植物创新结构的起源是远没有解决的生物学难题。茄科(Solanaceae)酸浆属（Physalis）植物的花萼在受精后发育成气球状膨大果萼，这一独特的创新结构被称为ICS(inflated calyx syndrome)或“中国灯笼”。这一结构使得酸浆属明显区别于茄科其他属种如茄属（Solanum），表明茄科果实形态在进化上的多样性。那么酸浆属的“中国灯笼”在植物进化发育中具有何功能？它是如何形成的？关于这方面的研究较少。本论文主要研究了“中国灯笼”的生态生物学功能，同时初步比较了酸浆属和茄属的花与果实转录组，筛选到一些与果实形态发育与变异相关的基因，并进行了部分基因的功能验证。　　1.“中国灯笼”生态生物学功能研究　　通过叶绿素总含量测定和叶绿体Ⅱ荧光成像气体交换系统测量表明毛酸浆的绿色萼片具有光合作用的物质基础和净光合速率，能进行物质积累。进而通过去除果萼试验发现，与对照（全果）相比，裸果的湿重和干重分别降低了约44％和40％，种子数目和百粒重均减少了约23％，而套袋果的湿重和干重分别降低约33％和28％;种子数目和百粒重分别降低约9％和14％。这些观察说明“中国灯笼”的光合作用和微环境共同影响果实和种子的发育。通过针点探头式温湿度测量仪昼夜监测发现“中国灯笼”在不同时期均形成特定的微环境。低温(16℃)条件使得毛酸浆果实生长发育的过程（时间）延长至在正常条件下果实发育过程的一倍以上，且果实和种子发育受到影响，表明低温对酸浆属植物果实发育有害。在低温条件下，去除萼片后裸果发育停滞，不能形成成熟的种子;与全果相比，套袋果重量降低了约37％，种子数目和百粒重也显著减少。这表明在低温环境中“中国灯笼”可以一定程度地保护浆果和种子的正常发育。成熟期的“中国灯笼”可延缓浆果的失水腐坏，最大限度地保持浆果的新鲜度，以吸引动物的食用。另外，“中国灯笼”的浮力观察和水流、风力传播实验结果表明“中国灯笼”能够通过水流和风的介导，实现长距离的传播。这些研究结果表明“中国灯笼”有助于提高酸浆属植物的适合度。　　2.酸浆属与茄属转录组的初步比较分析　　毛酸浆花与果实转录组测序获得147，118条unigenes。基于番茄基因组估测毛酸浆花与果实发育过程中大约有30，121个基因表达，并鉴定出10，498个毛酸浆-野生番茄直系同源基因对;选择分析发现其中仅有0.34％的（36个）非转录因子直系同源基因受到了显著的正选择;初步表达谱分析发现4，375个直系同源基因（占已鉴定的直系同源基因数的41.7％）在两物种的花与果实发育过程中发生显著的表达改变，其中约4.5％的基因是转录因子基因;并建议了15个可能参与果实发育的转录因子基因，进一步通过qRT-PCR技术对它们在果实发育过程中的表达变化进行了验证。以上结果表明在茄属和酸浆属的花与果实形态分化中，基因表达的改变比编码区序列的突变更为普遍。　　3.酸浆属中重要候选基因的功能分析　　通过病毒介导的基因沉默实验(virus induced gene silencing，VIGS)发现6个转录因子基因在毛酸浆的花与果实发育中发挥着重要作用，它们或影响雄性育性，或影响“中国灯笼”的发育，或影响器官大小等。特别地，转基因（超表达和RNAi）分析表明发现LBD类转录因子基因P5通过调控细胞大小影响毛酸浆花和幼果的器官大小，并影响胚珠的发育。另外，通过在F2分离群体中的基因表达-器官大小关联研究发现POS1的表达与粘果酸浆(P.philadelphica)生殖器官（花、果实和种子）的大小呈显著正相关。　　本论文的研究结果阐明了“中国灯笼”的生态生物学功能和进化生物学意义，丰富了对酸浆属花与果实发育的分子基础的认知，有助于深刻理解“中国灯笼”的功能进化、进化发育和适应环境的分子机制。