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蕨类植物是地球上分布广泛、起源古老的维管植物,它演化发展出单倍体世代和二倍体世代完全分开的独特生命周期,是陆生植物一个重要的进化分枝。蕨类植物在药用、食用、工业、观赏绿化等方面均有应用。目前,蕨类植物的研究主要集中植物分类、系统演化、资源收集与评价和遗传多样性分析等方面,DNA C-值测定、基因组数据、转录组测序及数据分析等还较少,在分子标记开发、基因克隆及分子系统进化等研究领域还相对滞后。本文选取原始薄囊蕨亚纲的紫萁(Osmunda japonica)和薄囊蕨亚纲的姬蕨(Hypolepis punctate)两种蕨类植物,在系统优化紫萁流式细胞术方法基础上测定了两者C值；并采用Illumina高通量测序技术对紫萁和姬蕨孢子体叶进行转录组测序及分析,首次建立了紫萁和姬蕨的转录组数据库。主要研究结果如下：1.分别以紫萁新鲜和干燥叶片为材料,采用Otto和GPB两种细胞核提取液,系统优化和探讨了流式细胞术测定紫萁C值大小的方法及条件,并在此基础上对姬蕨进行C值测定。结果表明：流式细胞术测定紫萁的最优方法为以干燥的幼嫩叶片为材料,选用水稻为内标植物,Otto两步法在低温提取、1.0×103g离心力下离心5min,PI(碘化丙啶)和RNase浓度为20 ug/mL时能得到高质量的细胞核悬液,且细胞核散点图清晰集中,碎片少,可以精确取门分析,CV值较小,最终首次测定紫萁的C值为8.56pg。在紫萁C值优化测定体系的基础上,选取姬蕨新鲜叶片为提取材料,方法条件与紫萁相同,得到比较完整的细胞核悬液且样品细胞核散点图集中,易于取门分析,CV值较小,姬蕨的C值为2.99pg。2.样品经过RNA提取、制备cDNA文库、Illumina测序、去掉低质量序列和Trinity从头拼接组装等步骤后,紫萁最终获得44348条平均长度为864bp的Unigenes,N50长度为1687bp。姬蕨共获得了44542条平均长度为715bp的Unigenes,N50长度为1216bp。检测表明测序数据组装的质量和长度满足转录组分析的基本要求。3.将测序获得的Unigenes与公共数据库(NR、NT、KO、SwissProt、Pfam、 GO、KOG)进行比对注释,紫萁有21225(47.86%)条基因序列获得注释。姬蕨有24285(54.52%)条基因序列获得注释。通过KOG数据库的比对,紫萁和姬蕨都被分到26个不同的功能组中,紫萁参与一般功能预测(1457条),翻译后修饰、蛋白质翻转、伴侣(1028条),信号转导(693条)的基因较多。姬蕨涉及一般功能预测(1522条),翻译后修饰、蛋白质翻转、伴侣(1116条),信号转导(849条)的基因同样较多,两者被注释到的功能基因在各功能小组的分布情况基本一致。对紫萁和姬蕨umgenes进行GO和KEGG Pathway分析,紫萁和姬蕨分别得到48个和47个不同的功能分类,分别参与242和244个不同的代谢路径。通过Blast比对和ESTScan软件对紫萁和姬蕨基因进行CDS预测,紫萁获得42503条CDS；姬蕨共得到42756条CDS。对两种方式得到的CDS的长度分布进行了统计发现,通过ESTScan软件预测获得CDS长度普遍小于Blast比对得到的CDS长度。紫萁和姬蕨转录组数据库的建立,将为进一步研究基因组成及功能研究奠定了基础。4.通过SSR分析,紫萁的7470个Unigenes共检测到9639个SSR位点,SSR分布类型较多的是单核苷酸重复、二核苷酸重复和三核苷酸重复达总标记的96.72%,剩余四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸只占3.27%；姬蕨的6803个Unigenes共检测到8626个SSR位点,其中二核苷酸重复最多,可达总标记的75.74%,剩余单核苷酸重复和三至六核苷酸重复共占总标记的24.26%。SSR位点检测分析将为紫萁和姬蕨遗传多样性分析、构建遗传连锁图谱和分子育种等后续研究奠定基础。5.对紫萁和姬蕨进行黄酮类化合物合成相关基因代谢路径进行了分析,结果表明：紫萁分别有182条、92条基因注释到苯丙烷合成途径、黄酮类合成路径,共涉及26种相关基因；姬蕨有108条、48条基因分别注释到苯丙烷代谢途径、黄酮类合成路径,共涉及22种相关基因。紫萁分别有8条、5条、15条、7条、1条基因注释到PAL(苯丙氨酸解氨酶,Phenylalanine ammonia-lyase)、4CL (4-香豆酰辅酶A合成酶,4-Coumarate-CoA-ligase)、CYP73A (反肉桂酸-4-单氧酶,Trans-cinnamate 4-monooxygenase)、CHS(查尔酮合酶,Chalcone synthase)和CHI(查尔酮异构酶,Chalcone isomerase)、姬蕨分别有11条、5条、9条、6条、1条基因注释到PAL、4CL、CYP73A、CHS和CHI。黄酮类化合物合成相关基因的发掘,将为揭示紫萁、姬蕨黄酮类次生代谢产物的合成途径及其关键基因的克隆和分子进化等奠定基础。