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基因重复为生物进化提供了丰富的原材料。MADS-box基因在被子植物的进化过程中经历了多次基因重复事件，直接或者间接导致了花的起源和演化。我们所关注的A类MADS-box基因(在本文中简称A类基因)在基因重复事件发生以后功能分化十分明显，是研究重复基因进化命运的良好素材。euAP1型A类基因又由于在十字花科起源之前发生了一次基因重复事件而形成了AP1和CAL两个分支，并且两者在进化速率和功能上都存在显著差异，为我们追踪AP1和CAL的进化历史和功能分化提供了便利。本文从两个不同的层面分别对被子植物中A类基因的进化和十字花科中的AP1/CAL这一对重复基因的分化进行了研究。
通过对A类基因进化的研究，我们取得如下结果：
1．被子植物中A类基因的系统发育分析。我们从5种基部真双子叶植物中共得到9条FUL-like型MADS-box基因，并从公共数据库中扩大A类基因的取样，对被子植物中A类基因的进化历史进行了研究。结果表明：A类基因的系统发育关系基本反映了被子植物物种之间的关系；A类基因在黄杨科起源之后，核心真双子叶植物起源之前发生了两次基因重复事件，导致核心真双子叶植物中有euAP1、euFUL和AGL79三种类型的A类基因，而除核心真双子叶植物之外的其它类群中只有FUL-like型A类基因。
2．A类基因表达模式的进化。RT-PCR的研究结果表明，黄杨中3个A类基因不仅在花中表达，还在叶中表达。对表达模式的祖先状态的重建表明A类基因的祖先既在花中表达也在营养器官中表达，核心真双子叶植物中euFUL型(而非euAP1型或AGL79型)基因的表达模式与祖先状态更相似。
3．A类蛋白与其它MADS-box蛋白相互作用式样的进化。酵母双杂交的实验结果表明顶花板凳果的两个A类蛋白既具有形成同源二聚体的能力，又具有与A类、C类、E类和SOC1类蛋白形成异源二聚体的能力。蛋白之间相互作用能力的祖先状态重建表明：A类蛋白之间以及A类与D类蛋白之间相互作用的能力在被子植物进化过程中逐渐丢失；A类蛋白一般不能与AP3、PI类蛋白相互作用；A类蛋白与SEP1类和SEP3类蛋白一直能够相互作用；A类蛋白形成同源二聚体的能力及其与C类蛋白之间形成异源二聚体的能力不够稳定；核心真双子叶植物中的euAP1、euFUL和AGL79型蛋白在相互作用模式上没有明显差别，很可能表明这三种类型的A类蛋白之间的功能分化更大程度上是由于表达模式的差异造成的，而蛋白之间相互作用的差异贡献较小。
通过对十字花科中的AP1/CAL基因分子进化的研究，我们得到如下结果：
1．基因数目和序列比较。我们从番木瓜和旱金莲中共得到了2个euAP1型MADS-box基因，从十字花科的11个物种中共得到了10个AP1型和11个CAL型MADS-box基因。序列比对的结果表明AP1型基因比较保守，而CAL基因变异较大。
2．系统发育分析。十字花科中euAP1型基因分为明显的两大支，分别为AP1类和CAL类。近缘科植物中的euAP1型基因均位于系统发育树的基部，表明AP1/CAL这对重复基因是通过发生在十字花科起源之前的基因重复事件产生的。
3．分子进化分析。AP1和CAL在GC含量上没有明显差别；二者的有效密码子数目分别为48.2和57.9，与两者的表达水平吻合。AP1和CAL在进化速率上存在显著差异，在进化中所受到的选择约束也明显不同，后者的ω值约为前者的3倍。基于分支-位点模型的分子进化分析发现CAL蛋白在K3区的第155号和第179号位点可能受到了正选择的作用。
4．功能分化研究。通过定点突变，我们将CAL中受到正选择的位点与AP1中相应位点的氨基酸进行交互突变，并利用酵母双杂交的方法对突变前后的AP1和CAL与其他6个MADS-box蛋白之间的相互作用能力进行了比较。发现：AP1在这两个位点突变以后，自激活能力明显增强，其中第177号位点由Lys突变为Asn以后的增强最为明显，为野生型的4倍；突变位点只影响AP1和SEP3之间的相互作用，但对AP1与其它蛋白之间的相互作用影响不大，这表明K3区对于AP1和SEP3蛋白间相互作用十分重要；CAL第155号位点从His突变为Glu以后，严重影响了其与SOC1、SVP和SEP3之间的相互作用，但其与SEP4之间的相互作用能力明显增强；CAL第179号位点从Asn突变为Lys以后，其与SEP3之间的相互作用能力显著降低。以上结果表明，通过分子进化分析鉴定出的正选择位点的确与AP1与CAL的功能分化有关。