MADS-box基因家族在真核生物中分布广泛,编码参与植物多个发育过程的转录因子,在花器官发育、果实发育和成熟等方面发挥着重要的作用。MADS-box家族基因的N末端包含一个高度保守DNA结合域,由五十六到六十个氨基酸组成,可以识别并结合DNA上的CAr G区域,激活下游基因。尽管有一些关于Musa acuminata（Ma）和Musa balbisiana（Mb）MADS-box基因家族的研究,但在多个香蕉亚种基因组测序完成后,仍然需要对所有已测序二倍体野生香蕉的MADS-box基因家族进行鉴定以及全面的表达谱分析,探究MADS-box基因在花器官和果实发育中的作用。为了深入研究二倍体香蕉的MADS-box基因家族,我们对已测序的七个二倍体香蕉MAD-box基因家族进行了鉴定并分类,分析了香蕉MADS-box基因扩张机制及保留情况和基因扩张后所受的选择压力。此外,本研究分析了MADS-box基因在香蕉花、果实发育、叶和根中的表达模式,初步探究了MADS-box基因在花、果实发育、叶和根中潜在的功能分化情况。主要结果如下:1.本研究在七个二倍体香蕉基因组中共鉴定出363条MADS-box基因序列,以已有无油樟MADS-box基因家族分类信息,将MADS-box基因分为I型和II型,II型分为MIKC*和MIKCC两类,共21个亚家族。几种野生香蕉在MIKC*有相似的拷贝数,在MIKCC型中则存在大量扩张,其中AGL15和TM8亚家族中不含单子叶植物基因。AP1、TM8、SEP、AG等分支中基因拷贝数在香蕉中明显扩增。对Musa balbisiana（Mb）和Musa schizocarpa（Ms）基因组进行了共线性分析,由共线性图可知串联重复并不是引起MADS-box基因扩张的主要原因。通过分析不同分支的MADS-box基因的ks值和系统发育树的拓扑结构,发现主要是由于香蕉发生了三次全基因组加倍事件并且保留了多个拷贝,导致了香蕉中MADS-box基因的大量扩张。为了研究MADS-box基因在香蕉中大量扩张后潜在的功能分化情况,本研究使用了三种模型以水稻和高粱作为背景枝对香蕉基因进行了选择压力分析,结果表明FUL1-like、AGL234、AGL6、SVP等几个亚家族中的基因存在正选择,这些亚家族序列上的一些保守结构域发生改变,引起基因功能变化。2.为了探究MADS-box基因在香蕉各组织中及在胁迫条件下的表达调控情况,本研究对Ma和Mb的果实、叶、根中的表达数据进行了可视化分析。AP3和BS基因在花发育期间特异性表达,AP1基因、SEP基因、AGL6基因和AG基因在花和果实发育成熟过程中特异表达,推测为花器官身份决定基因,并且参与果实成熟过程。FLC、SOC1和SVP基因在香蕉不同组织中广泛表达,表明这些亚家族的几个基因参与了香蕉发育的不同方面。在胁迫条件下,Ma中共48个基因在胁迫处理后显示出转录变化,而Mb中有21个,表明香蕉通过调节MADS-box基因在胁迫条件下的表达从而调控和胁迫反应有关的通路,增强了香蕉的非生物耐受性。3.本研究综合分析Ma MADSes和Mb MADSes基因在香蕉中的表达模式,发现AG和SEP亚家族基因参与花器官发育,如Ma07＿t25120、Mb＿05＿t18260等基因均在开花期间高表达。SEP亚家族基因参与了果实成熟过程,Ma11＿t17960、Mb＿11＿t17280等基因在果实采摘后表达上调。因此上述基因可以作为后续花器官改造靶基因,其中Ma11＿t17960、Mb＿11＿t17280基因可以作为调节果实衰老的靶基因。由于受到不同的选择作用,Ma和Mb中参与抗逆过程的MADS-box基因并不相同,在Mb中参与抗胁迫过程的主要是SVP基因,而在Ma中主要是FLC基因,可通过基因操作手段将其整合到三倍体香蕉基因组上,提高其抗胁迫能力。上述研究综合利用生物信息学和系统发育学的方法对二倍体香蕉MADS-box基因进行了全面和系统的分析,探究了三次全基因组加倍事件后不同亚家族中的基因丢失和保留情况,这是造成AP1、TM8、SEP、AG等亚家族基因拷贝数明显多于其他亚家族的主要原因。分析了因受到环境选择的作用,FUL1-like、AGL234、AGL6、SVP等亚家族中基因保守结构域的变化,这可能引起其功能的分化。探究了在花发育、果实成熟和胁迫条件下发挥主要功能的MADS-box基因,Ma07＿t25120和Mb＿05＿t18260可作为花器官改造的靶基因,Ma11＿t17960、Mb＿11＿t17280基因可以作为调节果实衰老的靶基因,FLC和SVP等亚家族基因分别在Ma和Mb的抗逆过程中发挥了重要作用,可作为提升香蕉植株抗逆能力的靶基因,为在基因水平上对香蕉品种进行改良提供了参考。