从分子水平对生物发育机制的研究揭示了生物进化过程中一些关键性状的产生和形体式样(bodyplan)的改变主要基于个体发育模式的改变；生物体内发育调控基因的进化变异以及不同转录调控因子间的互作能够改变发育的基本过程，导致不同个体的异时序发育，结果产生具有明显形态差异的生物类群。因此，比较不同生物类群之间发育调控基因的变异式样，研究生物发育过程和发育系统的进化历史，将有助于阐明形态进化的分子基础和机制。 种子的形成和发育是植物界进化的一个重要事件，也是种子植物区别于其他类群植物的关键特征。本项研究的目的在于：(1)从基因组水平分析种子的发育与哪些基因相关，这其中哪些是种子植物特有的基因；(2)基于对不同类群植物，如藻类植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物全基因组序列的比较分析，探讨了LEC1基因作为种子发育的关键调控因子是否伴随着种子植物的分化而产生，了解LEC1基因的起源和进化历史。 研究结果表明： (1)根据对拟南芥基因表达芯片数据的分析，筛选出629个拟南芥种子特异表达的基因；基因同源性分析的结果显示其中465个基因在江南卷柏和水稻基因组中均有分布，拟南芥和水稻基因组中有而江南卷柏基因组中没有的基因有76个，拟南芥和江南卷柏基因组中有而水稻基因组中没有的基因有4个，其余84个基因只存在于拟南芥基因组中。 (2)在76个拟南芥与水稻共有的基因中，与种子储藏物质相关的基因有19个，与胁迫反应有关的基因13个，LEA(lateembryogenesisabundant)基因7个，转录因子5个，与信号传导有关的基因3个，转移酶基因2个，与蛋白质代谢有关的基因2个，电子载体蛋白基因1个，生长因子基因1个，蛋白激酶基因1个，其它功能未知的基因22个。 (3)LEC1基因虽是调节种子发育的关键转录调控因子，但并非种子植物所特有，在蕨类植物基因组中同样存在LEC1基因同源序列：运用转基因技术将从蕨类植物基因组中克隆得到的LEC1同源序列导入拟南芥lec1突变体，不仅得到了发育正常的胚，而且得到了具有活力的、并能够忍受干燥的种子，从而证实了蕨类植物的LEC1同源序列具有与种子植物LEC1基因相似的调节种子发育的功能。 (4)基因表达实验的结果显示，中华卷柏LEC1-like基因在正常生长条件下不表达，但在经干旱胁迫处理的孢子体中显著表达。因此该基因在蕨类植物基因组中可能参与细胞脱水保护的调控过程。 (5)通过对不同类群植物的全基因组序列进行全面搜索，并进行系统发育分析，揭示了LEC1基因是在进化过程中，伴随着维管植物的产生，由HAP3基因通过重复(duplication)和分化(dLiversification)的途径而产生，并在分子水平上显示了正选择(positiveselection)压力的驱动作用；LEC1随后在蕨类和种子植物基因组中发生了进一步重复和分化，其在蕨类植物发育过程中的生理作用尚有待深入研究，但作为种子发育必需的调控基因其不同拷贝的分化似乎与不同形态种子的形成并无直接联系。 种子的形成和发育，增强了种子植物躲避不良环境和有效传播的能力，赋予种子植物巨大的选择优势。我们的研究结果显示，大多数在种子中特异表达的基因在蕨类植物基因组中已经存在，包括与种子发育密切相关的LEC1基因，其预适应(pre-adaption)意义是显而易见的。目前普遍认为基因招募(geneco-option)在新基因功能和发育程序的进化方面具有重要作用，但直接的证据并不多，尤其在植物基因组中。LEC1基因提供了一个非常明确的发生在植物基因组中的基因招募的范例。LEC1基因起源于蕨类植物的基因组，但并没有导致在蕨类植物生活史中形成种子，随着种子植物的起源和分化，该基因被招募至一个新的基因调控网络中，并在胚发育成熟时启动表达程序，暂时终止胚的进一步生长，积累营养物质及与脱水保护有关的蛋白，导致种子的形成，在一定程度上影响和促进了自然界不同植物类群的分化，因而可视为影响植物进化-发育(Evo-Devo)过程的关键调控因子(mastergene)。