植物与传粉者的种间互作对于促进物种多样性和维持生态系统功能有着极为重要的作用。化学通讯（chemical communication）是维系植物-传粉者种间关系最为重要的方式之一,然而这背后的分子机制仍不清楚。植物释放的挥发性有机物（voliate organic compounds,VOCs）是响应传粉者选择压力的重要性状,但对于真正参与传粉者吸引的VOCs,我们的了解仍然较少。因此,鉴定具有传粉者吸引功能的VOCs并揭示调控其合成的分子机制尤为重要。此外,植物VOCs的组成还受拮抗者（如,能够降低植物适合度的植食者和花食者等）影响,但这是否会对共生体系的化学通讯产生作用尚不明确。厘清上述两个问题有助于阐明共生双方如何实现相互适应以及协同进化。榕属植物及其传粉榕小蜂属于强制性传粉共生体系,拥有长达7500万年的协同进化历史。传粉榕小蜂通过少量关键VOCs完成宿主识别,这种特化的化学通讯模式为研究者揭示背后的分子机制提供了极佳的机会。本文选取榕属植物薜荔（Ficus pumila var.pumila）为研究对象。薜荔通过癸醛吸引其专性传粉小蜂,因此本文通过基因组学、转录组学、蛋白质组学和体外功能验证实验等,明确了调节癸醛生物合成的关键途径和基因。随后在信息论框架下,设计了三种不同协同进化情境的模型,以检验传粉者和拮抗者选择压力对于榕属植物及其传粉榕小蜂化学通讯的作用。得到如下结果及结论:1)结合二代、三代测序技术对薜荔进行全基因组测序,通过de novo组装获得了薜荔全基因组信息（315.7 Mb）;采用Hi-C技术,将contigs数据组装至13条假染色体上,进一步提高了基因组的组装质量。薜荔基因组de novo组装的contig N50大小达2.29 Mb;BUSCO质量评估结果显示,薜荔基因组中完整的基因数占总基因数（1440）的94.3%。以上指标均表明薜荔基因组组装质量高。通过蛋白功能注释获得到蛋白编码基因28,187个,注释率达91.9%。综上,本研究组装获得了高质量的薜荔基因组,为后续的组学分析提供了优质数据。基于14个被子植物基因组数据的比较基因组学分析显示,榕属植物的共同祖先有888个基因家族发生显著扩张,1,473个基因家族显著收缩,可能与适应性进化有关。全基因组复制分析未能在薜荔基因组中发现近期的全基因组复制事件,表明多倍化并未在薜荔的适应性进化过程中发挥作用。2)通过固相微萃取（solid-phase microextraction,SPME）和气相色谱-质谱（GCMS）技术比较了单位质量的薜荔苞片与雌花组织的癸醛释放量,确定了苞片是释放癸醛的主要组织。通过转录组和蛋白质组分析,明确了癸醛和壬醛（薜荔释放的排斥薜荔小蜂的化合物）的体内合成通路。该通路包含于已知的脂肪酸合成通路（ko00061）、脂肪酸延长通路（ko00062）以及脂肪酸代谢通路（ko00071和ko00592）中。比较苞片组织接受期与接受前期的蛋白质组数据,鉴定出4个含量存在显著差异的蛋白质与癸醛合成有关。在接受期显著下调的蛋白质为2个长链酰基辅酶A合酶FpumACSL8和FpumACSL10,以及1个脂肪醇脱氢酶FpumADH4;显著上调的蛋白质为1个脂肪醛脱氢酶FpumALDH1。通过构建大肠杆菌（Escherichia coli）原核表达体系,获得4个关键基因的蛋白质产物;进一步的体外酶活性分析表明4个关键基因的蛋白质产物均能催化相应底物,产生目标产物,证实了基因功能。综合上述结果,本研究明确了脂肪酸代谢相关通路是薜荔合成癸醛的重要途径,并在该通路中鉴定了4个参与癸醛体内合成的关键基因。3)通过顺式作用元件预测获得关键基因上游的顺式作用元件基序结构。结合比较转录组分析以及共表达网络分析（weighted correlation network analysis,WGCNA）,筛选出与关键基因位于相同共表达模块,存在差异表达且理论上能够与关键基因结合的转录因子:FpumHD-ZIP1、FpumHD-ZIP2、Fpumb HLH1及Fpumb ZIP1。其中Fpumb HLH1和Fpumb ZIP1通过G-box结合基序与关键基因FpumACSL10和FpumALDH1结合,二者可能抑制了FpumACSL10的表达,而促进了FpumALDH1的表达。FpumHD-ZIP1和FpumHD-ZIP2通过HD-Zip结合基序与关键基因FpumALDH1结合。FpumHD-ZIP1和FpumHD-ZIP2可能分别促进和抑制了FpumALDH1的表达。通过染色质免疫共沉淀-实时定量PCR（ChiP-qPCR）验证转录因子的功能。input%值（0.267～0.652）和富集倍数（fold enrichment）（3.422～18.332）的计算结果表明,4个转录因子均能够与目标基因FpumACSL10和FpumALDH1结合。综合上述研究,4个关键转录因子对癸醛的合成有重要调控作用。4)为探究榕-榕小蜂化学通讯的进化趋势及进化驱动力,本研究收集45种榕属植物接受期VOCs数据（共计244种VOCs）及其传粉者信息。在信息论框架下,通过条件熵（conditional entropy）设置三种不同协同进化情境（Ⅰ-Ⅲ）。三种情境中,传粉者的进化适合度均由植物提供化学信息的确定性决定,而植物的进化适合度存在三种情况:（Ⅰ）通过高确定性化学信息吸引传粉者;（Ⅱ）通过高不确定性化学信息迷惑拮抗者;以及（Ⅲ）两者兼顾。结果表明,受到拮抗者和传粉者双重选择的协同进化情境（情境Ⅲ）产生的模拟结果与实际数据拟合最好。在该情境下,榕属植物与传粉榕小蜂的共生关系趋于特化。通过构建累积的互信息（mutual information）曲线,发现这种特化的共生关系仅通过2种VOCs便可维系。上述结果表明,榕-榕小蜂化学通讯的进化受到双重选择的驱动,并在进化过程中趋于特化。通过上述研究,本文获得了高质量的薜荔基因组,明确了薜荔特异性吸引物癸醛的合成通路与关键基因,筛选并验证了对癸醛合成有重要调控作用的转录因子。进一步的协同进化模拟则证实榕-榕小蜂化学通讯的进化受双重选择的驱动,在这一过程中榕-榕小蜂的化学通讯趋于特化（仅2种VOCs即可维持）,这与目前的实证研究相一致。本研究不仅将植物和传粉者的互惠关系落实至基因水平,还拓展了化学通讯介导下植物-传粉者协同进化问题的研究思路,为探究通过更多信号维持的泛化体系的种间互作机制提供范例。