通过远缘杂交将近缘植物的优异基因转移进普通小麦,是小麦遗传改良的重要途径之一。小麦与其近缘植物杂交育成的异源双二倍体是转移外源优异基因的重要桥梁材料,异源双二倍体的形成包括杂交、加倍的过程,期间不同物种的基因组互相融合,互相作用,产生丰富的遗传变异。研究异源双二倍体的基因组结构和基因表达模式,对于探讨不同物种之间的亲缘和进化关系、培育新型物种以及小麦遗传改良具有重要意义。本研究以八倍体小黑麦、小麦-百萨偃麦草双二倍体为材料,利用分子细胞遗传学、转录组学技术,研究了八倍体小黑麦、小麦-百萨偃麦草双二倍体染色体变异情况以及不同来源基因的表达模式。获得主要结果如下:1.对辉县红、荆州黑麦、杂种F1以及八倍体小黑麦进行田间表型鉴定,发现杂种F1和八倍体小黑麦的表型（株高、节间长、穗长、小穗数）及长势多处于两亲本之间,与辉县红的表型较为接近;但是八倍体小黑麦节间折断力和节间壁厚均表现出超亲水平,表现一定程度的杂种优势现象。2.基因组和荧光原位杂交结果表明杂种F1和八倍体小黑麦分别含有21W+7R、42W+14R染色体,和预期结果一致。杂种F1染色体和小麦亲本辉县红、荆州黑麦没有太大差异;八倍体小黑麦的2A、4A、2B、7D染色体发生染色体结构变异。3.不同组织和器官的转录组数据分析表明,杂交和多倍化后A、B、D三个亚基组上基因表达与其亲本中基因表达的相关性较高,而R亚基组与亲本的相关性较低,说明黑麦基因表达受到的冲击更大。4.利用A、B、D、R分布为1:1:1:1的直系同源基因进行基因表达偏向性和基因表达水平分析。在不同组织或者器官中虽然亲本之间表达量存在一定差异,但是多倍化后基因表达的偏向性发生了变化,杂种F1和八倍体小黑麦中来自辉县红的基因偏向表达。从杂种F1加倍形成八倍体小黑麦后,基因表达偏向性没有改变,但是大约有各有20%的同源基因表达模式发生了变化,原在杂种F1中偏向于辉县红部分表达的基因到了八倍体小黑麦中变为表达平衡,原在杂种F1中表达平衡的基因到八倍体小黑麦中偏向于辉县红部分表达。5.各个不同组织或器官中基因的表达水平显示,杂种F1以及八倍体小黑麦基因表达水平亲本显性类型中,与辉县红基因表达水平一致基因数目较多,说明杂种后代基因表达水平与辉县红一致,此外在多数组织或器官中超亲上调基因数目大于超亲下调基因数目。通过比较杂种F1、八倍体小黑麦与亲本之间差异表达基因的分布情况,杂种F1、八倍体小黑麦的小麦染色体上某些区段基因表达水平下调,这些基因主要分布在2A、3A、4A、2B、6B、6D、7D上。6.通过De novo策略组装了百萨偃麦草（Eb）基因组,其大小为6.19G,数据达到参考基因组水平。通过对重复序列的注释,共鉴定到4.5Gb的转座子,占基因组比例的80.18%,LTR反转录转座子占比约为59.59%,其中Copia和Gypsy家族分别占了15.79%和43.65%;通过进化分析,发现二倍体长穗偃麦草和百萨偃麦草分化时间大约在4.8万年;此外,百萨偃麦草在4号、5号、6号、7号染色体存在易位现象。7.荧光原位杂交结果表明小麦-百萨偃麦草双二倍体具有42W和14Eb,与亲本相比未发现明显的染色体变异。小麦-百萨偃麦草双二倍体在250 mmol/L盐溶液中处理10天复水3天后,仍然可以回复原来生长水平;250 mmol/L盐溶液处理中国春、百萨偃麦草、双二倍体不同时间后,通过差异分析最终筛选到在百萨偃麦草、小麦-百萨偃麦草双二倍体根和叶片中都上调表达的17个百萨偃麦草特异基因。8.盐溶液处理前后,小麦-百萨偃麦草双二倍体各亚基组与亲本之间基因的相关性情况均表现为:A、B、D三个亚基组上基因表达相关性与其亲本的相关性较高,而Eb亚基组与亲本的相关性较低,说明了中国春和百萨偃麦草杂交后,百萨偃麦草的基因受到的冲击更大。9.在盐溶液处理前后,小麦-百萨偃麦草双二倍体中同源基因偏向性不变,基因表达偏向中国春部分;通过分析不同盐溶液处理下小麦-百萨偃麦草双二倍体基因的表达水平发现,其中表达水平和中国春一致;盐溶液处理后超亲上调类型以及表达水平和百萨偃麦草一致的基因数目增长。10.通过比较小麦-百萨偃麦草双二倍体中中国春和百萨偃麦草部分与亲本之间差异表达基因的分布以及表达情况,发现小麦染色体上某些区域的基因表达下调,这种现象与八倍体小黑麦中现象一致,并且这些基因主要分布在5B染色体上。