植物从水生到陆生的演化是植物进化史上最为重大的历史事件。根据古生物学证据,目前最早的陆生植物化石资料存在于志留纪晚期和泥盆纪时期的沉积岩中,其在形态上与现有的苔类植物相似。一系列的分子系统学研究也支持苔类植物是现有陆生植物中最早的进化分枝,因而苔类植物很可能保留着最为完整的陆生植物祖先的形态和基因信息,是研究陆生植物起源的切入点和理想的实验材料。从形态学角度,在细胞水平上,苔类植物区别于其他陆生植物最主要的特征是具有一个高折射率的细胞器——油体。油体是一种被单位膜包被的细胞器,内含有嗜锇的小体和蛋白质基质。油体的起源历来是其研究的焦点,但至今未有定论。由于很难从苔类植物的细胞中提取纯化得到完整的油体,因而鲜有对其功能上的报道。油体的研究目前还停留在形态学水平,远远落后于对叶绿体、线粒体和内质网等其他细胞器的研究。人们通常认为油体是苔类植物所特有的细胞器,且其他植物当中不含有可与之类比的结构。本研究首次从苔类植物孢子的组织培养材料入手,观察了在上海羽苔(Plagiochila shangaica Steph.)孢子萌发的各个阶段中油体的发育过程。发现这一过程的主线是细胞质中,自由的脂滴逐步被离散的小泡降解和内吞的过程,最终形成为双层膜包裹的复合体。脂滴的这种行为在同样是单倍体的种子植物花粉管萌发,脂滴解体的过程中找到。通过进一步对油体和脂滴形态、发育和动力学行为的比较分析,本文提出了油体并非为苔类植物所特有的假说,油体和脂滴可能是一种亚细胞结构在不同的生理状态下的两种表现。脂滴表面特异性蛋白Oleosin的编码基因,能防止脂滴解体和相互间融合。本文A)通过BLAST在地钱(Marchantia polymorpha L.)基因组中找到了Oleosin的编码位点,进而从分子生物学的角度对上述“油体并非为苔类植物特有”的推论给以支持；B)进而结合分子克隆的结果,获得了地钱Oleosin编码序列；C)并运用了96个Oleosin的DNA编码序列和146个氨基酸序列,涉及29种植物,几乎涵盖陆生植物主要的分枝类群,构建了Oleosin在陆生植物中的系统进化模型；D)利用氨基酸序列结构,系统进化关系,表达位点和免疫学特征等方面的证据,将M-oleosins从之前的两种Oleosin类型中独立出来,并首次命名；E)分析了内含子的插入位点在不同类型Oleosin中的规律,在L-型和M-型的Oleosin基因中,插入位点在中心编码区之后,即3’-末端,而在H-oleosin中,则位于5’-末端；F)在研究中还纠正了之前文献中对Coffea canephora_OLE05类型划分上的错误。联苄类化合物(bis(bibenzyl)s)几乎为苔类植物所特有,且很可能是油体内含的储藏物质。细胞色素P450s(P450s)催化其生物合成途径中的关键步骤；同时,P450s也是植物界最大的酶基因家族,在植物从水生到陆生的演化过程中发挥着重要的作用。本研究A)在陆生植物最早的分枝类群,苔类植物地钱现有的基因组中找到了66个predicted Marchantia P450s片段,分属于三个单基因家族簇(51、74、710簇)和四个多基因家族簇(71、72、85和86簇)；B)研究比较了莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii P.A. Dang.,藻类)、地钱(苔类)、小立碗藓(Physcomitrella patens (Hedw.) Bruch&Schimp.,藓类)、江南卷柏(Selaginella moellendorffii Hieron.,石松类(蕨类))、水稻(Oryza sativa L.,单子叶植物)和拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.,双子叶植物)中P450s的分布,并以此构建了P450s、最古老的51簇和四个多基因家族簇在绿色植物中的系统进化历程；C)从系统进化的角度将莱茵衣藻的四个特有P450s家族CYP737、738、739和740从85簇中移出,从而确定了D)单基因家族74簇,以及所有的多基因家族簇均在植物从水生到陆生的演化过程中起源,并在之后的陆生植物进化中保守存在；E)进而根据系统进化的关系,将24个江南卷柏特有的家族归类到具体的簇当中；F)且找到了一系列历史上在P450s命名上不符合其命名法规的例子,对它们进行了序列相似度和系统进化关系的分析。全文以油体为研究对象,从其形态发育和相关功能基因系统进化这些方面对其展开了探讨。提出了油体并非苔类植物特有的假说,并给出了一系列发育学和基因进化方面的证据加以支持。分析了从水生到陆生的演化过程中,植物在适应陆地生境过程中P450s在孢子壁的形成、植物器官生长、防紫外辐射和化学防御上所发挥的重要作用。