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杨梅是我国南方重要的经济果树之一，其果实富含花青苷、原花色素、维生素C和多种挥发性有机化合物，被誉为“江南珍果”，深受广大消费者的喜爱。杨梅通常是雌雄异株植物，偶有部分雌株品种突变出雄花的现象，比如雌株‘东魁’能产生可育的雄花花粉。生产上以栽培雌株为主，雄株主要用于授粉，因此栽培上往往需要大面积种植雌株而仅需少量雄株。但是杨梅童期长达6-7年，若无法在苗期进行性别鉴定，将造成土地资源和人力物力的浪费。目前杨梅上有关性别分化的报道较少，因此研究杨梅性别决定机制能够为早期鉴定幼苗性别提供理论依据，并且能够丰富植物性染色体进化、遗传的理论知识，为现代育种奠定基础。本论文通过对杨梅雌雄植株进行全基因组测序，并分别构建雌雄混池数据库，将混池数据比对参考基因组上，发现杨梅的第8条染色体为ZW型性染色体，并且雌性性状是由显性单基因（W）控制；同时，利用杂交后代群体和全基因组数据，构建了高密度遗传连锁图谱和精准的物理图谱。此外，本研究还对四个不同色泽的杨梅品种进行果实发育过程中的转录组分析，在全基因组水平上分析果实香气候选基因，鉴定出2个与萜类物质合成相关的TPS。主要研究结果如下：
1）构建了杨梅高密度遗传连锁图谱、品系指纹图谱和品系鉴定数据库。利用‘荸荠’ב东魁（雄花）’杂交后代构建了包含3075个SNP标记、118个SSR标记和1个性别连锁标记MrFT2-BD-SEX的高密度遗传连锁图谱，总遗传图距为490.9cM，平均图距为0.15cM。同时利用遗传连锁图谱上的SSR标记构建了包含120个品系，16个SSR标记的指纹图谱，并筛选出16个SSR标记作为杨梅品系鉴定的标准。
2）对杨梅雌雄株分别进行全基因组测序。分别对杨梅雌株‘Y2012-145’和雄株‘H2011-12’进行二代Illumina和三代PacBio测序，得出杨梅基因组大小约为320.0Mb，组装基因组大小约为313.0Mb，雌、雄基因组的重复序列分别为115.0Mb和154.6Mb，并发现雄株基因组杂合度为0.72%，稍高于雌株基因组杂合度（0.56%），并根据遗传连锁图谱信息对杨梅雌雄基因组scaffolds的位置和方向进行校准，获得染色体水平的物理图谱。基因组进化分析表明杨梅与壳斗目的核桃和垂枝桦亲缘关系较近，分化时间为26.2Mya，而且杨梅只发生过一次古六倍体全基因组复制事件。
3）确定杨梅雌株特异的性别决定区域与分子决定机制。分别对杨梅100份雌株和
4）MrTPS3和MrTPS20参与杨梅果实倍半萜和单萜香气物质的合成。对杨梅四个不同色泽的品种果实进行了转录组分析，共筛选出11637个差异表达基因。鉴定出34个TPS基因，发现MrTPS3可能是调控深色杨梅倍半萜类香气成分的关键基因，蛋白主要定位于细胞质中，而MrTPS20则定位于叶绿体中，可能在调控浅色杨梅单萜类香气成分中发挥重要作用。100份雄株进行BSA混池测序，并将得到的reads数据比对到雌雄参考基因组上，找出了59kb的雌株特有区域，并发现其定位于第8条染色体上。对该雌株特异区域进行分析，发现该区域包含7个编码蛋白的基因，预测出其中3个基因与成花相关，2个基因与激素相关。设计开发了性别特异的分子标记，发现这些标记在雌株上表现为杂合基因型，而在雄株上为纯合基因型，因此推测杨梅的性染色体为ZW型。在‘荸荠’ב东魁（雄花）’杂交后代群体中验证，发现F1代雌雄株分离比为3∶1，在16株开花的F1代中观察，表型与基因型一致，由此确定杨梅的性别是由单基因显性（W）控制。此外，在杂交后代中发现了纯合的超级雌株（WW），并且能够正常开花结果，如果将此作为亲本，理论上F2代均为雌株，在杨梅育种中有巨大的应用潜力。
4）MrTPS3和MrTPS20参与杨梅果实倍半萜和单萜香气物质的合成。对杨梅四个不同色泽的品种果实进行了转录组分析，共筛选出11637个差异表达基因。鉴定出34个TPS基因，发现MrTPS3可能是调控深色杨梅倍半萜类香气成分的关键基因，蛋白主要定位于细胞质中，而MrTPS20则定位于叶绿体中，可能在调控浅色杨梅单萜类香气成分中发挥重要作用。
