颜色性状是小麦品质评价的重要指标，对面制品的表观色泽有着重要影响，研究面粉颜色性状形成的分子机理对于小麦品质改良具有重要意义。本研究选用217份中国冬麦区的主栽品种、342份CIMMYT春麦材料、100份CIMMYT硬粒小麦品种以及47份小麦近缘种材料，以籽粒多酚氧化酶(polyphenoloxidase，PPO)活性与黄色素含量为目标性状，应用电子克隆结合PCR扩增的方法，克隆与颜色性状紧密相关的PPO和八氢番茄红素合成酶(Phytoenesynthase，PSY)基因并分析其在不同品种中的等位变异，根据各等位基因之间的序列差异开发可用于分子标记辅助选择的功能标记，并分析了这些材料基因型与表型之间的关系。 主要结果如下： 1.克隆了普通小麦2A和2D染色体上的PPO基因Ppo-A1与Ppo-D1的全长编码序列，两者均含有3个外显子和2个内含子以及一个1731bp的开放读码框。针对Ppo-D1位点的等位变异epo-D1a和Ppo-D1b分别开发了显性标记PPO16和PPO29。通过对217份中国冬小麦品种的检测，发现PPO16所扩增的713bp条带与低PPO活性相关，而PPO29扩增的490bp条带与高PPO活性相关。应用中国春缺体-四体及双端体材料，将PPO16定位在2DL染色体。在中优9507/CA9632的71个DH系中，将PPO16与PPO29定位在2D染色体的长臂上，并与2DL染色体上的SSR标记Xwmc41紧密连锁，遗传距离为2cM。在该DH群体中进行QTL分析，检测到了一个与PPO16和PPO29共分离的主效QTL，在3个不同环境中可解释9.6～24.4％的表型变异。根据Ppo-A1两个等位变异的序列差异设计了一个共显性标记PPO33，可以与标记PPO16在同一体系中扩增，构建多重PCR体系。 2.根据普通小麦Ppo-A1和Ppo-D1的基因序列设计引物，在普通小麦的近缘种中鉴定并克隆了7个新的等位变异。其中5个来自于Ppo-A1位点，即印Ppo-A1C(来自于乌拉尔图小麦)、Ppo-A1d(野生一粒小麦)、Ppo-A1e，(栽培一粒小麦和硬粒小麦)、Ppo-A1f(野生二粒小麦)和Ppo-A1g(硬粒小麦)；2个来自于Ppo-D1位点，即印Ppo-D1c和Ppo-A1d(均来自于粗山羊草)。这7个新等位变异与普通小麦中的4个等位变异具有相似的基因结构，即均含有3个外显子和2个内含子，并且除Ppo-A1g和Ppo-D1d以外的9个等位变异都含有一个1731bp的开放读码框，编码577个氨基酸的多肽链。Ppo-A1g的下游序列在本实验中没有克隆到；在Ppo-D1d的第三外显子处有一段73bp缺失，导致移码突变和翻译提前终止，产生一段较短的466个氨基酸的多肽序列。 3.以玉米八氢番茄红素合成酶(Phytoenesynthase，PSY)基因PSY1的mRNA序列为探针，获得了普通小麦7A染色体上PSY1基因Psy-A1的全长序列。Psy-A1的基因组DNA序列由4175个碱基对组成，包括6个外显子和5个内含子，以及部分5’和3’非翻译区，并含有一个1284bp的开放读码框，编码一段428个氨基酸残基的多肽链。在217份中国冬麦材料和342份CIMMYT春麦材料中发现了Psy-A1的3个等位变异，Psy-A1a、Psy-A1b和Psy-A1C根据Psy-A1a和Psy-A1b以及Psy-A1a和Psy-A1c的序列差异分别开发了共显性标记YP7A和YP7A-2。YP7A在Psy-A1a口类型材料中的194bp扩增片段与高黄色素含量相关，而在Psy-A1b材料中扩增的231bp片段则与低黄色素含量相关。在RLL群体PH82-2/内乡188中，YP7A被定位于7AL染色体，与SSR标记Xwmc809连锁，遗传距离为5.8cM。将一个控制黄色素含量的主效QTL定位在这一区段上，并与YP7A共分离，在不同环境中可以解释20.0～28.0％的表型变异。 4.参照Psy-A1的序列特征并结合电子克隆方法，在217份中国冬麦材料和342份CLMMYT春麦材料中鉴定并克隆了7B染色体Psy-B1位点的5个等位变异，即Psy-B1a、Psy-B1b、Psy-B1c、Psa-B1d和Psy-B1e。其中Psy-B1a、Psy-B1b和Psy-B1c在中国冬麦材料中的比例分别为39.6％、43.8％和15.7％；Psy-B1a、Psy-B1b和Psd-B1d在CIMMYT春麦材料中的比例分别为50.6％、29.2％和19.6％；而Psy-B1d和Psy-B1e在中国冬麦材料和CIMMYT春麦材料中只分别检测到2例。根据Psy-B1a和Psy-B1b的序列多态性开发了共显性标记YP7B-1其在Psy-B1a材料中扩增的151bp片段与高黄色素含量相关，而在Psy-B1b中扩增的156bp的片段则与低黄色素含量相关。根据Psy-B1c的特异序列开发了显性标记YP7B-2，其428bp的扩增片段与高黄色素含量相关。根据Psy-B1d和Psy-B1e的序列分别设计了显性标记YP7B-3和YP7B-4，可分别扩增出884bp和717bp的片段。用标记YP7A、YP7B-1和YP7B-2检测217份中国冬麦材料，表明不同基因型的黄色素含量差异达到1％显著水平。在这个基础上，再结合1B-1R易位系的检测，则可在更大程度上提高基因型和表型的吻合程度。然而，基于Psy-B1基因开发的分子标记在CIMMYT春麦材料中却没有表现出与表型性状的显著相关，进一步分析显示这些材料的黄色素含量主要受Psy-A1和1B-1R两个位点的调控，应用这两个位点的分子标记即可对黄色素含量做出比较准确的预测。 5.在硬粒小麦7A染色体Psy-A1位点鉴定并克隆了Psy-A1d和Psy-A1e的全序列，可以用标记YP7A或YP7A-2来区分；在硬粒小麦7B染色体Psy-B1位点鉴定并克隆了Psy-B1e、Psy-B1f和Psy-B1g的全序列，其中Psy-B1e为普通小麦和硬粒小麦共有，其它两个为硬粒小麦特有。等位变异Psy-B1f和Psy-B1g可以用共显性标记YP7B-1区分，Psy-B1e可以用显性标记YP7B-4检测。通过对100份CIMMYT硬粒小麦材料的检测，发现YP7B-1在Psy-B1f中扩增的151bp片段与高黄色素含量相关，而在Psy-B1g材料中扩增的153bp片段与低黄色素含量相关。 6.应用本文克隆到的PPO和PSY1基因的等位基因序列分别构建了两个系统发育树。根据系统发育树的拓扑结构，并参考各个等位变异的序列特征，分析了普通小麦及其近缘种Ppo-A1、Psy-A1和Psy-B1位点各等位变异的进化关系，认为普通小麦有2个或2个以上四倍体祖先：分析了ppD-D1位点等位变异，认为普通小麦有2个粗山羊草供体。两个基因的结果互相支持和补充，支持小麦起源的多次多倍体化理论，即普通小麦是由不同的栽培二粒小麦和粗山羊草品系经多次六倍体化形成的。