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山核桃（Carya cathayensis Sarg.）是胡桃科山核桃属植物,雌雄同株[1,2]。山核桃雌雄花的分化存在时空差异性[1,2],使山核桃成为探究雌雄同株植物雌雄花分化关键基因的良好材料。MADS-box基因家族是一个与花的形成具有紧密联系的基因家族,会参与有关雌雄花分化的成花网络。本研究利用目前已测序的基因组和转录组数据,使用生物信息学研究手段,分析了30种被子植物及2种非开花植物的MADS-box基因家族成员与其花器官发育之间的关系,同时也对山核桃中的MADS-box基因进行了鉴定与分析。并利用山核桃雌雄花的两次转录组数据,通过筛选差异表达基因、GO富集等手段,得到可能与山核桃雌雄分化有关的候选基因,并分析了激素相关基因和MADS-box基因与山核桃雌雄分化的关系。主要结果如下:1.通过对32个物种的MADS-box家族成员的统计,发现在被子植物中,MADS-box基因家族的基因数与植物基因组大小不成比例关系。两性花植物与单性花植物虽然在花器官形态上存在明显差异,但控制花器官发育的基因个数却未发现明显规律。MADS-box基因家族中Ⅱ型基因的基因数增加主要跟随物种的全基因组复制事件,而Ⅰ型基因基因数的增加是由于近期的小规模重复事件导致。2.根据5种植物花器官的转录组数据,发现与成花相关的ABCDE功能基因在雄花、雌花和两性花中的表达情况基本符合ABCDE模型,说明ABCDE模型不仅适用于两性花的模式植物,可能也适用于雌雄同株、雌雄异株的高等植物。3.山核桃中共鉴定出66个MADS-box基因,通过聚类分析发现山核桃具有Ⅰ型基因16个,Ⅱ型基因50个,其中Ⅱ型基因可分为13个亚家族。山核桃MADS-box基因之间的基因结构差异明显,但普遍具有较长的内含子,其启动子区域含有较多的光响应、厌氧诱导和激素响应的启动元件。4.对山核桃雌雄花二代测序的转录组数据分析挖掘出了雌雄花不同发育阶段之间的差异基因,通过通路富集分析,发现差异基因主要集中在次生代谢物的合成、植物激素信号转导、糖代谢、亚麻酸/亚油酸的代谢等通路。通过对62个与植物激素合成代谢相关基因在雌、雄花三个发育时期表达水平的动态变化分析,发现在山核桃中茉莉酸可能起到促雄的作用,而油菜素内酯、赤霉素则促雌。5.通过对三代转录组数据中MADS-box基因家族的转录本异构体和表达情况,推测AP1亚家族基因可能在山核桃中出现了功能分化与冗余,而SEP亚家族基因可能与山核桃雌雄花特殊花型的形成存在重要关系,推测山核桃雌雄花分化受不同成花调控途径控制,山核桃雄花发育可能与激素、热感应与光周期途径有关。