小麦和水稻是世界范围内的主要作物,全球范围内小麦的产量最大,水稻次之。小麦和水稻的基因开发和利用对于提高产量、培育优质抗逆品种产生了巨大的推动作用。小麦在进化过程中,野生资源不断被育成品种所代替,在提高小麦产量的同时,牺牲了小麦资源的多样性,使小麦种质资源变得单一。小麦祖先种乌拉尔图(Tauschii Urartu)和粗山羊草(Aegilops tauschii)分别是异源六倍体小麦A基因组和D基因组的供体,可以为小麦育种提供丰富的遗传变异来源,发掘祖先种中优异基因导入小麦,可以拓宽小麦的遗传基础,创造更多高产、高抗的小麦新品种。乌拉尔图、粗山羊草、水稻的基因组陆续被测序,遗传图谱、物理图谱的绘制为开展小麦祖先种与水稻基因组比较研究提供了基础。对乌拉尔图、粗山羊草与水稻进行基因比较分析,可以更深入认识他们基因组间的异同。可以借鉴水稻基因组的基因注释、基因结构及功能分析等方面的生物信息学知识应用于乌拉尔图、粗山羊草的基因发掘和优异基因开发,为小麦分子育种提供更多可选择的基因资源,拓宽小麦遗传多样性。本研究对小麦祖先种与水稻基因组进行了GC含量比较分析,SSR位点挖掘与比对分析,同源核苷酸序列比对及氨基酸序列比对分析,通过实验初步了解了小麦祖先种基因组与水稻基因组间的差异,为进一步利用水稻基因组分析小麦祖先种,挖掘祖先种优异基因,提高小麦育种效率奠定了基础。实验研究结果如下:(1)对乌拉尔图、粗山羊草、水稻的全基因组各染色体进行GC含量的统计分析,通过比较表明在同一物种中各染色体间GC含量无显著差异,这是因为在同一遗传背景中染色体通过重组、交换等,达到了各条染色体GC含量的均衡。而在不同物种中,GC含量差异显著,可以表明如果两个未知物种GC含量差异显著,则表明它们不是同一物种。虽然乌拉尔图、粗山羊草属于同一种属,但是其GC含量间也存在显著差异。(2)对乌拉尔图、粗山羊草、水稻的全基因组进行SSR位点挖掘与分析,我们发现在基因组中SSR位点的类型及比例均存在差异。SSR类型中都是二核苷酸重复序列最多,三核苷酸重复序列、六核苷酸重复序列次之,四、五核苷酸重复序列最少。不同物种的主要核苷酸重复序列类型也不尽不同。SSR位点的差异和多样性将使我们更好地利用SSR位点进行标记开发,为定位重要的基因并进行克隆提供技术支撑。(3)同源核苷酸序列比对中,乌拉尔图基因组中有678656条序列在水稻基因组中找到同源序列,粗山羊草基因组中有748050条序列在水稻基因组中找到同源序列。筛选4000bp以上的同源序列分析后发现,乌拉尔图中3号染色体在水稻基因组匹配到的同源序列最多(667条),粗山羊草中5号染色体在水稻基因组中匹配到的的同源序列最多(1532条)。用mapchart作图发现匹配到4000bp以上同源序列集中于乌拉尔图的短臂上,而粗山羊草中在长臂和短臂上均有分布。Circos作图结果表明在乌拉尔图、粗山羊草中同一位置的同源核苷酸序列可以在水稻中找到多条同源序列,在水稻中匹配到的同源核苷酸序列也会在乌拉尔图、粗山羊草中找到多条同源序列,这表明在三个物种中都存在大片段同源序列的复制现象。(4)氨基酸序列比对中,乌拉尔图、水稻的氨基酸比对中匹配到3757条同源氨基酸序列,匹配率6.57%。粗山羊草、水稻氨基酸序列比对中匹配5593条氨基酸序列,匹配率11.33%。对匹配结果进行MCScanX作图,试验表明小麦祖先种和水稻三个物种有高度的、整体水平的共线性。表明在禾本科作物进化中,有很多大片段基因存在保守性,在长期的进化中很多基因的排列和顺序没有发生改变。这为我们利用水稻基因组中的相关信息用于粗山羊草和乌拉尔图中定位、发掘相关基因奠定了理论基础。