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维管系统是植物适应陆生环境所产生的机械组织和疏导组织，在种子植物中具有单一的起源。维管系统由形成层(cambium)、木质部(xylem)和韧皮部(phloem)构成。木质部主要负责由根向茎运输水分和无机盐等物质，韧皮部主要负责长途转运叶肉细胞合成的光合作用产物。维管系统参与了植物茎秆直立生长、物质长途转运和光合产物分配等重要的生物学过程。因此，研究不同类型的维管系统及其发育调控的保守机制有助于将模式植物拟南芥的研究成果转化到其它重要的经济物种中。近年来，比较转录组学技术的发展与应用为非模式植物的研究带来了新的机遇。 在本论文中，我们首先通过物种间的比较转录组研究，鉴定了维管系统发育调控的保守基因。我们选取双子叶草本植物拟南芥、木本植物杨树和单子叶植物水稻作为模式，对它们不同组织器官的转录组进行了比较分析。我们一共鉴定了107组维管系统的保守基因，它们富集表达在三个物种的维管组织中，形成了复杂的共表达网络。维管系统的保守基因参与到9个不同的生物学过程，但目前仅有一半保守基因的功能获得了实验的验证。在维管系统的保守基因中，我们对有一组含有RING结构域的VAR(VACULAR-ASSOCIATED RING DOMAIN)基因进行深入的功能研究。进化分析显示VAR基因仅存在于种子植物中。在拟南芥中，AtVAR1和AtVAR2基因特异地表达在维管组织和茎秆纤维细胞中。凝胶阻滞实验和双荧光素酶报告基因检测发现，调控茎秆纤维细胞发育的关键因子SND1能够直接结合VAR基因启动子上保守的SNBE(secondary wall NAC binding element)元件并启动VAR基因的表达。VAR基因编码含有四个跨膜域的蛋白，主要定位于内质网上。过表达VAR基因能够导致拟南芥髓部的薄壁细胞异位产生木质素，同时伴随着次生细胞壁合成与调控基因的显著上调。抑制AtVAR1基因的表达能够导致花药的药室内壁无法产出加厚的次生细胞壁。以上结果说明植物维管系统的发育过程涉及许多未知功能的保守基因，其中VAR基因可能参与了植物次生细胞壁合成的调控过程。 木材是木本植物通过维管系统的次生生长产生的木质化组织，为人类社会的生产和生活提供必需的原材料。我们利用高通量转录组测序技术研究了木本植物次生维管系统的木材分化过程，从组学角度揭示可变剪接对木材发育的功能影响。利用高通量转录组测序方法，我们对杨树和桉树木材形成过程中的可变剪接事件进行了系统的分析。在木材形成过程中，可变剪接分别影响了两个物种28.3％和20.7％的高表达转录本。其中42％的可变剪接事件可以造成读码框的移码，超过25％的可变剪接事件能够直接影响编码蛋白的结构域。在杨树和桉树中，大约28％发生可变剪接的基因是相互同源的。同时我们在两个物种中鉴定到了71个保守的可变剪接事件。通过对一个保守可变剪接事件的功能研究，我们发现可变剪接能够通过影响编码蛋白的亚细胞定位进而发挥对基因的调控作用。以上结果表明可变剪接在次生维管系统的木材发育过程中发挥了广泛的功能影响。