番木瓜(CaricapapayaL.)为单全异株(trioecious)植物,具有雌性、雄性及雌雄同花三种性别类型。其中栽培种主要为雌全异株(gynodioecious),具有雌性与雌雄同花;而野生型为雌雄异株种群(dioecism)。性别演化是植物生长发育的重要过程之一,微RNA(mircoRNA)可通过影响植物内源激素合成及信号转导等一系列生理生化过程调控性别决定基因的表达。番木瓜具有演化早期的性染色体,为植物早期阶段性染色体的演化研究提供了理想材料,基因组研究证实栽培种是由野生MSY3种群演化而来。本研究的目的是通过高通量测序技术对番木瓜栽培种SunUp雌雄同花株与野生型MSY3雌性株及雄性株三种性别类型植株进行全基因组分析,以揭示不同性别类型基因在mRNA与miRNA水平的表达变化及功能差异。研究结果发现与番木瓜性别分化相关的重要基因,在品种选育、节约栽培成本等方面具有重要实践意义,主要研究结果如下。1.在mRNA水平通过对栽培种SunUp雌雄同花植株与野生型MSY3雌性株及雄性株进行转录组分析,比较不同性别间基因组转录本表达差异。栽培种SunUp雌雄同花植株与MSY3雌性株的全基因组具有最多的差异表达(1734个);通过对差异表达基因(DEGs)功能分析揭示了大部分基因涉及赤霉素、脱落酸、茉莉酸激素类相关基因,且主要在SunUp雌雄同花植株中上调表达。与此同时,参与脂肪酸延长、植物激素信号转导与光合作用生物过程的DEGs在三种性别植株中具有极显著的转录丰度,尤其参与脂类代谢过程的DEGs在雌性株中特异性高表达,可能与番木瓜雄蕊败育相关。这些结果表明番木瓜的性别分化受到脂类代谢、激素(脱落酸、茉莉酸、赤霉素)及光合作用生物过程相互调控。2.在微RNA水平上,通过对SunUp雌雄同花植株、MSY3的雌性株与雄性株三种性别植株的miRNA测序,进行不同性别类型植株差异表达miRNA鉴定及靶基因预测分析,三种性别中共预测到68个同源保守的miRNA及33个新预测的miRNA,其中保守miRNA大多数属于miR396家族。结果表明miRNA以一种复杂的调控网络调节番木瓜的生长发育及性别分化过程,其中miR156、miR160d、miR396及miR319涉及花器官与花粉发育相关并呈现出在MSY3雄株中特异性高表达,而miR167在SunUp雌雄同花植株中特性异高表达,表明miR396可促进雄性发育。另外,转录因子GRF在定程度上受到miR396的负调控而导致番木瓜雌蕊发育异常。通过对靶基因的功能分析发现,miR395可通过调控植物体活性氧损伤以及参与脂类代谢途径;而miR396调控谷胱甘肽转移酶(GST)对番木瓜植株进行损伤修复而导致内源激素变化引起番木瓜性别的分化。上述基因表达分析的结果表明在mRNA及微RNA水平上,植物激素、脂类代谢途径及光合作用生物过程形成一个复杂的调控网络可能参与番木瓜性别的分化。