沙地云杉（Picea mongolia）是我国稀有珍贵的云杉树种,其主根较浅,侧根发达,主干下须根常拱起半裸于地面向四周延伸,能将四周的散细流沙聚拢,同时其具有优良的抗寒、抗旱等特性,成为浑善达克沙地生态系统中的主要物种,构成了独特的沙地森林草原。本论文以沙地云杉六个发育时期（S1-S6）的种子为试验材料,分别从形态学、细胞学和转录组学水平探究沙地云杉种子发育过程中的变化规律,为沙地云杉种子发育关键基因的鉴定、种子性状遗传改良等相关研究提供理论依据。重要研究结果如下:（1）对沙地云杉种子纵径、横径、厚度测定及种子体积和球度的计算,结果表明在S6时期沙地云杉种子纵径、横径达到最大,在S5时期种子厚度、种子体积以及种子球度达到最大,在S1时期各项形态指标最小,沙地云杉种子生长发育大致有四个时期,呈现“缓慢生长—快速生长—缓慢生长—缓慢下降”的趋势;通过对种子鲜重、干重测定及种子千粒重和含水量的计算,结果表明在S6时期沙地云杉种子千粒重达到最大,含水量降到最低,在S1千粒重最小,含水量最高,沙地云杉种子物质积累大致有两个重要时期,呈现“缓慢累积—快速累积”的趋势。（2）对种子色泽进行观察,发现种子颜色随着种子发育由浅入深,由乳白色最终转变为黑褐色,同时,种皮结构也变的致密坚硬起来;通过石蜡切片对种子细胞结构进行观察,随着种子发育,细胞体积增大,细胞之间排列由不规则到整齐,在这个过程中细胞质变浓,染色加深,细胞壁增厚,木质素含量升高。（3）随着沙地云杉种子的发育,种子中MDA含量呈下降的趋势,S1时期的MDA含量均显著高于其他时期;SOD、POD酶活性呈现先升高后下降的趋势,在种子发育初期,SOD、POD酶活性分别在S2时期与S4时期达到最大;沙地云杉中可溶性蛋白含量呈现升高的趋势,S6时期的蛋白质含量达到最大;沙地云杉中可溶性糖含量呈现先下降后升高的趋势,可溶性淀粉呈现先升高后下降的趋势,与糖相反,在S4时期糖含量降到最低,而淀粉则达到最高;沙地云杉中电导率和相对电导率呈现先升高后下降的趋势,S5时期的电导率和相对电导达到最大,然后在S6时期突然降到最低。（4）转录组测序共测得了原始reads为3167.9M,过滤掉测序产生的低质量reads为3094.8M,以|log2Fold Change|＞1,padj＜0.01作为筛选标准,在SDYS4 vs SDYS2、SDYS6 vs SDYS2、SDYS6 vs SDYS4中,分别鉴定出11588、22093、16443个显著表达的差异基因,其中上调表达的差异基因分别有5177、9261、6975个,下调表达的差异基因分别有6411、12832、9468个。以SDYS6vs SDYS2为对比得到691个转录因子基因,这些转录因子共涉及到52个转录因子家族。通过筛选差异表达基因并对其进行功能富集分析,发现植物激素、淀粉和蔗糖以及蛋白质、抗氧化酶和膜脂过氧化物相关的差异表达基因调控了沙地云杉种子的成熟过程。挑选7个与调控种子发育相关的基因进行q RT-PCR实验,结果表明这7个基因的表达模式与转录组测序结果相符,转录组测序结果准确。