褐家鼠是生态适应性极强的世界性害鼠，由其野外种群驯化而来的实验室大鼠已被广泛应用于生物学研究的各个领域。作为中国的土著种，褐家鼠在中国分布广泛，前人研究认为中国的不同褐家鼠种群间出现了明显的形态分化，甚至达到了亚种的水平，这些广泛分布的褐家鼠遗传资源为研究物种的生态适应性提供了良好的研究材料。但中国这些褐家鼠种群的遗传结构、种群分化及生态适应的遗传学基础尚不清楚。褐家鼠能在近300年内迅速扩展全球，与其迅速适应有关的基因组背景仍有待进一步揭示。此外，褐家鼠作为模式物种，对生物医学与行为学研究做出了重要的贡献，但其是什么时候作为一个独立物种存在的仍不清楚。为了解决这些科学问题，本论文研究了褐家鼠及其姊妹种的物种分化和基因交流，并进一步探讨了中国褐家鼠群体分化及生态适应的遗传基础。　　研究褐家鼠及其姊妹种的物种分化和基因交流，外群的选择至关重要，如选择不当将影响分析结果的准确性。基于前人线粒体基因的分析结果，选择了黄胸鼠作为褐家鼠及其姊妹种物种分化研究的外群。因为该物种的基因组序列尚未完成，因此在本论文研究中，首先测定和分析了该外群物种的全基因组序列，发现了超过41兆的单核苷酸替换、InDels和143个染色体水平的倒位，进一步功能分析，发现了7个在该物种中固定下来的与感染和免疫有关的无义突变，8个与抗凝血剂抗性相关的错义突变，这可能与该物种对携带病原的抗性及对广泛使用的灭鼠药的抗性等生态适应性有关。此外，通过对黄胸鼠全基因组选择性清除位点进行扫描分析，发现与神经活动相关的功能包括中枢神经系统冲动和突触传递等得到了显著的富集。此部分研究不仅为后续研究提供了理想的外类群基因组数据，而且加深了对黄胸鼠适应其生境的遗传基础的理解。　　随后，以黄胸鼠基因组变异数据为外群和对照，运用比较基因组分析技术研究了褐家鼠及其姊妹种大足鼠的物种分化和基因交流，发现褐家鼠的核苷酸多样性低于大足鼠并且野外褐家鼠群体中存在着大量的实验室大鼠所不具备的遗传变异。通过对中性位点进行分析，发现褐家鼠与大足鼠两个物种分化了大约63万年，这与东亚发生的最大一次冰川的时间是吻合的，并且褐家鼠的有效种群大小随历史波动比较大，在末次冰期存在一个遗传瓶颈，因此，推断剧烈的气候变化影响了褐家鼠及其姊妹种的分化。发现分化后的褐家鼠和大足鼠仍然发生过基因交流，尤其是在G蛋白偶联受体的一些基因组区间，这些区间的交流可能会有助于提高褐家鼠的生态适应性。其次，发现，相对于大足鼠，褐家鼠警觉、焦虑和攻击等神经反应相关的基因区间发生了选择性清除，这些基因功能可能在褐家鼠生态适应中起到了不可忽视的作用。　　最后，研究了中国不同褐家鼠群体的遗传分化及生态适应尤其是温度适应的遗传基础。通过对得到的常染色体SNP位点进行系统聚类、结构和主成分分析，发现中国的褐家鼠群体具有明显的谱系结构。推断哈尔滨和非哈尔滨褐家鼠两个亚群的分化时间是4.427万年，两个亚群整个基因组水平的平均分化系数达到了0.096，发现G蛋白偶联受体与Prdm9等基因所在的区间在哈尔滨群体中经历了正选择，这可能与哈尔滨群体与其它群体长时间的基因组分化有关。此外，发现几个与毛囊发育有关的基因在哈尔滨的褐家鼠群体中经历了正选择，这可能与哈尔滨褐家鼠对温度的长期适应有关。　　总之，在本论文研究中，利用高通量测序技术对褐家鼠及其姊妹种进行了全基因组测序，通过比较基因组学、基因交流和适应性进化分析，阐明了褐家鼠物种的成种时间，揭示了分化后的褐家鼠与其姊妹种的种群历史变化及种间杂交，探讨了中国褐家鼠群体分化及生态适应的遗传基础，为阐明物种适应性分化提供了重要例证，为阐明褐家鼠这一广布种适应性分化的遗传规律奠定了基础。