黑麦(Secale cereale L,2n=2x=14,RR)是普通小麦的自然异花授粉近缘种,具有显著的遗传多样性和丰富的有价值的基因,在小麦改良中可以发挥重要作用。准确、方便地鉴定小麦背景中的黑麦染色质,将有利于黑麦优良基因在小麦育种中的转移和利用。为了发掘新的细胞学和分子标记,鉴定不同来源的黑麦遗传物质,本研究主要包括以下几方面的内容:不同的小黑麦和黑麦染色体特异性重复序列原位杂交探针的挖掘与应用,黑麦1R染色体分子标记的筛选与遗传多样性分析,小麦-黑麦的杂交后代1R染色体变异的传递及农艺性状分析。结果如下:1.黑麦染色体特异性重复序列的挖掘:使用非变性荧光原位杂交(ND-FISH)的方法,利用实验室合成的11个寡核苷酸探针对9种小黑麦和3种黑麦中的1R-7R染色体进行鉴定,筛选得到4个重复性较好的探针,其中Oligo-3A1对黑麦的5RL具有较好的特异性,Oligo-1RS-6和Oligo-K566对黑麦的1R,4R和7R具有好的特异性,Oligo-1RS-4探针为黑麦端部特异重复序列,杂交信号只出现在R组染色体端部,1R-7R染色体都有信号分布,这有助于快速高效地识别小黑麦中的R组染色体及其相应区段。同时,通过对不同的小黑麦和黑麦染色体杂交信号的对比,发现Oligo-pSc119.2信号分布较为相似,但是Oligo-1RS-4在12种小黑麦和黑麦之间信号分布差异较大,这说明该新型ND-FISH探针可以揭示不同的黑麦材料在染色体水平上具有较高的多态性变异,为后续的遗传多样性分析奠定了基础。2.新的黑麦染色体特异分子标记的筛选与应用:(1)利用164对不同标记的第一同源群引物筛选黑麦染色体特异分子标记,包括73对CINAU引物,黑麦第一同源群的72对ssrR引物和19对glk引物。最后获得了51对PLUG引物,64对ssrR引物和17对glk引物,利用这些引物在不同的黑麦1R中进行PCR验证,100对引物具有多态性,89对为黑麦染色体1R的特异性引物。根据多态性标记对13个供试材料进行遗传多样性分析并聚类,结果表明1R附加系的黑麦遗传差异较大,1RS.1BL易位系材料遗传差异较小,说明了栽培材料单一的遗传基础,因此将不同黑麦的多样性导入小麦,是进一步扩大黑麦种质资源的有效方法。3.利用染色体工程技术,结合细胞学鉴定方法,本研究获得并鉴定了六种小麦-黑麦新型染色体导入系材料,对1R染色体导入系的传递情况进行分析,发现其具有较高的传递率,本研究获得了1R染色质的附加系和代换系,以及涉及1RS和1RL的附加和易位系材料,它们的后代有望携带更高频率的小片段易位系。对不同来源1R异染色体系材料进行农艺性状调查,发现这批材料表现出了优良的农艺性状和抗病性,在小麦育种中具有潜在的应用价值。本研究开发的黑麦染色体特异性细胞和分子标记,可用于研究小麦品种的多样性和鉴定小麦背景中的黑麦染色质,染色体区段特异性标记可辅助黑麦染色体上优良基因导入小麦背景的育种进程。此外,获得的小麦-黑麦新型染色体附加系、代换系和片段导入系具有丰富的遗传变异,可作为后续育种的优异种质。