杜仲(Eucommia ulmoides Oliver.)是杜仲科的单科单属植物,典型的雌雄异株植物,其皮、叶、花和果实等组织中均含有丰富的活性次生代谢物质和杜仲胶,且适生范围广,具有重要的药用和经济价值。杜仲雌株果实的皮和种仁分别是提取杜仲胶和籽油的重要原料,而雄株的花粉是一种珍贵的药用花粉资源,其雄花可开发成杜仲雄花茶、雄花酒、绿茶等饮品。因此杜仲雌雄花芽分化的数量和质量直接关系到产品的开发利用,但目前尚未揭示杜仲成花过程中花芽内源激素变化以及花器官发育相关基因和非编码RNA调控作用。本论文以整个发育时期的杜仲雌、雄花芽为材料,在外部形态和内部结构观察的基础上,对不同发育阶段的雌雄花芽的内源激素含量进行了检测,并利用RNA-seq技术对不同发育阶段调控雌雄蕊发育的相关基因进行分析;同时对形态发育关键时期的杜仲雌雄花芽的非编码RNA进行鉴定,预测lnc RNA、mi RNA和circ RNA的功能,建立m RNA和非编码RNA的花器官发育调控网络,以期为杜仲雌雄蕊发育机制研究和分子育种提供重要的理论依据和指导。主要研究结果如下:(1)杜仲雌雄花芽发育过程中,其内源激素含量和变化趋势在雌雄花芽间存在差异,不同内源激素对雌雄花器官调控作用不同。根据雌雄花芽的形态结构观察,花芽发育过程可以划分为花序原基分化期、苞叶原基分化期、雌/雄蕊原基分化期、雌/雄蕊形态建成期、休眠期和雌雄配子体形成期。苞叶原基分化期是雌、雄花芽形态差异分化关键时期,而花序原基分化期、雌/雄蕊原基分化期和大小孢子发生期是花器官原基诱导、发育和成熟的阶段。杜仲花芽发育过程中伴随着生长素(IAA)、脱落酸(ABA)和玉米素核苷(ZR)含量变化,其中雌雄花芽的IAA和ZR含量在雌雄花芽间具有显著差异、但变化趋势一致,而ABA含量和变化趋势在雌雄花芽间均存在差异。高水平的IAA含量、低水平的ABA和ZR含量促进雌蕊原基的发育,高水平的ABA和IAA含量、低水平的ZR含量促进雄蕊原基的发育。(2)杜仲雌雄花芽不同发育阶段的差异基因与花器官形态特征发育和激素合成、代谢及信号转导过程相关。雌、雄花芽3个发育阶段(花序原基分化期、雌/雄蕊原基分化期和大小孢子发生期)18个样品共计得到152.19Gb过滤读长,约92.1%的clean reads比对到杜仲基因组。雌花芽在3个发育阶段差异表达基因(DEGs)共7945个,雄花芽在3个发育阶段DEGs共5780个。雌雄花芽前2个发育阶段差异基因筛选,分别得到36和56个与雌、雄蕊原基诱导密切相关的DEGs,主要包括参与光周期诱导的调控基因、开花抑制因子FLC、开花整合子SOC1、以及WRKY、MYB、GATA、b HLH等转录因子家族成员,但雄花芽中有较多的参与生长素和乙烯生物合成的基因在雌/雄蕊原基分化期表达上调。同时,雌花芽3个发育阶段差异基因比较筛选到98个参与调控雌蕊发育的DEGs,包括A类基因(AP1)、C类基因(AG2和AGL1)和D类基因(FBP2和FBP9)花器官特征基因在大孢子发生期表达上调,同时71个DEGs参与生长素、ABA和细胞分裂素等激素合成、代谢以及信号传导生物过程,以及参与调控花分生组织转变和发育和胚珠原基发育相关调控基因(AGL18、YABBY和TCP),共同调控雌蕊发育成熟。雄花芽3个发育阶段差异基因比较中筛选到103个参与调控雄蕊发育DEGs,包括而B类(DEF)、C类(AG1、AG2和AGL1)和E类(SEP1和SEP2)基因,以及调控绒毡层和小孢子母细胞发育参与绒毡层和小孢子母细胞分化调控基因(SPL/NZZ、MSP1、DYT1和EMS1)的基因在小孢子发生期表达上调,同时有60个DEGs与多种激素的生物学过程相关,促进雄蕊发育成熟。(3)在不同发育阶段的雌雄花芽间差异表达基因也包括花器官形态特征基因和激素生物过程相关调控基因。3个发育阶段的雌雄花芽间DEGs共3869个,在3个发育阶段均差异表达的DEGs筛选到16个调控雌雄花发育的DEGs,包括B类花器官特征基因DEF,调控花序分生组织和花器官分化的MADS4、CLV1和ERECTAL、激素合成和信号转导相关调控基因、以及WRKY、GATA、b HLH和TFIIA等转录因子家族成员。同时,在花序原基分化期的雌雄花芽基因中筛选到25个与花器官诱导相关DEGs,其中15个DEGs参与生长素、ABA、细胞分裂素等激素生物过程;雌雄蕊原基分化期筛选到34个调控花器官形态分化的DEGs,其中24个DEGs与激素生物过程相关;大小孢子发生期筛选到128个与雌雄配子体发育相关的DEGs,有74个DEGs与激素生物过程相关;同时3个不同发育阶段的差异基因还包括花序分生组织特征基因,花器官发育特征基因和生殖细胞分化特征基因等成花调控基因。(4)杜仲雌雄花芽间差异表达lnc RNA(DE-lnc RNA)和mi RNA(DE-mi RNA)与花器官形态特征发育和激素生物过程相关,而差异表达circ RNA(DE-circ RNA)与激素过程相关。根据链特异性文库测序结果,鉴定了32 937个lnc RNA、10 014个TUCP和26 732m RNA,同时鉴定到1658个circ RNA,根据杜仲花芽s RNA文库测序鉴定到187个mi RNAs。雌雄花芽转录本表达量进行比较,共获得312个DE-lnc RNA、417个DE-m RNA、191个DE-TUCP、31个DE-mi RNA和31个DE-circ RNA。花芽形态分化关键时期雌雄花芽间DE-m RNA、DE-lnc RNA和DE-mi RNA功能分析均显示差异基因和非编码RNA参与花发育和激素相关的生物学过程,而DE-circ RNA功能分析显示与激素调控基因相关。根据分析结果,筛选到6个调控杜仲雌雄蕊原基发育的关键候选基因,包括与植物激素相关的GH3.0和PLC2,直接参与调控花器官发育的转录因子MADS4、AGL8、DEF以及转录因子GATA5,在多个发育阶段的雌雄花芽间均差异表达。通过关键候选差异基因、DE-lnc RNA、DE-mi RNA和DE-circ RNA之间的相互关联分析,筛选到5个lnc RNA(含3个TUCP)、8个DE-mi RNA和5个DE-circ RNA与杜仲花器官发育密切相关的non-coding RNAs,同时DEF同源基因EUC24067-RA为杜仲雌雄蕊发育关键核心调控基因。以杜仲花器官发育关键候选基因EUC24067-RA为出发点,构建了lnc RNA-mi RNA-m RNA的ce RNA调控网络,筛选的novel＿23与LNC＿025233竞争性调控EUC24067-RA。