葫芦科具有重要的经济和生物价值,其中黄瓜、西瓜和甜瓜已完成全基因组测序,然而关于其基因组结构和功能进化有待进一步研究。研究基于统计学和比较基因组学对葫芦科基因组结构进行了精细比对,发现葫芦科存在一个共有的四倍体祖先。通过对葫芦科基因组内与不同加倍事件关联的重复基因进行层级比较分析,获得了由不同加倍事件产生的重复基因集合,以及基因组之间的直系同源关系,构建了与多倍化关联的多基因组同源共线性列表。另外,对物种基因组进化的不同阶段的重复基因丢失情况进行了统计分析,建立了综合统计判决算法,对葫芦科共有加倍事件的性质进行了鉴定,推测葫芦科共有加倍可能是一次异源多倍体事件。研究提出了一种核密度-混合高斯模型级联算法,用以准确高效的重新测定进化事件发生的时间,推断葫芦科共有加倍发生在约0.9~1.02亿年前,西瓜在约2200~2500万年前从葫芦科中分化出来,甜瓜和黄瓜是在1400~1600万年前分化的。同时对重要基因和基因家族受多倍化影响时的进化规律进行了分析,揭示了不同基因加倍事件后基因拷贝数变化的规律。研究结果将为葫芦科作物基因组在结构和功能进化上的相关研究提供广泛而有价值的资源。研究中提出的综合统计判决算法和核密度-混合高斯模型级联算法,这将成为解析复杂基因组结构的重要手段。这对葫芦科作物基因组研究具有重要意义,为拓展葫芦科作物种质创新的分子生物学遗传基础提供了重要的基因组学支撑。