芝麻（Sesamum indicum L.）是我国重要的优质油料作物和特色农产品。芝麻栽培种为二倍体（2n=26）,通过人工染色体加倍获得的芝麻栽培种同源四倍体具有较强的抗病抗逆性,可以作为中间材料用于远缘杂交,创制出抗病抗逆性强的新种质,克服远缘杂交后代败育、不结实的难题。但是截止目前,人们对芝麻同源四倍体的特征特性认知仍较浅显,影响着同源四倍体在遗传育种研究中的应用。为加快芝麻同源四倍体的研究与利用,本文以我国主推芝麻品种豫芝11号（YZ11）及其同源四倍体（DYZ11）为材料,对其形态特征、生育特性、染色体组、籽粒发育过程中基因表达等进行了观察和研究,揭示了芝麻同源四倍体生长发育相关重要特征,为进一步探索同源四倍体形成机理及应用提供了重要信息。主要研究结果如下:1.芝麻栽培种YZ11染色体加倍后,其同源四倍体DYZ11表现为叶、茎、花、蒴果等粗壮;单蒴仅10粒籽粒,比二倍体降低86.11%;千粒重4.12g,比二倍体提高49.83%;2.根尖染色体涂片观察与核型分析结果表明,同源四倍体DZ11染色体数目由26条增加至52条。染色体长度范围为1.43～2.86μm,染色体组成公式为4L+24M2+20M1+4S。个别染色体的长度较二倍体有所改变。核型公式为12m+36sm+4st,核型为3 B,染色体相对长度比（LC/SC）升高,染色体对称性较二倍体降低。由此可见,染色体加倍后对染色体组结构以及核型特征有着较大影响。3.叶片生理生化结果表明,同源四倍体DYZ11较二倍体YZ11生理生化代谢加速,光合速率、蒸腾速率显著增加。全基因组甲基化分析结果表明,同源四倍体基因组甲基化水平较二倍体下降74.74%,表现出去甲基化现象。植株变高、叶片增大,伴随光合速率和蒸腾速率的增加,显示出同源四倍体植株更强的光合能力。同源四倍体酶活性的增强,推测染色体加倍对植株重要器官组织中抗逆性相关酶蛋白形成有一定促进作用。4.芝麻籽粒油脂和蛋白质分析结果表明,芝麻种子成熟时同源四倍体DYZ11籽粒油脂含量39.59%,比二倍体降低28.57%;进一步对脂肪酸组分分析,同源四倍体的油酸和亚油酸含量分别为51.63%和34.03%,比二倍体油酸含量增加22.24%,亚油酸含量降低25.88%。授粉后第0d-25d籽粒发育过程观察确定,二倍体油酸与亚油酸的含量的变化为先增后降,同源四倍体油酸含量的变化为先降后升,亚油酸含量的变化为逐步上升。同源四倍体油酸含量高峰出现较二倍体晚,可能与籽粒发育中后期油脂合成或调控过程差异有关。在籽粒发育起始（0d）,二倍体脂肪酸组分只有棕榈酸,同源四倍体中棕榈酸含量为69.75%、硬脂酸含量为30.26%。推测在籽粒发育初期,同源四倍体和二倍体在棕榈酸和硬脂酸等饱和脂肪酸合成调控方面有差异;在籽粒发育中后期,在油酸和亚油酸合成或调控过程差异显著。5.芝麻二倍体YZ11和同源四倍体DYZ11授粉后第0 d-25 d 6个关键时期籽粒转录组测序和比较分析。获得数据231.25 Gb。确定表达差异Unique基因5881个（Adjust p＜0.01）。差异基因主要涉及脂肪酸合成、光合作用、生物固氮、糖元代谢等类型。KEGG分析确定,在同源四倍体DYZ11和二倍体YZ11籽粒发育中,发现与油脂形成相关的差异表达基因74个,分别包含油脂合成（脂肪酸合成与延伸、三油甘脂合成）相关基因58个、油脂转运相关基因4个和脂肪酸脱氢相关基因12个。其中,C＿2＿5.527（乙酰辅酶A羧化酶羧基转移酶亚基α）在二倍体第20 d籽粒中的表达量显著高于四倍体;C＿2＿10.525和C 37.42（脂酰-ACP脱氢酶,FAB 2）同源基因在DYZ11中均呈上升表达趋势。推测上述脂肪酸合成、油脂转运、脂肪酸脱氢等途径相关DEG基因的差异表达与同源四倍体油脂含量下降以及脂肪酸组分显著变化密切相关。