沙棘属Hippophae Linn.植物目前主要分布在欧亚大陆,青藏高原及横断山脉是其起源中心和分化中心。中国沙棘H.rhamnoides subsp.sinensis和蒙古沙棘H.rhamnoides subsp.mongolica被认为是沙棘中亲缘关系最近的两个亚种。中国沙棘具有抗性强,果实较小,刺多,果实次级代谢物（如抗坏血酸、类黄酮和类胡萝卜素等）含量丰富等特点,主要分布在我国横断山脉至三北地区。蒙古沙棘抗性弱,果实较大,刺少,果实次级代谢物含量相对较低,主要分布在我国新疆阿勒泰以东、俄罗斯贝加尔湖以西的区域。二者虽然存在一定的地理隔离,但并不存在生殖隔离,在沙棘新品种培育中,常被作为培育具有大果、高产、无刺、次级代谢物含量高等特性良种的杂交亲本。那么自然选择和人工驯化在两种沙棘适应性分化过程发挥了什么作用?抗坏血酸等物质含量以及果实大小的差异是如何形成的呢?基于此,本研究以野生中国沙棘、野生蒙古沙棘和栽培沙棘等3个群体为材料,以已完成的沙棘基因组数据为基础,采用全基因组重测序、转录组测序和代谢组检测等方法,并采用相关软件进行生物信息学分析,结果如下:（1）3个群体的全基因组重测序共获得797.39 Gbp的Clean Data数据,其中Q20和Q30的平均比例分别达到92.38%和86.68%以上,各个单株与参考基因组平均比对率达到95.37%,基因组覆盖度为86.01%,平均测序深度为8×,各项指标说明测序质量较高,完全能满足本研究的需要。（2）中国沙棘群体遗传多样性水平最高(π=1.45×10-3),蒙古沙棘群体遗传多样性水平次之(π=1.34×10-3),栽培沙棘群体遗传多样性水平的最低(π=1.02×10-3)。连锁不平衡检测发现栽培沙棘群体位点间存在强烈的连锁不平衡,而蒙古沙棘较中国沙棘受到了更强烈的自然选择的作用。在野生中国沙棘群体和野生蒙古沙棘间,Chr2是被FST和XP＿CLR共同筛选出的受选择位点最多的染色体,说明该受到最强烈的自然选择。在野生蒙古沙棘和栽培沙棘间,Chr3是被FST和XP＿CLR共同筛选出的受选择位点最多的染色体,说明该受到最强烈的人工驯化。Tajima’s D检测表明栽培沙棘群体的重组率最高。受中更新世大冰期气候事件和昆仑山-黄河地质事件的影响,中国沙棘和蒙古沙棘大约80万年前开始分化,在40万年前完全分化形成独立的两个亚种。与分化初期相比,中国沙棘有效种群大小扩增到蒙古沙棘有效种群大小的13.44倍,基因流减弱到2.06%,随着时间的推移,二者具有分化成两个独立种的可能。（3）自然选择和人工驯化导致沙棘群体产生了不同程度的适应性分化。GO和KEGG分析结果表明中国沙棘和蒙古沙棘群体之间差异基因和差异代谢通路不仅发生在调控经济性状方面,还广泛发生于适应光合作用及生态环境等方面,如温度和湿度。蒙古沙棘群体与栽培沙棘群体的差异基因和差异代谢通路主要是与调控生理活动以及糖类、酸类物质、维生素类、类胡萝卜素等代谢物合成的相关,这可能与沙棘早期人工育种的目标性状的选择有关。（4）自然选择和人工驯化均可以导致调控沙棘抗坏血酸、类黄酮、类胡萝卜素、脂肪酸和果实大小等经济性状的基因发生不同程度的分化,而且人工驯化具有快速、高效的效果。APX1是受适应性选择的调控沙棘果实抗坏血酸合成的重要基因,该基因在野生中国沙棘和野生蒙古沙棘群体间的FST为2.85,在野生蒙古沙棘与栽培沙棘群体间的FST为4.91,说明该基因受到自然和人工双重选择,且人工选择更强烈。PER45和AMO2是分别受自然选择和人工驯化选择的调控沙棘果实类黄酮合成的重要基因。XTH23和PSY是中国沙棘群体高度分化的具有调控类胡萝卜素含量功能的关键基因,其中PSY基因可以调控沙棘果实类胡萝卜素途径中Phytoene的合成。在调控脂肪酸含量的基因中不同群体间的分化差异较大,BBE14和PPCT是在中国沙棘群体中高分化的基因,4CLL5与LCAT2则是栽培沙棘群体中高分化的基因,说明前者受自然选择,后者受人工驯化。FW2.2是受自然选择和人工驯化共同选择的对果实大小具有负向调控功能的基因。（5）L-半乳糖途径、循环途径和D-半乳糖醛酸途径是沙棘果实抗坏血酸合成的主要途径。其中,L-半乳糖途径中具有正向调控抗坏血酸合成的基因GME3和Gal LDH1在中国沙棘果实三个发育时期的表达量均显著高于蒙古沙棘,说明这两个基因可以促进中国沙棘果实中抗坏血酸的积累。循环途径中具有促进抗坏血酸降解作用的APX1基因在蒙古沙棘果实三个发育时期的表达量均显著高于中国沙棘,而促进抗坏血酸再次合成的基因MDHAR4在中国沙棘果实发育后期的表达量持续增加,但在蒙古沙棘果实发育后期的表达量则持续降低。以上两个循环中的几个关键基因的差异表达可能是中国沙棘果实抗坏血酸含量高于蒙古沙棘的重要原因。（6）共表达模块与表型关联分析发现,Gal LDH、P4H9和VTC2不仅是抗坏血酸合成中的关键核心基因,而且与调控果实细胞大小和细胞数目的核心基因显著相关,推测这几个基因可能与沙棘果实大小形成密切相关,并且正向调控抗坏血酸合成的核心基因可能是负向调控果实大小的基因,即沙棘抗坏血酸含量与果实大小可能是一对拮抗性状。综上所述,本论文系统研究了自然选择和人工驯化导致沙棘产生适应性分化的机制,揭示了受气候和地质的影响中国沙棘和蒙古沙棘在约40万年前分化成两个亚种,筛选出APX1、PER45、XTH23、BBE14和FW2.2等调控沙棘抗坏血酸含量、类黄酮、类胡萝卜素、脂肪酸以及果实大小等重要经济性状的关键基因,阐明了GME3、Gal LDH1、APX1和MDHAR4等基因在中国沙棘和蒙古沙棘果实发育阶段的转录表达水平不同是二者抗坏血酸含量差异的重要原因,初步推测沙棘抗坏血酸含量与果实大小可能是一对拮抗性状,为指导沙棘分子育种提供理论支持。