基因重复(gene duplication)是新基因起源的最主要途径。新基因在基因组中的保留以及在居群（population）中的固定是演化的基本过程，也是分子演化生物学关注的核心问题之一。然而，具有新功能的新基因以何种速率起源和固定，对此仍知之甚少。　　本论文以拟南芥属（Arab idopsis）作为研究对象，通过基因组比较、系统发育和基因共线性等分析方法，探寻拟南芥（Arabidopsis thaliana）谱系特异的新基因，并对其演化动态过程和生物学功能进行研究。本论文发现，拟南芥的AthAGL64支系基因(AthAGL58、AthAGL59、AthAGL64和 AthAGL85)属于Ⅰ型MADS-box转录因子家族。在拟南芥（Arabidopsis thaliana）和琴叶拟南芥(Arabidopsis lyrata)两个物种分歧之后，祖先基因AthAGL64发生了基因重复事件，导致在拟南芥中通过不同的分子机制先后产生了AthAGL59和AthAGL58两个新基因。组织水平的表达谱分析表明AthAGL64支系基因在拟南芥生殖器官中高水平表达。在拟南芥胚珠发育的过程中，AthAGL58和AthAGL59的表达模式与AthAGL64发生了分化。亚细胞水平的定位分析表明，与AthAGL64特异地定位于细胞核中不同，AthAGL58和AthAGL59不仅定位于细胞核中，还定位于细胞膜、高尔基体、线粒体和质体中。新基因呈现的不同的表达模式及其表达产物的新定位模式，均暗示了新基因可能演化出了新的功能。酵母双杂实验表明，AthAGL59和AthAGL64可以与另一个Ⅰ型MADS-box家族成员AthAGL48互作形成异源二聚体，但AthAGL58失去了这个相互作用，推测在正选择的驱动下，AthAGL58蛋白序列中积累的五个氨基酸替换可能改变了其在蛋白复合体形成时的特异性，导致了该转录因子表现出不同的蛋白相互作用方式。分子演化分析发现，在AthAGL58蛋白的MADS-box功能结构域以及AthAGL59蛋白C端区域均有密集的正选择信号，暗示着正选择可能驱动了新基因的起源和新功能化。通过RNAi技术降低四个AthAGL64支系基因的表达水平，导致拟南芥RNAi植株呈现出生长缺陷和育性降低等表型，表明这些基因在植物发育过程中起着重要作用。本论文还对500多个世界范围分布的拟南芥自然居群中AthAGL58和AthAGL59的分布进行检测，发现在演化过程中这两个串联重复基因的命运发生了分化。AthAGL58在居群中尚未固定，是一个中等频率(～35％)的分离基因（segregating gene）;而AthAGL59已接近固定（频率大于90％）。群体遗传学分析的结果表明新基因在居群中的遗传多态性偏离中性演化模型，很可能经历了正选择的过程。　　本论文为研究年轻基因在起源早期的演化历史提供了一个新的视角，提出了植物中新基因通过改变亚细胞水平定位模式而发生新功能化的新证据，丰富了在自然选择作用的驱动下重复基因被保留并且进一步分化的模式。此外，本研究提出了在基因重复事件发生后，蛋白二聚化特异性不同程度的分化可能是一个显著的选择动力，影响了转录因子的演化;MADS-box多基因家族的不同成员可以通过选择性的蛋白相互作用而得以保留更多的新基因，这个假设有助于解释植物Ⅰ型MADS-box转录因子家族在演化过程中发生的大规模基因重复事件，为进一步深入研究该基因家族的演化历程提供了参考。