甜瓜属(Cucumis)包含52个种,其中包括黄瓜(Csati.u~L.,2n = 14)与甜瓜(C.melo L.,2n = 24)两个重要的经济作物,以及许多重要的野生种,例如酸黄瓜(C.hystrix Chakr.,2n=24)、非洲角(Cmetuliferus,2n=24)及西印度黄瓜(C.anguria,2n=24)等。甜瓜属丰富的基因资源为作物的改良提供了宝贵的基因库,物种间进化关系的阐明对于利用甜瓜属资源进行作物的遗传改良具有重要的作用。目前,甜瓜属中仅有黄瓜和甜瓜这两个物种具有基因组测序信息,其它野生资源的分子信息仍非常有限,因此利用分子生物学信息进行甜瓜属物种间进化关系的研究仍不易开展。基于荧光原位杂交(fluorescence situ hybridization,FISH)的比较染色体作图能直观地反映近缘物种间的染色体重排,揭示物种间的进化关系,这对于分子遗传基础研究较为薄弱的甜瓜属物种尤为重要。近年来,甜瓜属物种之间的比较染色体研究正处于起步阶段,大多只是针对黄瓜与甜瓜染色体的初步比较,对于野生种在甜瓜属中的比较进化研究仍未涉及。本论文中,首先利用基因组原位杂交(genomic in hybridization,GISH)的方法对黄瓜两个变种的核型进行了分析;其次,又分析了甜瓜属5个物种(黄瓜、甜瓜、酸黄瓜、非洲角及西印度黄瓜)串联重复序列(tandem repetitive sequences,TRS)的分布与染色体结构的关系,初步揭示了这5个物种TRS的同源性;最后,为了更深入地研究物种之间的进化关系,提出了基于单拷贝基因的染色体涂染(single-copy gene-based chromosome painting,ScgCP)技术,利用该技术初步构建了黄瓜与甜瓜的比较染色体图谱,为它们之间的进化关系提供了细胞学依据。主要研究结果如下:1.利用基因组原位杂交快速构建黄瓜变种间核型利用GISH技术,对黄瓜(C.sativus L.,2n=14)种内两个变种(栽培黄瓜C.sativus var sativus和野生黄瓜C.sativus var hardwickii)的中期染色体进行分析,为构建变种间核型提供了新的参考,并为黄瓜细胞分子遗传学研究奠定基础。以栽培黄瓜’9930,基因组DNA(genomic DNA,gDNA)为探针,分别在栽培黄瓜和野生黄瓜的中期染色体上进行GISH实验,根据GISH的荧光带型,结合45SrDNA位点信号,区分每条染色体,并进行核型分析。结果显示,黄瓜基因组在两个变种染色体上分别呈现出独特的信号分布模式,信号强弱分别也表现出固有的明显特征,通过信号的分布模式与强弱,清晰地对每条染色体进行了识别,据此建立了两个变种的核型模式图。比较黄瓜现有重复序列的分布图,发现GISH揭示的信号分布主要位于黄瓜染色体TRS区域。2.基于比较细胞遗传图谱初步揭示甜瓜属主要物种的进化关系基于比较细胞遗传图谱,可以阐明基因组中重复序列的分布与差异,从而可以揭示甜瓜属物种的进化关系。以5个甜瓜属物种(黄瓜、甜瓜、酸黄瓜、非洲角及西印度黄瓜)自身的gDNA与TRS为探针,利用GISH与FISH技术分析了甜瓜属物种染色体结构与TRS分布的差异。结果发现,每个物种呈现出独特的带型,其中甜瓜与西印度黄瓜中大多数TRS主要定位在着丝粒异染色质区域,在栽培黄瓜、酸黄瓜与非洲角中TRS优先分布在亚端粒区域,在栽培黄瓜、酸黄瓜与非洲角中TRS优先分布在亚端粒区域。进而,分别利用不同物种的gDNA为探针进行比较GISH(comparative GISH,cGISH),发现黄瓜与酸黄瓜的TRS可能存在很高的同源性。进一步利用来源于黄瓜的特定重复序列Type Ⅰ/Ⅱ与Type Ⅳ进行了比较定位,结果发现在黄瓜与酸黄瓜的近端粒区域均产生了很强的信号,由此推测这两个物种存在同源性较高的TRS,这在一定程度上表明,黄瓜与酸黄瓜的亲缘关系相对较近。根据甜瓜gDNA在不同物种中的cGISH结果发现,在每个物种的近着丝粒异染色质区域有明显的信号,表明这些区域可能存在保守的TRS。进而,基于栽培黄瓜与甜瓜的基因组草图分析了染色体上基因密度与GISH信号的关系。结果表明,在基因密度较低的区域具有明亮的GISH信号,在基因密度较高的区域出现了非常弱的GISH信号。以上结果表明,在甜瓜属物种形成过程中重复序列存在明显的分化。3.黄瓜单拷贝基因的染色体涂染技术的开发及其在甜瓜属物种染色体研究中的应用基于FISH的染色体涂染在染色体识别、染色体重排研究、染色体畸形的诊断,以及在人类和动物物种进化中扮演着重要的角色。然而,由于植物染色体中含有大量分散的重复序列,利用显微切割技术分离的单染色体进行涂染无法得到有效的应用。在本研究中,首次提出了基于单拷贝基因FISH的染色体涂染技术—ScgCP,并应用于甜瓜属物种,最小检测片段为2 kb。基于该技术,以黄瓜单拷贝基因为探针,构建了黄瓜中期染色体核型;利用间隔小于300 kb的连续基因混池,对黄瓜每条中期或粗线期染色体进行了有效的涂染分析;通过涂染图谱对4号染色体短臂序列拼接作了修正;利用覆盖4号染色体末端8 Mb的133个基因的探针池,评估了 ScgCP技术在甜瓜属物种间染色体重排分析的潜在应用,并初步构建了这个区段的比较染色体图谱。