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桑树为多年生木本植物,是一种重要的经济林木。我国是桑树的重要起源地,同时拥有悠久的栽培历史。由于桑树的广泛分布、种间杂交及人工栽培等,其遗传背景复杂。染色体作为遗传物质的载体,对其深入研究有助于解析桑树的物种起源、进化和遗传背景等科学问题。桑树基因组测序的完成为桑树分子细胞学研究提供了基础。野生川桑于2013年经测序鉴定为二倍体共14条染色体,并提出桑树染色体基数为7的观点。栽培品种荷叶白基因组于2020年被解析并鉴定为二倍体共28条染色体,其染色体基数为14。桑树染色体中出现两种不同的染色体基数,其分化过程目前尚不清楚。川桑高精度基因组数据正在组装,本研究利用实验对数据中出现的部分问题进行验证以更好对基因组数据进行分析。其中主要涉及的问题有川桑与白桑的染色体基数分化过程及桑树中染色体融合现象。着丝粒作为染色体的重要结构在有丝分裂和减数分裂中起着至关重要的作用。然而,桑树中着丝粒序列并未得到解析。因此通过生物信息学方法筛选着丝粒相关串联重复序列,加深对染色体进化过程的研究。主要研究结果如下:1、单拷贝序列的筛选及染色体断裂研究基于川桑基因组数据筛选并制得单拷贝探针（Mn-chr1A、Mn-chr1B、Mn-chr1C、Mn-chr1D）。利用荧光原位杂交技术检测其在川桑及伦教109减数分裂终变期染色体上定位模式。在川桑减数分裂终变期染色体中,1号染色体形态特征明显,存在一个缢痕。探针Mn-chr1A、Mn-chr1B、Mn-chr1C、Mn-chr1D均定位在最大的1号染色体上。探针Mn-chr1A位于染色体头部位置;探针Mn-chr1B与探针Mn-chr1C位于染色体中部,但Mn-chr1B比Mn-chr1C更靠近Mn-chr1A和缢痕;探针Mn-chr1D位于染色体尾部。在伦教109减数分裂终变期染色体中,探针Mn-chr1A、Mn-chr1B、Mn-chr1C、Mn-chr1D定位在四条不同的染色体。川桑与白桑基因组共线性分析显示川桑四条染色体断裂为白桑12条染色体,其中川桑1号染色体断裂为白桑的4、7、9、11号染色体。此外,在桑树中未发现染色体数目在14-28条之间的品种。因此,提出川桑与白桑染色体基数不同的原因为进化过程中染色体发生断裂并非全基因组复制等事件的观点。2、利用单拷贝序列对染色体融合的研究基于川桑基因组数据筛选并制得单拷贝序列探针（Mn-chr5A、Mn-chr5B）。利用荧光原位杂交技术将其定位到川桑和伦教109的有丝分裂中期及减数分裂终变期染色体上。在川桑有丝分裂中期染色体,探针Mn-chr5A定位在较小的7号染色体;探针Mn-chr5B定位在较大的5号染色体。在川桑减数分裂终变期染色体上,探针Mn-chr5A、Mn-chr5B与25S r DNA定位在川桑减数分裂终变期5号染色体上。其中,25S r DNA探针信号定位在中部;探针Mn-chr5A定位于染色体的短臂;Mn-chr5B定位于染色体的长臂。在伦教109有丝分裂中期染色体,探针Mn-chr5A、Mn-chr5B分别定位于两条不同染色体端部。在伦教109减数分裂终变期染色体,探针Mn-chr5A、Mn-chr5B与25S r DNA定位于最大的1号染色体。其中,探针Mn-chr5A定位于染色体长臂;Mn-chr5B定位于染色体短臂;25S r DNA定位于染色体中部。通过单拷贝探针的定位模式可知,在川桑与伦教109中均存在从有丝分裂中期到减数分裂终变期的染色体融合现象;川桑减数分裂终变期5号染色体与白桑减数分裂终变期1号染色体有对应关系。本章研究是对前人在桑树中染色体融合现象研究的进一步确认和补充,并为川桑基因组数据组装过程中染色体数目的确定提供参考。3、桑树着丝粒序列的筛选及FISH定位模式分析从桑树基因组数据中筛选高峰度着丝粒相关串联重复序列,将筛选到的序列制备为探针,利用荧光原位杂交技术将其定位到川桑与伦教109染色体上对序列所在位置进行确定。在染色体着丝粒区域有杂交信号,证明筛选得到的序列为着丝粒相关串联重复序列。在染色体上除着丝粒区域外还有多个信号位点,推测可能是染色体在融合后失活的着丝粒位点或者染色体断裂后重新形成着丝粒的候选位点。本研究通过探针Mn-chr1A、Mn-chr1B、Mn-chr1C、Mn-chr1D在川桑与伦教109减数分裂染色体的信号模式并结合两者基因组数据分析,提出染色体基数不同的原因是染色体发生断裂。通过比较探针Mn-chr5A、Mn-chr5B在川桑与伦教109的有丝分裂中期与减数分裂终变期信号模式验证染色体存在融合现象,对前人的研究结果补充并为基因组组装中染色体数目的确认提供借鉴。在基因组数据中筛选着丝粒相关重复序列,发现染色体上存在多个信号定位,推测为染色体在融合或者断裂过程中隐藏或失活的着丝粒位点。本研究为桑树染色体进化及基因组研究提供重要借鉴。