瓶尔小草(Ophioglossum vulgatum L.)属于厚囊蕨纲(Eusporangiopsida)中的瓶尔小草科(Ophiolossaceae),在进化地位上是较原始的蕨类植物,也是重要珍稀药用植物。瓶尔小草优势植物体为孢子体,其孢子体形态独特仅由一片营养叶和一个由孢子囊穗特化形成的孢子叶组成,使其成为研究孢子叶、孢子囊发育的模式植物。孢子囊的发育及孢子形成过程是植物无性世代中重要的生物学事件,在种子植物中,花粉的发生已有详细的研究,然而,蕨类植物的孢子叶及孢子发育的调控分子机制研究尚不清楚。本论文采用转录组测序技术对瓶尔小草孢子叶不同发育阶段进行基因功能注释,筛选出瓶尔小草孢子囊及孢子发育相关基因,并对这些基因的功能及调控作用进行分析。本研究为探索瓶尔小草孢子囊及孢子的发育调控机制提供参考依据,对揭示蕨类发育和系统演化也有一定意义。本研究的主要结果如下:利用RNA-seq技术对瓶尔小草转录本从头组装,总共得到36.82 G的raw data reads,经数据过滤处理及质量评估后,得到高质量clean data reads序列403588394条,并将unigenes比对蛋白功能数据库获得功能注释信息,总得到注释137060条unigenes。利用基因表达分析技术对瓶尔小草孢子叶幼芽时期(S期)、孢子叶发育期(D期)及孢子叶成熟时期(M期)进行测序,构建孢子叶不同发育时期基因表达谱c DNA文库。本研究分析采用了FPKM方法,把FDR<0.05和log2|FC|≥1作为衡量标准,共获得6250个差异表达基因(DEGs)。在Svs D、Dvs M、Svs M时期分别筛选出708,3683和1859个差异表达基因。差异表达基因的GO和KEGG功能聚类分析显示在植物激素、质体、脂质、细胞分化及细胞壁有关的基因显著富集,可能在瓶尔小草的孢子叶发育过程中具有重要作用。相对定量方法常用来鉴定基因的表达水平,为了获得组织在不同发育条件下可靠的基因表达数据,需要获得不同时期能够稳定表达的内参基因作为对照。研究基于转录组测序及Normfinder、Bestkeeper和Ge Norm三个分析软件对瓶尔小草8个候选内参基因的稳定程度进行评估。在瓶尔小草孢子叶不同发育时期下,Op UBQ4基因与Op ACT基因可用作基因表达研究的内参基因。依据被子植物中小孢子发生的研究进展,实验从三个方面分析了可能参与孢子叶发育的差异基因,从瓶尔小草孢子叶尖分生组织(S期)中鉴定出7个与细胞分化及绒毡层细胞决定相关的调控基因,从孢子叶发育各时期的差异基因中鉴定出14个与孢子壁形成相关的调控基因,鉴定出5个参与孢子发育有关的转录因子。实验利用q RT-PCR技术对8个在不同时期显著差异的候选基因的表达情况进行分析验证。结果证明,Op BAM、Op SERK、Op CHI、Op MYB基因在孢子叶芽细胞分化及孢子发生时期表达上调,Op LEC、Op PP2C基因在孢子叶和孢子成熟时期表达上调。实验表明,这些基因在孢子叶不同发育时期的表达情况与转录组表达量分析结果相符,可能参与了孢子发生过程。综上所述,本研究为瓶尔小草的孢子叶及孢子发生的分子机制提供了详细的转录组数据信息,并鉴定出26个参与孢子发生的调控基因以及稳定的内参基因,为进一步孢子发生的分子机制研究奠定基础。