骡子不育众所周知,但在一些情况下,当母马骡或母驴骡与公马或公驴交配后偶尔也可以产驹。自1928年起,全世界有详实记录（核型分析或照片）的骡子后代约有30头（包括我们收集到的4头）。关于骡子可育的偶然成因,一些研究者提出了亲缘假说,认为偶然可育的雌性个体可以产生只含有其母系染色体组的卵子（完整的一套马或驴的染色体组）,由此可育。但另外一些研究表明,部分骡子后代的表型（体型、毛色）及核型（染色体数、染色体结构）变异明显与亲缘假说不符。限于当时的技术,研究人员并没有发现马驴染色体间的重组迹象,但在文章的讨论中提到了马驴染色体可能发生重组的猜想。那么究竟是哪些染色体组合或结构变异形成了可育配子?由于马、驴部分染色体的高度相似性以及骡子后代核型本身可能存在的变异性,常规细胞遗传学方法难以准确识别染色体结构的变异。本研究通过10X genomics测序技术及生物信息学分析方法试图在基因组水平探究马属动物演化及骡子后代核型的变异特征,以期对马驴杂种不育及偶然可育有更深入的理解。结果及结论如下:（1）重构马属动物系统发生树我们重构了全长为16611 bp的蒙古野驴（Equus hemionus hemionus）环状线粒体基因组,结合已发表的其他马属动物的成环线粒体数据采用最大似然法重构了马属动物系统发生树,研究表明家驴是非洲野驴后裔,非洲野驴与亚洲野驴是姐妹群,驴与斑马亲缘关系相对较近,其次才是马。这为理解马属动物演化及其种间的生殖隔离打下一定基础。（2）重构染色体水平的驴基因组组装及马、驴间的比较基因组分析我们通过马、驴基因组间的共线性分析首次确定了驴染色体水平序列的细胞遗传学编号及序列方向。在序列水平解析了马、驴基因组间的结构重排,并以马的5号和驴的1号染色体为例展现了其在奇蹄动物中的演化细节。为后续骡子后代基因组水平的染色体结构分析打下坚实基础。（3）骡子后代基因组结构分析在扣除父系遗传物质后,样本清析表明骡子后代存在两类核型。一类符合亲缘假说,如:母马骡产生了只含有一套马的染色体组的卵子,与驴交配后产生了骡子核型的后代。另一类不符合该假说,如:母马骡卵子发生时部分染色体发生了马、驴直系同源染色体间的重组从而形成了遗传物质总量平衡但部分染色体发生异种嵌合的核型,表现为一条染色体上一段源于马、一段源于驴的不同种源的大片段交替出现。因此在与马或驴回交后形成了种源比例各异但遗传物质总量平衡的部分异源的二倍体核型,并由此导致了骡子后代染色体数目的变异（2n=60,62或63）。本研究中,我们验证了某些情况下亲缘假说的正确性;展现了大型哺乳动物异种同源染色体间的重组,阐释了骡子后代核型变异的原因并证实了在某些情况下母骡卵子发生确实会发生异种同源染色体重组的前人猜想。（4）在序列水平补充证明可育母骡及其后代的亲子关系对于骡子后代这种异源（或部分异源）二倍体,一般的亲子鉴定方法并不适用,于是我们决定采用遗传距离来推测亲子关系。对于骡子核型的后代,我们统计了后代及对照样本两两之间在31条马常染色体以及30条驴常染色体上的单核苷酸变异（single-nucleotide variant,SNV）错配率;对于嵌合核型的骡子后代则只统计了其母系单倍体区域及对照样本相应区域两两间的SNV的错配率。骡子核型的后代,在31条马常染色体区,个体间SNV的平均错配率为0.3562,而谱系记录中具有亲缘关系的个体间的错配率则均小于0.02;但在相同个体的30条驴常染色体区,个体间的SNV平均错配率为0.3762,而具有亲缘关系的个体间未见明显差异。同样,在染色体嵌合核型的骡子后代的母系单倍体区也有类似现象。这与线粒体基因组分析结果及谱系记录均一致。本研究在核基因组及线粒体基因组水平上论证了母骡及其后代的亲子关系,尽最大可能打消了人们对这一罕见现象的疑虑。