第一章文献综述
小麦是世界上重要的粮食作物之一，是世界上分布范围最广、种植面积最大和贸易总量最大的作物，其消费量位居第二：仅次于水稻。到 2050 年，预计全球总人口大约为 90 亿，要保障全世界的粮食供给，作物产量必须提高 70%，对小麦的消费量将增加14%。目前，通过扩大粮食种植面积的可行性有限，粮食作物产量的提高将主要依赖于单产和复种指数的提高，但全球主要谷类作物单产的增速呈稳步下降趋势。Fischer 等（2010）表明：1960 年，小麦的年均增速为 3.2%，而到了 2008 年降到了 1.05%，小麦产量前景令人堪忧。因此，因此，进一步提高小麦产量仍然是当今小麦遗传育种的主题，在发展中国家这任务更为艰巨（Reynolds et al.2009）。
小麦生产的持续发展对我国的粮食安全保障和社会和谐稳定有着重要意义。主要体现在两个方面：一方面，我国小麦总产、消费量和种植面积皆居世界首位，其产量约占我国所有作物粮食总产的 20%；二方面，我国人多地少矛盾突出，粮食的短缺极易引发政治和社会风险。未来 20 年，小麦年均产量需增长 1.4%以上才能满足国内的消费要求，但我国主产麦区产量潜力年均增长率仅为 0.8%（何中虎等 2011），可见，提高产量潜力工作任重而道远，必须更加努力进行产量遗传改良。通过矮秆基因和 1BL/RS 易位系的利用，我国已在产量遗传潜力改良方面取得了举世公认的成就（庄巧生 2003）。但近20 年来，由于集约化品种的选育和推广，种质资源基础日益狭窄，已成为现代小麦遗传改良的主要障碍，这对提高小麦的产量及其加工品质极其不利，而且造成了小麦抗病性，适应性及抗虫性的降低或丢失。
目前小麦改良利用的一些优良基因主要来源于小麦野生近缘植物，例如：通过远缘杂交将远源植物的优良基因导入小麦普通基因组中，可以拓宽小麦的遗传基础，有助于育种家们在小麦育种上取得突破性进展。此外，分子标记技术的快速发展和应用，为分析小麦产量性状的遗传规律，高效培育高产小麦品种提供了可能。1BL/1RS 易位在我国小麦育种中曾起过重要作用（庄巧生，2003）。当前，7DL.7Ag 易位对提高小麦产量的正向效应引起了各国育种家的重视。携有Lr19 的 7DL.7Ag 易位系不仅表现抗叶锈性，而且与小麦的增产性状相关。该易位系在冬小麦产量改良中有重要作用，可将该易位系与当地高产品种进行杂交回交，用来培育超高产小麦（何中虎等 2011）。因此，分析 1BL/1RS 易位系和 7DL.7Ag 易位在小麦产量遗传中的效应，对于评价 1BL/1RS 易位系和 7DL.7Ag 易位系在今后育种中的应用具有重要意义。
1.1 外源有益基因导入小麦研究进展
1.1.1小麦的基因资源
普通小麦属禾本科(Gramineae)小麦族(Triticeae)小麦亚族(Triticineae)小麦属（Triticum），为异源六倍体，染色体组为 AABBDD。小麦的基因资源共有三类即一级基因库（primary gene pool）、二级基因库（secondary gene pool )和三级基因库(tertiary genepool)。
一级基因库包括普通小麦的各类品种，如古老地方品种，过去育成现生产上己不使用的品种，现正推广的育成品种，国外引进品种，以及具有 AABBDD 染色体组的其它种和亚种，如裸粒型的密穗小麦、印度圆粒小麦、新疆小麦;原始型的斯卑尔脱小麦、马卡小麦、云南小麦和西藏半野生小麦等。由于均有 AABBDD 染色体组，这些种质中的基因资源通过一般的有性杂交和基因重组，就可以比较轻松地转入普通小麦栽培品种。
二级基因库是指具有 1~2 个与普通小麦相同染色体组的物种，它们包括小麦属中具有 AABB 染色体组的四倍体栽培种、原始种和野生种；具 A 染色体组的二倍体种；以及具有 A 和 G 染色体组的种。在一级基因库和二级基因库中的各物种均有与小麦同源的染色体组。可通过同源染色体之间的配对交换实现有益基因的定向转移。
三级基因库是不包括小麦族内上述一级基因源和二级基因源的种属。包括与小麦没有同源染色体组的二倍体和多倍体物种，如山羊草属中的小伞山羊草(Ae.umbellulata，染色体组为 U)、顶芒山羊草（Ae.comsa，染色体组为 M)等种，黑麦属(Secale)、大麦属(Hordeum)、赖草属 (Leymus)、簇毛麦属(Haynaldia)、鹅观草属(Roegneria)、冰草属(Agropyron)等。这些物种不能直接通过染色体同源重组来实现遗传物质的转移，需利用特殊的细胞遗传学操作转移整条或部分染色体。
