本研究以玉米wf9、四倍体玉米Twf9及其与四倍体多年生大刍草9475正反交配制的F1杂种MP30、PM30、MP40和PM40为材料,运用细胞学技术对多倍体材料9475、Twf9、MP30、PM30、MP40和PM40进行染色体数目鉴定和整倍体植株筛选,运用基因组原位杂交技术对筛选的杂种F1代整倍体植株进行染色体组成分析。在筛选的材料基础上,运用AFLP和MSAP技术,对亲本及其杂种F1间DNA序列的遗传变异和抽雄期DNA甲基化的遗传变异进行研究,揭示玉米染色体加倍及其与四倍体多年生大刍草远缘杂交时的遗传和表观遗传策略与变化规律,为进一步利用玉米远缘杂交和多倍化中的表观遗传机制进行玉米育种研究提供理论依据。主要研究结果如下：1.运用细胞学与基因组原位杂交技术相结合筛选整倍性杂种植株,筛选的异源三倍体MP30和PM30的染色体组成为10条玉米染色体和20条四倍体多年生大刍草染色体,异源四倍体MP40和PM40的染色体组成为20条玉米染色体和20条四倍体多年生大刍草染色体,并且异源三倍体和异源四倍体中玉米和四倍体多年大刍草染色体间未发生易位现象。经筛选鉴定,均筛选出符合上述条件的各种材料植株5株以上进行培植。2.材料DNA序列的AFLP多态性分析结果表明,wf9加倍成为Twf9,未出现条带丢失,wf9的条带全部遗传到Twf9,但却出现1条新增条带;wf9和Twf9的遗传相似性系数为0.9982,玉米加倍对DNA序列多态性的影响总体较小。玉米与四倍体多年生大刍草远缘杂交时,合成异源三倍体和异源四倍体的亲本大部分片段表现为遗传,少部分发生变异；亲本遗传片段中双亲共有片段遗传概率大于亲本特有片段遗传概率：亲本变异片段主要表现为亲本片段的丢失,尤其是亲本特有片段的丢失；相同材料在正反交过程中做父本时,其DNA序列发生变异的概率大于做母本时；4个杂种F1间遗传相似系数达0.9781以上。3.材料抽雄期基因组DNA的CCGG位点甲基化类型统计结果表明,主要表现为未甲基化类型,其次为甲基化类型；在所有CCGG位点甲基化类型中,内侧胞嘧啶全甲基化占主导地位,其次为CCGG位点外侧胞嘧啶半甲基化和CCGG位点外侧胞嘧啶全甲基化。相同材料的不同重复单元间甲基化扩增片段的一致性和多态性统计结果表明,所有材料的不同重复单株间大部分片段表现为甲基化一致性,少部分表现为甲基化多态性。wf9加倍成Twf9,Twf9甲基化水平比wf9略微降低；玉米与四倍体多年生大刍草远缘杂交后,4种杂种F1的甲基化水平均显高于其亲本中值,杂种F1间的甲基化水平无显著差异。4.甲基化一致性片段的遗传与变异统计结果表明,加倍和远缘杂交时,亲本多数甲基化位点表现忠实的孟德尔遗传,少数甲基化位点发生变异；玉米加倍时,既有未甲基化的位点发生甲基化变异,也有甲基化的位点发生去甲基化变异；玉米与大刍草远缘杂交时,主要为未甲基化的位点发生甲基化变异,未发现去甲基化变异；在未甲基化位点发生的甲基化变异中,以亲本特有片段和甲基化类型不同的亲本共有片段的CCGG位点发生甲基化变异为主。分析还表明,杂种F1中有一定数量的CCGG位点的甲基化变异受TCM或TCdM途径的影响。5.甲基化定向变异片段测序结果分析表明：1)甲基化变异位点既有位于基因内的,也有位于基因间区的,位于基因内的变异多数位于外显子区;2)wf9加倍引起与细胞分裂素相关基因的CCGG位点发生去甲基化,该位点的甲基化变异可能与Twf9表现出的倍性优势有关；3)异源三倍体与异源四倍体间,细胞分裂素基因、锌指蛋白基因、丝氨酸／苏氨酸激酶合成基因、ATP6基因内的CCGG位点或其上下游基因的CCGG位点甲基化状态不同,这些甲基化差异可能与异源三倍体和异源四倍体间表现出的分蘖差异、主茎分枝数差异、次年再生特性差异和花粉育性差异有关。