综上，本研究对杨梅进行全基因组测序并组装了杨梅基因组序列，并通过基因组分析和杂交后代性别观察，提出杨梅性染色体为ZW型且雌性性状为单基因控制的显性性状。同时，本研究开发了与性别连锁的分子标记，为杨梅科植物的基因组研究、起源和遗传进化奠定了基础，WW基因型的雌株个体也为之后研究性别决定的分子机制提供了优质材料。通过基因组和转录组筛选出的调控果实品质的关键基因也为后续分子育种提供了靶标基因。
1）构建了杨梅高密度遗传连锁图谱、品系指纹图谱和品系鉴定数据库。利用‘荸荠’ב东魁（雄花）’杂交后代构建了包含3075个SNP标记、118个SSR标记和1个性别连锁标记MrFT2-BD-SEX的高密度遗传连锁图谱，总遗传图距为490.9cM，平均图距为0.15cM。同时利用遗传连锁图谱上的SSR标记构建了包含120个品系，16个SSR标记的指纹图谱，并筛选出16个SSR标记作为杨梅品系鉴定的标准。
2）对杨梅雌雄株分别进行全基因组测序。分别对杨梅雌株‘Y2012-145’和雄株‘H2011-12’进行二代Illumina和三代PacBio测序，得出杨梅基因组大小约为320.0Mb，组装基因组大小约为313.0Mb，雌、雄基因组的重复序列分别为115.0Mb和154.6Mb，并发现雄株基因组杂合度为0.72%，稍高于雌株基因组杂合度（0.56%），并根据遗传连锁图谱信息对杨梅雌雄基因组scaffolds的位置和方向进行校准，获得染色体水平的物理图谱。基因组进化分析表明杨梅与壳斗目的核桃和垂枝桦亲缘关系较近，分化时间为26.2Mya，而且杨梅只发生过一次古六倍体全基因组复制事件。
3）确定杨梅雌株特异的性别决定区域与分子决定机制。分别对杨梅100份雌株和
4）MrTPS3和MrTPS20参与杨梅果实倍半萜和单萜香气物质的合成。对杨梅四个不同色泽的品种果实进行了转录组分析，共筛选出11637个差异表达基因。鉴定出34个TPS基因，发现MrTPS3可能是调控深色杨梅倍半萜类香气成分的关键基因，蛋白主要定位于细胞质中，而MrTPS20则定位于叶绿体中，可能在调控浅色杨梅单萜类香气成分中发挥重要作用。100份雄株进行BSA混池测序，并将得到的reads数据比对到雌雄参考基因组上，找出了59kb的雌株特有区域，并发现其定位于第8条染色体上。对该雌株特异区域进行分析，发现该区域包含7个编码蛋白的基因，预测出其中3个基因与成花相关，2个基因与激素相关。设计开发了性别特异的分子标记，发现这些标记在雌株上表现为杂合基因型，而在雄株上为纯合基因型，因此推测杨梅的性染色体为ZW型。在‘荸荠’ב东魁（雄花）’杂交后代群体中验证，发现F1代雌雄株分离比为3∶1，在16株开花的F1代中观察，表型与基因型一致，由此确定杨梅的性别是由单基因显性（W）控制。此外，在杂交后代中发现了纯合的超级雌株（WW），并且能够正常开花结果，如果将此作为亲本，理论上F2代均为雌株，在杨梅育种中有巨大的应用潜力。
4）MrTPS3和MrTPS20参与杨梅果实倍半萜和单萜香气物质的合成。对杨梅四个不同色泽的品种果实进行了转录组分析，共筛选出11637个差异表达基因。鉴定出34个TPS基因，发现MrTPS3可能是调控深色杨梅倍半萜类香气成分的关键基因，蛋白主要定位于细胞质中，而MrTPS20则定位于叶绿体中，可能在调控浅色杨梅单萜类香气成分中发挥重要作用。
综上，本研究对杨梅进行全基因组测序并组装了杨梅基因组序列，并通过基因组分析和杂交后代性别观察，提出杨梅性染色体为ZW型且雌性性状为单基因控制的显性性状。同时，本研究开发了与性别连锁的分子标记，为杨梅科植物的基因组研究、起源和遗传进化奠定了基础，WW基因型的雌株个体也为之后研究性别决定的分子机制提供了优质材料。通过基因组和转录组筛选出的调控果实品质的关键基因也为后续分子育种提供了靶标基因。