显花植物的性别系统是丰富多样的。这其中,多数的被子植物都是完全两性,开完整的两性花（带有功能性雌蕊和雄蕊）。除此之外,单性花植物在被子植物中也占有一定比例,可能是演化自它们原始的两性花先祖。在单性花植物中,遗传信息精准调控花器官发育保证种群内性别分化的稳定性。然而不同单性花植物性别决定机制并不相同。单全异株的番木瓜是研究遗传和环境因素介导性别决定的理想材料。它具有三种性别,且经常出现性别反转现象。目前已定位性别决定基因（群）在性染色体的特定区间（性别决定区）内。本文主要通过高通量测序分析不同幼花及相关雌蕊样本的甲基化组和转录组,探究番木瓜性别决定的机制,筛选可能的性别决定因素/性别决定基因。主要研究结果如下:1、全基因组甲基化测序春、夏、冬三季的番木瓜雌雄幼花样品,发现存在稳定的基因组甲基化修饰差异。但这些甲基化修饰差异没有显著地影响到邻近基因的转录表达。转录组测序结果也证实性别差异表达基因与性别特异甲基化修饰的改变无显著相关性。分析表明性别差异表达基因主要富集于植物激素信号传导通路,初步证实番木瓜雌雄性别分化可能与植物激素相关。尽管没有直接的证据支持甲基化差异是影响番木瓜性别的关键因素,但研究也发现番木瓜甲基化组存在一些特征性变化。全基因组范围甲基化变异研究表明雌雄花在逆境下甲基化响应变化趋势不同,雌花相对稳定,而雄花甲基化变异更大。性别决定区情况也类似。同时还发现雄性特异的低甲基化修饰影响成花因子SVP和APETALA1表达可能是雄树早开花的原因。2、抑制雌蕊发育是番木瓜性别分化的重要原因。通过比较两性、雄性、雌性番木瓜花中的正常与败育雌蕊的基因表达谱,筛选差异表达基因。结果表明这些差异基因主要涉及三类生物学过程,包含（1）刺激响应相关,可能会诱发器官异常、激素失衡、转录因子错位表达和细胞异常增殖;（2）生长发育响应相关,可能涉及到雌配子发育;（3）植物激素响应。进一步对差异基因进行代谢途径富集,发现在正常与败育雌蕊样本间存在极明显的激素调控和信号转导差异。其中,生长素传导通路中所有信号基因都存在差异表达现象,说明生长素较其它激素对雌蕊的形态建成和器官发育具有更为重要的作用。预测在败育雌蕊中生长素信号转导异常增强。通过1-N-萘基邻氨甲酰苯甲酸（NPA）弱化生长素极性运输后,可以使番木瓜雄花中败育雌蕊恢复发育。因此可以认为番木瓜中败育雌蕊的出现（抑制雌蕊发育）是生长素稳态被改变的结果。遗传因素和环境因素通过生长素从而影响雌蕊发育。3、在自然演化中,也出现了雄性番木瓜恢复雌蕊发育的现象。两性番木瓜被认为是雄性先祖解除雌蕊抑制效应后出现的。此外,在自然低温条件下雄性番木瓜自身也能短暂性地恢复雌蕊发育,发生性别反转。利用这些遗传材料,比较两性花正常雌蕊、逆转雄花正常雌蕊和正常雄花败育雌蕊样品转录组,发现明显的赤霉素生物合成减少和生长素信号传导减弱现象,与雌蕊抑制的解除相关。进一步检测赤霉素和生长素生物合成途径和信号转导途径关键基因表达水平,证实雌蕊中合成赤霉素不作用于自身,而生长素信号的减弱不是由于生长素合成减少造成,可能是由生长素运输、存储、转化、降解环节的影响造成的。生长素代谢的变化可能与性别决定区中CpXY14有关。选择性剪接分析证实CpXY14存在多种剪接本。CpXY14编码的单脱氢抗坏血酸还原酶（monodehydroascorbate reductase,MDAR）可能具有影响生长素运输、降解的潜力。4、从雄花、两性花中克隆CpXY14,证实多种转录本的存在。分析氨基酸序列发现一些重要位点上存在氨基酸差异。分别构建过表达载体,农杆菌介导转化拟南芥atmdar突变体和番木瓜,获得相应抗性苗。其中拟南芥atmdar突变体转化植株已出现表型变化,表明该基因可能与生长素稳态的改变有关。