多倍化（polyploidy）,也叫全基因组复制（whole genome duplication;WGD）在真核生物的进化历史中具有重要作用,大部分的开花植物都是多倍体或古多倍体,包括许多重要的农作物。异源多倍化,即种间杂交（inter-specific hybridization）和基因组加倍（genome doubling）,是植物进化的重要驱动力。细胞遗传学研究表明,人工合成和自然形成的初期异源多倍体通常会出现减数分裂紊乱,产生染色体数目异常的配子和后代。多倍体基因组水平上的变化已经有许多研究,但是染色体稳定性和二倍体化机制仍不清楚。甜瓜属人工异源四倍体Cucumis ×hytivus（2n=4x=38）来自于黄瓜（C.sativus,2n=2x=14）与其近缘野生种C.hystrix（2n=2x=24）的种间杂交和染色体加倍,并经过多年不断自交,是研究亲本染色体基数相差较大的异源多倍体的物种形成、进化及稳定机制的理想体系。目前,对甜瓜属异源四倍体C.×uhytivs的细胞遗传学研究相对较少,仅局限于早期的细胞学观察。基于荧光原位杂交（fluorescenceinsitu hybridization,FISH）技术的甜瓜属物种间比较染色体研究的发展,为利用种间FISH进行甜瓜属异源四倍体染色体分析提供了良好的机会。本论文中,首先利用基因组原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）和种间FISH的方法构建了野生种C.hystrix的核型,并基于此结果对甜瓜属异源四倍体的19对部分同源染色体进行了识别,以及重复序列分布的研究;最后分析了C.×hytivus减数分裂染色体的配对及花粉育性,探讨了甜瓜属人工合成异源多倍体染色体稳定性及其与减数分裂染色体行为的关系。主要研究结果如下:1.利用GISH和种间FISH技术构建野生种C.hystrix核型本研究利用黄瓜fosmid克隆进行了种间FISH,并结合GISH区分了C.y.hstrix的12对同源染色体（H01-H12）。种间FISH共筛选出了 29个在C.hystrix中期染色体上产生单一信号位点的黄瓜fosmid克隆。利用其中12个信号良好的fosmids以及C.hystrix基因组DNA（hy-gDNA）和rDNA识别了每条染色体。结果表明,45S rDNA位点分别位于H08、H10和H12等3条染色体上,而5S rDNA位于H10染色体靠近45S处。同时,通过重复杂交利用C.hystrix基因组DNA和其BAC克隆457-F11能够快速识别野生种的染色体。2.利用GISH和种间FISH技术分析甜瓜属异源四倍体C.×hytivus核型稳定性本研究利用重复序列和黄瓜fosmid克隆为探针进行了 GISH和种间FISH分析,识别了甜瓜属异源四倍体的19对部分同源染色体。利用黄瓜和C.hystrxi基因组探针及重复序列Type Ⅲ和BAC克隆457-F11探针混合液在同一张C.× hytivs有丝分裂中期染色体片子上进行先后两次杂交,构建了该异源四倍体染色体核型,并统计分析了15个不同单株的核型。同时,对黄瓜四类主要重复序列（Type Ⅰ/Ⅱ,Type Ⅲ和Type Ⅳ）,45S、5S rDNA,和拟南芥端粒重复序列在异源四倍体C.×u hytivs有丝分裂中期染色体上的分布进行了研究。结果表明,重复序列在C.×hytisvu的基因组染色体上的信号位置和强弱与在黄瓜中报道的相一致,其信号强弱和位置没有出现变化。在甜瓜属异源四倍体中期染色体中,4对45S位点的FISH信号在黄瓜亚基因组染色体上可以清晰检测到,而最弱的一对45S有时候观察不到;C.hystrix亚基因组染色体上的3对45S信号强弱和分布没有变化。位于C.hystrix亚基因组H10染色体上的5S信号比黄瓜亚基因组C5染色体上的信号要强一些。随后,利用26个在野生种C.hystrix产生信号的fosmids杂交到有丝分裂中期染色体片子上,研究其在甜瓜属异源四倍体C.×hytivus基因组上的分布模式。结果显示,在所有异源四倍体单株中没有鉴定到非整倍体的存在,甜瓜属异源四倍体的亚基因组结构较为稳定,未出现大规模的染色体变异,然而fosmid的信号模式表明可能存在小片段染色体重组。3.甜瓜属异源四倍体C.×hytivus减数分裂染色体配对和花粉育性分析利用黄瓜和C.hystrix基因组DNA为探针,对60个处于减数分裂Ⅰ不同阶段的花粉母细胞（PMCs）中的染色体进行GISH实验,分析了甜瓜属异源四倍体中两套亚基因组染色体的配对情况。结果表明,染色体大多数以二价体（Ⅱ）形式存在,其平均频率为每细胞11.21个（7～14个）;三价体（Ⅲ）和四价体（Ⅳ）的出现频率都比较低,其中三价体平均每细胞0.97个,四价体是每细胞2.12个。未配对的单价体（Ⅰ）在大约在84.5%的细胞中都有出现,平均每细胞2.7个。异源四倍体C.×hytivus的平均染色体构型为2.7 Ⅰ+11.21 Ⅱ+0.97 Ⅲ+2.12 Ⅳ。同时,经常可以观察到两个亚基因组之间的部分同源染色体配对形成的二价体和多价体,染色体滞后和粘连等情况也普遍存在。利用1%醋酸洋红对C.×hytisvu的成熟花粉粒进行染色,结果表明,C×hytivus的花粉活力大约为41.84%,即在自交多代的甜瓜属异源四倍体中仍有50%以上的花粉败育。