荷花(Nelumbo nucifera Gaertn.)，真双子叶植物分支(eudicots)山龙眼目(Proteales)莲科(Nelumbonaceae)莲属(Nelumbo)多年生水生草本植物，是一种古老的被子植物。荷花是我国传统名花之一，在我国分布极为广泛，栽培历史悠久，至今已有800个以上观赏荷花品种。荷花也是世界著名观赏花卉和宗教圣花，全世界荷花品种已经将近2000个。“重瓣化”是观赏荷花的一个演变方向，重瓣品种与单瓣品种相比，具有更高的观赏价值，更适合切花应用。荷花“重瓣化”的机理的研究，将有助于将来的花型定向育种，培育更加优良的重瓣荷花品种。本文选用5种花型荷花:单瓣、重瓣、全重瓣、重台和千瓣型，分别以‘单洒锦’（N.nucifera‘Dan Sajin’，单瓣）、‘大洒锦’（N.nucifera‘Da Sajin’，重瓣）、‘中山红台’（N.nucifera‘Zhongshan Hongtai’，重台）、‘至尊千瓣’(N.nucifera‘Zhizun Qianban’，全重瓣)、‘千瓣莲’（N.nucifera‘Qianban Lian’，千瓣）为代表，采用石蜡切片、扫描电镜等方法，比较观察了它们的花部形态及花芽发育过程，以探明重瓣化过程中，花部形态的演化及分化发育特征;对这五个品种还进行了染色体制片，观察了它们的染色体数目，以探明荷花“重瓣化”与染色体倍性之间的联系。此外，选用‘洪湖红莲’（N.nucifera‘Honghu Honglian’，单瓣）、‘唐招提寺莲’（N.nucifera‘Tangzhaotisi Lian’，重瓣）、‘千瓣莲’(N.nucifera‘Qianban Lian’，千瓣)的花蕾混样进行转录组测序，以此为基础进行原位合成基因芯片，建立差异表达谱分析，查找荷花“重瓣化”相关功能基因，初步探讨荷花重瓣化的形成分子机制。主要结果如下:　　(1)利用石蜡切片方法，对荷花五种花型品种的花芽分化进行了观察比较，发现它们的萼片分化期和花瓣分化期发育特点相似，但在雄蕊群与雌蕊群建成的相应阶段，单瓣、重瓣、重台型与全重瓣、千瓣型差异明显。全重瓣品种中有雌雄蕊原基的分化，但后期均转化为花瓣。荷花千瓣型品种不形成雌雄蕊原基，而是形成一个“花瓣增殖中心”（试名），由此不断增生花瓣。研究认为重瓣型荷花品种的“重瓣化”花瓣主要来源于雄蕊的向心式瓣化，其次是雌蕊瓣化，属于雌雄蕊起源。而对于‘千瓣莲’型品种，花瓣的具体来源方式、花托是否直接参与瓣化及其在重瓣化过程中的作用有待于结合分子生物学手段开展进一步研究。　　(2)根据染色体制片观察，荷花五种花型品种染色体数均为2n=16，说明荷花的“重瓣化”同染色体数目或倍性的改变不存在必然的联系。　　(3)取三个荷花品种的花蕾为材料提取RNA，反转录成cDNA，构建cDNA文库，通过454 Titanium测序，我们获得Reads总数为1407753，总长520 Mb;序列拼接后获得46384个Isotigs，总长度28.7Mb和25998个Singlets，分别合并Isotigs与Singlets并进行聚类，最终获得46584个Unigenes;26344个Unigenes可在Genebank查找到相应功能。基于测序序列，我们鉴定了6086个SSRs，并成功开发了3804个SSRs引物，其中双碱基型（1580个）和3碱基型SSR(1175个)个数最多。　　(4)基于转录组测序开发的EST-SSR，我们对7个荷花品种遗传背景进行了聚类分析，发现‘单洒锦’与‘大洒锦’间遗传距离最近，综合形态和分子数据分析推测‘大洒锦’可能由‘单洒锦’重瓣化后变异而来;‘中山红台’与‘至尊千瓣’间遗传背景最近，加之它们的植株和花部性状也十分近似，推测它们之间具有亲缘关系，后者很可能起源于前者。‘千瓣莲’遗传距离最远，相对遗传变异最大。　　(5)根据单瓣、重瓣和千瓣品种的转录组测序及基因芯片结果发现花发育MADS-Box家族中C-class的2个AG基因在单瓣和千瓣品种间表达量差异显著（差异显著值分别是0.0017，0.059），推测其与荷花“重瓣化”相关。目前已经克隆这两个荷花AG基因的cDNA全长，ORF分别为675 bp和678 bp，分别编码224、225个氨基酸;序列相似性比对结果发现两个AG基因同源性达93％。