花粉直感在植物中广泛存在,对农林植物的育种和生产具有重要的现实意义。籽大壳薄的薄壳山核桃（Carya illinoensis K.Koch）花粉对籽小味好的山核桃（Carya cathayensis Sarg.）授粉后,所结果实呈现明显的花粉直感效应,具体表现为单果质量提高和外果皮光合作用增强。通过分子标记及胚胎发育研究证实,异源授粉的山核桃果实在遗传信息上与母本并无二致。然而,异源授粉后山核桃果实膨大的内在分子机理尚不清晰。本研究以薄壳山核桃和山核桃两种花粉授粉后5天（5 DAP）,15天（15 DAP）,30天（30 DAP）,45天（45 DAP）,60天（60 DAP）,75天（75 DAP）六个不同发育时期的山核桃外果皮为实验材料,通过转录组和相关生理表型分析,分析了异源授粉下山核桃果实膨大可能的分子机制。主要研究结果如下:（1）同时利用稀疏偏最小二乘（Sparse partial least squares,SPLS）和三基因互作（Triple-gene mutual interaction,TGMI）算法对植物通路调控因子进行预测。结果显示,相较于SPLS,TGMI算法更加高效,且在不同物种、不同通路中的表现更加稳定。但两种方法也有各自的独特性,可以互补地用于鉴定通路调控因子。此外,将两个或多个相关且协调的通路结合起来可以在一定程度上提高识别其调控因子的效率。（2）两种授粉处理的山核桃果实生长规律都呈现“S”型曲线。授粉后前30天,果实生长缓慢,授粉后30-80天为快速发育期,授粉100天后,大小及质量逐渐趋于稳定。授粉后45天,薄壳山核桃花粉授粉的山核桃果实的大小及质量开始显著大于山核桃花粉授粉的山核桃果实。授粉后60天,差异达到极显著水平,并一直保持到果实成熟。（3）细胞的数目与大小决定了果实器官的大小,且受细胞增殖相关基因、扩张蛋白（expansin,EXP）家族基因和木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶（xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase,XTH）家族基因的调控。大多数细胞增殖相关基因的表达丰度在授粉后5天左右达到峰值,之后随着发育时间的推移表达逐渐降低。而山核桃果实在30-80 DAP属于快速发育期,因此山核桃果实快速膨大主要动力可能来源于细胞的伸长而非细胞分裂。通过GO分析发现,在5 DAP和75DAP,异源授粉的山核桃外果皮中上调的差异基因富集到了参与细胞壁构成的木葡聚糖的代谢上,且在75 DAP中下调差异基因中也富集包括了木聚糖生物合成过程,细胞壁大分子生物合成过程,木聚糖代谢过程和细胞壁多糖的生物合成过程。表明木葡聚糖水解酶家族（XTH gene family）可能在对应时期松弛细胞壁,提高了细胞壁可伸展性,使得细胞体积增大,造成了两种授粉处理山核桃果实大小的差异。（4）通过分析薄壳山核桃授粉的山核桃外果皮在30 DAP中上调的差异基因,我们发现富集到的P value前30个term中,共有16个term与光合相关。对9个注释为光合作用通路基因的上调基因与TGMI和SPLS两种方法预测出的光合作用调控因子进行共表达分析,共筛选到46个可能的光合作用调控因子,其中,TOC1＿CCA0649S0020、SIG1＿CCA0095S0005、PRR1＿CCA0881S0029、PRR5＿CCA0598S0085、PRR7＿CCA1015S0089、PIF1＿CCA0686S0020、PIF3＿CCA0813S0101、EIN3＿CCA1573S0039、EIN3＿CCA0578S0087和EIN3＿CCA0613S0076这10个基因在拟南芥中的同源基因已经被证实为光合作用调控因子。（5）通过对30 DAP上调的光合相关差异基因的共表达分析,我们发现了共表达网络中有26个生长素（Auxin,AUX）相关基因、20个油菜素内酯（Brasionsteroid,BR）相关基因、10个赤霉素（Gibberellin,GA）相关基因、3个EXP家族基因以及3个XTH家族基因。Auxin、GA和BR三种激素相关基因的表达模式分析发现,超过60%的相关基因在5 DAP或75 DAP高表达,暗示了这些基因参与调控了果实细胞的膨大。发育过程中外源激素喷施试验的结果显示,NAA、GA和BR三种激素确实能够促进山核桃的膨大,BR的喷施最佳浓度为1mg/L,NAA和GA₃的喷施最佳浓度为6mg/L。以上结果初步表明外果皮的光合作用及细胞的膨大可能参与异源授粉下山核桃果实的膨大,且光合过程及细胞膨大受激素信号调控,为深入研究花粉直感效应的内在机制提供一定的理论依据。