热激蛋白(Heat Shock Proteins,HSPs)是生物体遭受胁迫时快速响应的一类分子伴侣蛋白,主要参与新生肽链的折叠、组装和跨膜运输,以及在胁迫条件下稳定蛋白结构、防止蛋白质凝聚、变形和修复受损伤蛋白。HSP70家族是在生物体内分布最广和研究最多的一类热激蛋白,与植物抗逆性具有密切的关系,对其深入研究将有助于揭示植物的抗逆生理过程,从而为在生产上降低逆境对植物的伤害提供重要的实践指导意义。此外,作为植物世代更替的重要环节,花器官发育与环境密切相关,人们对植物HSP70蛋白在花器官发育过程中的功能研究还知之甚少。因此系统深入的研究HSP70蛋白在花器官发育和环境之间的调控机制显得尤为重要。鉴于目前系统分析和研究植物HSP70家族分子进化的报道较少,本研究第一部分主要利用生物信息学的方法和手段,通过收集和整理模式植物拟南芥(双子叶)和水稻(单子叶)中所有HSP70家族成员的基因序列、蛋白结构和染色体定位等信息,对比分析了拟南芥和水稻的HSP70家族在分子进化方面的差异;同时,从转录水平上初步分析和阐明了该家族基因在植物不同组织部位和不同发育时期的表达差异和功能分化。此外,本研究还围绕花药发育的过程,细致分析了HSP70家族基因的表达变化,推测该家族在花药不同时期可能扮演的角色。这方面的研究为全面理解HSP70家族在单双子叶植物中的功能分化、以及探索其参与植物生殖发育过程的功能方面提供重要的科学依据。花朵的正常开裂是决定植株能否正常授粉的重要环节,其中,萼片的开裂是花朵开裂中的重要过程,但目前对萼片如何响应外界环境温度以及如何开裂的机理并不清楚。本研究第二部分,主要通过遗传学的方法,开展HSP70-16蛋白在拟南芥花开裂过程中的功能研究。我们从拟南芥突变体库筛选到花朵萼片不能正常开裂的hsp70-16(TDNA插入)突变体,通过基因结构分析和启动子分析证明HSP70-16基因编码一种受高温诱导合成的热激蛋白。拟南芥中,HSP70-16基因的缺失会导致花朵不能正常开放。萼片开裂异常造成花器官的其他各部分扭曲生长,最终导致雌蕊少量受粉或不能受粉。通过不同温度(16℃,23℃和27℃)处理,发现hsp70-16突变体结实率对于环境温度的响应更为明显。在23℃和27℃时,结实率分别降低28%和64%。进一步通过半薄切片方法对其花器官发育过程进行观察,发现hsp70-16主要表现为萼片开裂异常,最终导致柱头受粉异常。此外遗传互补、分离比和正反交实验,也证明了hsp70-16属于单基因、隐性突变基因控制。生物信息学及qRT-PCR表明该基因的表达具有广谱性,GUS染色实验证实在花器官的发育过程中该基因在萼片中特异表达。通过SEM、TEM、角质蜡质代谢测定及RNAseq等实验,证实HSP70-16通过调控蜡质基因的表达,影响侧生萼片顶端蜡质的合成,从而影响萼片正常开裂。本研究结果为我们初步认知植物HSP70-16如何通过感知外界环境变化对植物体内代谢活动作出相应的调整来缓解胁迫带来的损伤提供一个新的视角。