第二章 材料与方法
2.1 试验材料
以 1BL/1RS 易位系豫农 982（国审麦 2009007）和 7DL.7Ag 易位系 wheatear 为亲本进行杂交，选其 F2群体及其 F2:3家系为实验材料。实验材料 wheatear 由中国农科院作物所何中虎博士提供，豫农 982 由河南农业大学李兰真教授提供。
2.2 方法
2.2.1 田间试验
参试材料 900 份 F2分离群体于 2009-2010 年种植在西北农林科技大学小麦育种试验田，单株点播，行长 2m，行距 25cm，株距 15cm，田间管理与大田一致。双亲随机选取 15 株考察农艺性状，田间考察每个单株的苗相、有效分蘖、叶相、抽穗期、株型、株高、穗长、穗粒数、穗下节长度、成熟期、千粒重、单穗重等农艺和产量性状。2010-2011 秋播 F2:3家系 900 个株系，田间种植采取顺序排列，每个株系种成一个小区，每株系种植 2 行，行长 1m，行距 25cm，株距 5cm，重复 3 次。田间调查各株系的农艺和产量性状。收获时，每个株系随及机抽取 10 穗调查穗粒数，取其平均值作为该株系的穗粒数。小区收获籽粒经晾晒风干，含水量为 12%时称重，用电子天平测定籽粒千粒重。
2.2.2 DNA 提取参照
Sambrook 等的 CTAB 法提取小麦幼苗基因组 DNA，并略有改动。提取完 DNA后再利用紫外分光光度计检测 DNA 浓度，并用 ddH2O 稀释至终浓度 100 ng/μL，放入冰箱-20℃下保存备用。
第二章 材料与方法................. 25-31
2.1 试验材料................. 25
2.2 方法................. 25-31
2.2.1 田间试验................. 25
2.2.2 DNA 提取 .................25-26
2.2.3 引物序列的合成与 PCR 反应................. 26-31
第三章 结果与分析 .................31-37
3.1 1BL/1RS 易位系的分子检测................. 31
3.2 7DL.7AG 易位染色体的分子检测 .................31-32
3.3 F_2群体的分子检测结果................. 32-33
3.4 亲本及 F2群体的性状表现.................33-34
3.5 F_2群体各性状的相关性分析.................34-35
3.6易位类型对小麦农艺性状的影响................. 35-36
3.7籽粒性状优良的易位类型分析 .................36-37
第四章 结论................. 37-39
结论
本研究选用豫农982（1BL/1RS易位系）与wheatear(7DL.7Ag易位系)的F2分离群体及其F2:3家系，来研究早期世代易位染色体的遗传效应。本研究表明1BL/1RS易位对提高穗粒数与小穗数有正向作用，对千粒重没有明显的影响。这与魏育明的研究结果一致，而与Villareal等（1995）和肖永贵等（2006）研究结果不一致。有关1BL/1RS易位对小麦农艺性状的影响的结论不一致的原因可能是实验材料遗传背景、实验条件和统计模型的差异。
本研究还表明7DL.7Ag易位可显著提高小麦籽粒千粒重，这与Reynolds等的研究结果相一致。但Reynolds等还认为7DL.7Ag易位与籽粒增加有关，而本研究表明7DL.7Ag易位有降低小穗数与穗粒数的趋势，这可能与双亲材料的遗传背景有关。然而，本研究表明7DL.7Ag易位有增高株高及晚熟的负面效应，属于遗传连锁累赘，这是国外材料利用的常见缺点。对于这类遗传连锁累赘，在育种中可以采用有限回交和农艺选择来克服。迄今，国内外有关7DL.7Ag易位的研究很少，有关7DL.7Ag易位对小麦产量以及加工品质的影响有待进一步的研究。综上所述，在豫农982和wheatear遗传背景下1BL/1RS易位染色体对小麦穗粒数与小穗数有显著的正向作用且有明显降低株高的趋势。
因此，尽管该易位使小麦的品质显著下降和一些抗性的消失，但在小麦高产育种和株型改良上，1BL/1RS易位系仍可发挥作用。在相同的遗传背景下，7DL.7Ag易位可显著提高千粒重，对籽粒饱满度也有正向影响。总之，7DL.7Ag易位系在小麦产量改良育种中可发挥重要作用；但此易位可显著增加株高，因此，在小麦株型改良上应该注意引入降秆基因。