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表达模式是基因最重要的属性之一。了解基因表达模式在进化中的改变及其分子机制是理解生物发育和进化本质的关键。拟南芥APETALA1(AP1)和CAULIFLOWER（CAL）是一对重复基因。二者都在花分生组织以及发育的萼片和花瓣中表达，但是AP1在花发育晚期的表达量高于CAL。此外，CAL的表达稍早于AP1，并且能够在花发育早期阶段促进AP1的表达。显然，作为一对重复基因，AP1和CAL在表达的时、空、量上发生了明显的分化。已有的研究发现，AP1和CAL在转录因子结合位点的数量和种类上存在明显差异;调控区中不同区段的功能不同;AP1上游调控区-1163bp～-577bp区域对于AP1表达量的维持不可或缺。然而，前期的研究对于AP1上游调控区-1163bp～-577bp区域是如何调控AP1表达量的以及该区域是否决定了AP1和CAL表达模式的分化，仍然不清楚。 为了深入阐明AP1和CAL表达分化的分子机制和进化动态，本研究在前期研究的基础上，重点对AP1和CAL表达量的差异、AP1上游调控区-1163到-577bp区域的功能、关键转录因子结合位点的起源和进化动态，以及AP1和CAL编码区的进化式样等方面进行了详细的研究。主要结果如下: 1)AP1的表达量显著高于CAL的表达量。 2)AP1上游调控区-1163到-577bp区域含有一个CArG box位点。该位点是AP1和CAL表达分化的关键位点。正是由于该位点的存在，AP1既能被自身蛋白调控，又能被CAL所调控，而且使AP1的表达一直维持较高水平，并持续到萼片和花瓣发育的晚期阶段。相比之下，CAL中没有这个位点，不受AP1和自身蛋白的直接调控，因此CAL的表达量明显低于AP1。 3)AP1调控区的CArG box是在拟南芥和琴叶拟南芥的最近共同祖先中通过对祖先中非CArG box的序列修饰获得的。这表明AP1和CAL之间的自调控和交叉调控关系，以及AP1作为A功能基因决定萼片和花瓣的身份等特性都是衍生出来的。 4)AP1和CAL调控区的分化明显是非对称的，可以分为几个阶段。基因重复之后，AP1保留了祖先基因的功能，而CAL经历了一定程度的退化，丢失了至少3个转录因子结合位点。之后，当AP1和CAL的功能分化使二者在基因组中能保留下来的时候，CAL的表达模式大致保持不变，而AP1则通过获得逐渐获得CArG box及其他转录因子结合位点增强其功能。 5)与调控区的进化模式相似，AP1和CAL编码区的分化也是非对称的。在基因重复事件发生之后，AP1支系在进化过程中有19个位点发生了氨基酸替换，而CAL支系在进化过程中除了外显子化和缺失外，有55个位点发生了氨基酸替换。 总之，本研究中不仅揭示了AP1和CAL表达分化的分子机制和进化动态，探讨了A功能的起源问题，而且对重复基因之间的调控分化和顺式调控元件的进化机制都有了更深入的认识。此外，研究结果也暗示重复基因的表达分化是一个非常复杂的动态过程，不能用简单的经验模型来解释;在系统发育框架下对转录因子结合位点进行比较分析有助于阐明顺式调控元件的进化机制和动态。