胡杨是生长在我国西北干旱盐碱的荒漠和戈壁地带形成森林的唯一高大乔木树种。经过长期的白然选择作用,胡杨对荒漠干旱环境有着极强的适应能力,其在高盐胁迫下仍然可以保持较快的生长速率和光合效率,己成为研究林木物种抗盐、抗旱和抗高温等多种抗逆性状的模式物种。我们应用第二代高通量测序技术完成了胡杨基因组序列精细图谱的绘制工作,并通过与其近缘非抗逆杨树物种比较,对胡杨适应沙漠极端环境的分子机制在基因组和转录组水平上进行了深入分析。结合Whole Genome shotgun和Fosmid to Fosmid两种测序和组装策略,我们最终得到了496.5Mb胡杨全基因组序列,其contig N50长度为40.4Kb, scaffoldN50长度为482Kb。对胡杨基因组质量评估发现：超过92.5%的基因组序列测序深度大于20×,组装的scaffolds覆盖了97.3%的杨树表达序列标签、97.7%的Fosmid全长序列、以及94.35%的核心真核生物基因,说明胡杨基因组具有非常高的准确性、完整性和连续性。我们在胡杨基因组中共识别得到了2,434,697个杂合位点,其杂合度是近缘物种毛果杨的2倍,说明胡杨具有更高的遗传多样性；同时我们开发设计了18,938对杨树通用的SSR引物,这些SSR标记具有高度的扩增效率和种间多态性,将为杨树分子育种、QTL定位和遗传作图提供宝贵的遗传资源。通过对胡杨根、茎、叶、花、木质部和韧皮部等多种组织进行转录组测序,结合基因预测模型和序列同源信息,我们共注释出34,279个高质量的蛋白编码基因,包括参与木质素、纤维素和半纤维素合成等木材形成途径相关的基因1,003个。比较基因组分析发现胡杨与毛果杨的分化时间大约在8百万年左右,其基因组存在广泛的相似性和共线性,它们的共同祖先至少经历了两次全基因组加倍事件。基因家族分析表明有327个家族为胡杨所特有,2,270个家族在胡杨分支中发生了特异性扩张,包括离子转运蛋白HKT1、P类H+-ATPase、热激蛋白HSP、渗透物合成酶BADH和GolS4、以及抗氧化酶CAT和GRl等基因家族；同时我们在胡杨中检测得到了57个与盐胁迫相关的基因发生了适应性进化,包括调节离子稳定和清除活性氧化物的基因ENH1、CIPK1和PSD1等；进一步比较胡杨和非抗逆杨树物种毛白杨在盐胁迫条件下的基因表达差异,我们发现2,278个差异表达基西为胡杨所特有,其中KUP3、PeNhaD和NCL等控制离子转运和调控离子平衡的基因在胡杨盐胁迫下发生了特异的转录调控变化。这些证据共同表明,参与离子转运和调节离子平衡的基因和基因家族在胡杨适应沙漠环境的过程中起到了关键作用。