猕猴桃为最富含维生素C的水果作物,其全基因组序列测序完成,为全基因组尺度对猕猴桃基因组结构和功能进化研究,提供了重要数据材料。然而对于其多倍化进化过程研究比较模糊,尤其对于猕猴桃古多倍化性质的基因组学比较也是一个空白。课题以双子叶重要参考基因组葡萄和咖啡作为外类群,综合利用基因组信息学方法,对猕猴桃基因组结构进化进行深入解析。研究发现,相比葡萄或咖啡基因组猕猴桃的基因组内同源性片段更多,为422个,同源片段上基因数目也比参考物种更多,为8057个。结合基因组同源结构比对和同源基因同义核苷酸替换率(Ks)的分布,明确了猕猴桃全基因组的同源加倍形式,发现了猕猴桃独有的两次四倍体化事件的证据,并确定了加倍发生的时间,一个发生在约50-57个百万年前,另一个发生在约18-20个百万年前。研究中,构建了猕猴桃与多倍化和物种分化关联的同源基因共线性列表,以及两次古老加倍产生的子基因组构成;比较两次加倍事件产生的不同子基因组间重复基因保留、丢失差异,并比较分析对应子基因组共线性区域的基因表达,发现子基因组间基因表达不存在显著差异,这一研究结果揭示猕猴桃祖先的两次全基因组加倍可能是同源多倍体事件。课题还基于双子叶共有六倍体事件产生的重复基因的Ks分布比较,发现猕猴桃进化速率比葡萄和咖啡进化速率都慢,推断同源多倍体事件可能在一定程度上会降低进化速率。另外,研究发现全基因组加倍促进了猕猴桃VC合成和再生途径上关键基因的扩张,这可能是促进其VC合成能力的重要因素。课题清晰揭示了猕猴桃多倍化发生规模、多倍化性质,并为猕猴桃科物种基因组研究提供了重要的比较基因组资源,对猕猴桃VC代谢途径进化提供了全基因组尺度认识,具有重要的科学意义和经济价值。图29幅;表16个;参67篇。