旁系同源基因是由于在进化的特定时间点发生基因复制而具有两个或更多拷贝的基因。鉴定旁系同源基因有助于理解基因复制过程中的系统发育关系,并探索基因组的进化机制。一些研究表明进化过程中旁系同源基因的表达和功能会出现差异。但是目前对旁系同源基因进化过程中的差异表达模式及转录调控网络研究相对较少。为了揭示旁系同源基因在进化过程中表达差异性和转录调控机制,本研究分别从植物和动物两个物系进行研究,植物选择具有代表性的茶树作为研究对象,动物选择癌症病人的基因为研究对象。大量研究表明植物在进化过程中经历过多次全基因组重复事件,而全基因组重复可以导致产生旁系同源基因。重复基因赋予的调节功能冗余可以促进茶树适应环境变化。但生长环境使它们容易受不同胁迫的影响。首先,本研究利用转录组学和基因组学,对茶树在干旱、高温和虫害胁迫下的转录组进行测序和分析。在14个与茶树进化紧密的基因组中鉴定出4111个差异表达的旁系同源基因,其中1075个在三个胁迫中共存。然后,构建了差异表达的旁系同源基因和转录因子的共表达网络,鉴定出儿茶素生物合成的基因与三种胁迫特有转录因子有关。这些结论表明在干旱和害虫胁迫的后期反应中起重要作用的基因主要在高温的早期反应中起作用。此外,许多报告已证实,旁源同源基因和转录因子的异常表达与癌症密切相关。因此,本文系统地研究了1870对旁系同源基因和1577个转录因子在癌症中的表达模式,并在十种癌症类型中分析了其与TNM分期信息的内在关联性。研究表明:（1）78.96%的旁系同源基因倾向于在不同类型的癌症中显示差异表达,但21.04%的旁系同源基因在相同的癌症系统中显示相似的表达;（2）在10种癌症类型中,>50%差异表达的转录因子对倾向于表现出正表达相关性;（3）旁系同源基因和转录因子的下调模式与肺腺癌（LUAD）和肺鳞癌（LUSC）的M和N发育阶段密切相关;（4）我们确定了LUAD的关键转录因子基因（CDX1和CDX2）和LUSC的两个关键转录因子基因（ZNF85和ZNF724）。最后,LUAD和LUSC的关键转录因子和lnc RNA的共表达网络表明,低表达可能促进碳水化合物的结合和氧化还原酶的活性。本文通过对动植物两个物系的研究,揭示了旁系同源基因在不同胁迫下对茶叶中代谢产物的调控作用。此外,已鉴定的关键转录因子（旁系同源基因）和共表达的lnc RNA提供筛选潜在的预后生物标记物,有助于理解旁系同源基因在癌症发病机理中的作用。