点上可能存在的1Ay亚基与Glu-B1和Glu-D1位点上的这些HMW-GS的辨别很困难。通过不同物种间1Ay等位基因的比较分析,结果表明多个二倍体居群卷入到了四倍体小麦的进化过程中。本研究所发掘的1Ay等位变异及其基因资源可能有助于普通小麦的加工品质遗传改良。2.从二倍体物种乌拉尔图小麦(T. urartu Tum. AA,2n=2x=14)中克隆出迁移率相似于1Dyl2的y-型亚基编码基因,序列分析、原核表达和聚类分析结果都充分证明了该基因属于活性1Ay基因。其1Ay基因(FJ404595)的核苷酸序列长度为1830bp,编码608个氨基酸残基的多肽,含有46个六肽和14个九肽。与已报道的8个活性1Ay基因的序列比较分析表明,该1Ay亚基最相似于乌拉尔图小麦中序列号为AM183223的1Ay亚基,其相似率高达99.62%,二者之间仅仅存在2个氨基酸的替换,即亮氨酸→脯氨酸和缬氨酸→谷氨酸。而该1Ay多肽链明显区别于同为乌拉尔图小麦中序列号为EU984504的1Ay蛋白,后者仅有587个氨基酸残基,含44个六肽和13个九肽。该1Ay(FJ404595)氨基酸序列上第446位的亮氨酸,还不同于已经报道的所有8个表达型1Ay亚基的氨基酸残基类型(脯氨酸)。其预测的蛋白二级结构暗示,该亚基可能对小麦面粉烘焙品质具有正向效应。3.NAM是一个重要的驯化基因,对提高现代普通小麦的蛋白质含量(GPC)有着重要价值。本研究从提莫菲维小麦(T. timopheevii Zhuk. AAGG,2n=4x=28)中克隆出12个NAM-G1基因,其核苷酸序列长度一致,均为1546 bp,且都含有2个内含子和3个外显子区域；其推导氨基酸序列含407个氨基酸残基,包括一个具有5个亚区A、B、C、D和E的一个N端NAC区域,以及一个C-端转录激活区域(TAR)。这些NAM-G1基因的核苷酸及推导氨基酸序列均相似于已报道的野生二粒小麦中属于功能性NAM-B1基因(DQ871219)的序列结构,其相似率高达99.5%。12个NAM-G1基因之间存在17个SNP变异位点,其中有14个转换和3个颠换。qRT-PCR分析揭示,这些NAM-G1基因的表达水平显著不同,其基因的相对表达量与供试材料的籽粒蛋白质含量(GPC)极显著正相关。进一步的比较分析显示,这些基因编码氨基酸序列的不同也可能对其GPC的变异产生了影响。4.四倍体栽培种伊斯帕汗小麦(T. ispahanicum Heslot, AABB,2n=4x=28),是进行小麦品质改良的重要遗传资源之一。已有研究表明,野生二粒小麦NAM-B1基因的表达可以加速植株衰老,增加营养素从叶片到籽粒的转移,提高籽粒蛋白质和铁、锌等微量元素含量。本研究采用同源克隆方法从6份伊斯帕汗小麦材料中克隆得到5个NAM-B1基因。它们具有典型的NAM基因核苷酸结构特点,均含有3个外显子和2个内含子。与已报的NAM-B1基因比对分析发现,居群P1330548中的NAM-B1基因,因核苷酸序列上第11位点T的插入引起移码突变,而属于无功能型的结构特点,其它4个则属于功能类型基因的结构特点。4个功能类型NAM-B1基因的推导氨基酸序列一致性高达99.7%,它们之间仅有5个氨基酸的变异。供试的6份伊斯帕汗小麦之间的籽料蛋白质含量(GPC)存在显著差异。与含有高GPC的P1346782材料的相比,低GPC的P1572904的NAM-B1基因编码氨基酸序列中存在2个位点的变异,分别为NAC域内的C亚区第88位Q→R和TAR区域第364位P→R的替换。推测伊斯帕汗小麦NAM-B1基因的这些突变与其GPC的变异可能存在一定关系。5.从拟斯卑尔脱山羊草组(Aegilops section sitopsis)中的5个物种中克隆出11个新NAM等位基因,其核苷酸长度变幅为1540-1555 bp,含有3个外显子和2个内含子。其推导的氨基酸序列拥有N端NAC区域,该区域内具有5个亚区A、B、C、D和E,以及C端转录活性区域(TAR),并且其结构特征高度相似于野生二粒小麦和提莫菲小麦的NAM基因。这暗示了拟斯卑尔脱山羊草组中的NAM等位基因可能也具有野生二粒小麦的NAM-B1基因调控籽粒蛋白含量的功能。在这11个NAM等位基因之间发现了185个变异位点,其中有143个单核苷酸多态位点(SNPs)和42个插入或缺失位点(InDels).进一步分析发现,大多数SNPs属于非同义突变(non-synonymous),导致53个氨基酸位点变异。可见,拟斯卑尔脱山羊草物种的NAM等位基因具有丰富的多态型,且其变异主要发生在TAR区域。6.对高产但品质差的普通小麦品种川农16(CN16)与含有表达型1Ay基因和功能型NAM-B1基因的野生二粒小麦(D97)的杂交后代F8的高分子量谷蛋白亚基、营养品质性状和农艺性状进行分析和评价。结果表明,65份F8株系的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成主要表现为2种类型：增加型(53.85%)和增-减型(41.54%)；调查的3个品质性状中,73.85%(48份)株系的Zn含量较川农16的高,而被测株系的蛋白质和Fe含量几乎都高于川农16的相应成分。调查的9个农艺性状中,13.84%(9份)株系为半矮秆或矮秆,与川农16相当；92.31%(60份)株系的小穗数、32.31%(21份)株系的分蘖数、75.38%(49份)株系的千粒重、44.62%(29)株系的产量以及50%以上株系的籽粒库容(粒积、粒长、粒宽和粒厚)大于或高于川农16的相应性状。主成分分析(PCA)和相关分析呈现,千粒重与籽粒库容性状(粒积、粒长、粒宽和粒厚)之间；籽粒库容性状之间；品质性状Fe和Zn含量之间显著正相关。回归分析进一步证明品质性状Fe和Zn含量的正相关关系。通过选育,获得了许多兼具高产和高Fe、Zn营养素含量,并达到强筋蛋白质含量标准的优良载体种质。因此,野生二粒小麦有助于将高产而质不优的小麦品种,改良为既高产又具有优良营养与加工品质的小麦新种质的潜在能力。