连香树（Cercidiphyllum japonicum Sieb. Et Zucc.）属连香树科（Cercidiphyllaceae）连香树属（Cercidiphyllum），单科单属植物。其花雌雄异株，花序极度紧缩，无明显花被结构。特殊的花结构特征，使其成为研究被子植物性别决定和花器官形态分化的理想材料。另外，关于连香树的系统演化位置一直存在争议，前人多从形态学和叶绿体基因序列两方面研究。花是被子植物最重要的创新器官，花器官的形态结构和发育演变是被子植物进化过程中最集中的体现，因此，花器官特征决定基因的功能分化，是花器官形态多样性的前提和基础。本研究从连香树中分离出12个花发育调控基因，在对这些基因结构分析的基础上，进一步分析了这些基因在雌雄花中的表达组织特异性和花器官形态建成中的表达量变化，并结合关键基因在拟南芥相应突变体异源表达后花器官的表型恢复分析这些基因在花发育过程中的作用与功能，进而探讨连香树性别决定与花器官形态建成的分子机制，并为从花器官特征决定基因功能进化的角度探讨连香树的进化地位积累资料。主要研究如下：　　(1)连香树雌雄花器官结构和形态观察。对连香树雌雄花的结构进行解剖，观察到雌、雄花外层都是由3枚鳞片包裹，每朵花鳞片内都含有1枚叶和1枚托叶，雌花中有2-6枚雌蕊，其基部具4枚苞片，雄花内具数枚雄蕊和2枚苞片。并通过扫描电镜观察各轮花器官的表皮细胞形态，发现连香树的―苞片‖与其他叶性器官的表皮细胞形态有较大的差异，表明连香树的―苞片‖并不是实质上的苞片。　　(2)连香树花器官发育相关基因的克隆。同源克隆结合RACE技术，从连香树中克隆到12个花育调控的MADS-box基因，包括4个A类基因，分别命名为CejaAP1、CejaFUL、CejaFUL-like和CejaAGL6；3个B类基因，命名为CejaPI、CejaAP3_1和CejaAP3_2；2个C类基因，命名为CejaAG1和CejaAG2；1个D类基因，即CejaAGL11；2个E类基因，即CejaSEP1、CejaSEP3。　　(3)连香树花器官特征决定的MADS-box同源蛋白保守基元和系统进化分析。对连香树花发育的‘ABC＇基因编码的蛋白进行同源比对发现，这些转录因子分别具有所属进化系转录因子特有的保守基元。CejaAP1具有euAP1 motif，CejaFUL和CejaFUL-like具有paleoAP1 motif，CejaPI具有PI motif，CejaAP3_1具有paleoAP3 motif，CejaAG1、CejaAG2和CejaAGL11均具有AG motifⅠ和AG motifⅡ保守基元，这些保守基元分别通过不同的基因重复事件形成，结合分子系统发生树和基因重复事件发生的时间，进一步证明连香树是进化早期的核心真双子叶植物，其与虎耳草目的植物聚于一类，因而将连香树置于虎耳草目是合理的。　　(4)连香树花器官特征决定MADS-box基因的表达模式分析。连香树 MADS-box基因组织表达特异性分析结果显示，CejaAP1、CejaFUL和CejaFUL-like这3个典型的A类基因在连香树花发育的不同时期的表达量差异较小，可能在花发育过程中参与维持花芽的正常生长。CejaAGL6作为非典型A类基因，其主要在雌、雄花外层鳞片和雌花雌蕊中表达，且其表达量在雌花开花时显著升高，推测CejaAGL6具有促进连香树开花的作用。　　连香树的CejaAP3同源基因在雌、雄花中的表达模式和其A类基因的表达模式相似，其转录活性主要集中在连香树的苞片中，并持续到开花后期。B类基因CejaPI几乎只在雄花芽，包括叶片中表达。说明PI同源基因对雄性花芽的发育有重要作用，可能是参与维持雄性器官发育的重要基因。CejaAG1主要在生殖器官雌、雄蕊中表达，在开花前期表达量达到最高峰，并维持高表达到开花末期。这与以往研究中AG类基因和DEF/GLO类基因的原始功能是一致的。CejaAG2和CejaAGL11仅在雌蕊中表达，在开花期达到高峰，可能是雌蕊发育关键基因。　　(5)连香树MADS-box转录因子的相互作用。酵母双杂实验结果发现，pGBKT7-CejaAP1和pGBKT7-CejaSEP3蛋白产生自激活作用，蛋白 N端的 C区截断后自激活作用消失，说明其自激活的功能域在MADS-box转录因子的 C区。转录因子间作用模式与其他植物同源蛋白类似，少数与其他研究结果有差异。如连香树 B类蛋白之间并不形成异源二聚体，而是形成较弱的同源二聚体，与拟南芥等核心真双子叶植物不同，推测这可能与连香树无明显花瓣结构相关；连香树转录因子CejaPI和CejaAG1之间相互作用较弱，结合基因的表达模式，推测CejaAG1主要参与调控连香树雄蕊的发育。　　(6)连香树B类基因的功能分析。通过分析连香树3个 B类基因在拟南芥相应基因突变体中的异源表达发现，相对于纯合pi-1突变体拟南芥，35S::CejaPI转基因pi突变体拟南芥雄蕊花丝出现不同程度的恢复；而相对于纯合体ap3-3拟南芥，35S::CejaAP3_1转基因拟南芥ap3-3突变体出现瓣状心皮，并使原雌蕊完全瓣化，但35S::CejaAP3_2转基因拟南芥 ap3-3突变体第3轮出现少量花丝结构，使第1、2轮萼片发生卷曲和雌蕊扭曲；3个基因在拟南芥中异源表达均不能完全恢复拟南芥相应突变体完整花器官的结构，说明连香树 B类基因功能具有一定的保守性，但存在一定的分化，这可能与连香树花结构极度简化和特异相关，其基因对连香树花本身的作用模式还有待进一步研究。