甘蔗作为全球最主要的糖料作物，其基因组具有高度复杂的多倍体特性，这一特性长期阻碍了对其驯化机制及产量形成遗传基础的研究。针对这一挑战，本研究提出一种整合前沿测序技术与创新计算方法的复合多倍体基因组研究新范式。通过研发基于Pore-C测序的单体型解析基因组组装算法（C-Phasing）、结合MAS-ISO-seq的等位基因特异性表达分析技术（Allele-Express）以及基于K-mer的全基因组关联分析算法（KMERIA），成功构建并解析了被誉为"甘蔗之王"的第一代杂交品种POJ2878的完整单倍型分型基因组。该高质量组装揭示了甘蔗驯化育种过程中关键的亚基因组间重组、非同源重排及等位基因特异性表达模式，特别是发现与蔗糖含量显著相关的SUS2优势单倍型。通过对981份甘蔗种质资源的群体基因组学分析，不仅证实POJ2878对现代栽培种形成的奠基作用，还鉴定出自然选择和驯化驱动的关键遗传变异，涉及花器官发育（SEP3）、液泡功能（TIP1）和分蘖调控（CCD8）等重要基因。KMERIA分析进一步发现调控薄壁细胞大小与蔗糖储存的SUT2和Mob1A等与糖分积累相关的遗传位点。本研究不仅阐明了甘蔗作为主要糖料作物的驯化分子机制，更为解决多倍体基因组研究难题建立了系统的理论框架。该研究范式可拓展应用于其他复杂多倍体作物，为实现精准等位基因挖掘、性状解析及加速育种进程提供技术支持，对保障全球粮食安全和发展可持续农业具有重要意义。