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随着生态学研究的深入和基因组学的发展，进化生态学和进化基因组学成为了进化生物学关注和研究的热点。本论文中，我们选取了草本和木本两个类别的代表性模式植物:拟南芥和杨树为研究对象，聚焦于拟南芥中的MIR824基因和杨树中的SET结构域基因超家族。本论文分别从宏观层面即进化生态学和微观层面——全基因组水平进行综合分析，探讨了拟南芥中MIR824基因的进化生态学问题和杨树中SET结构域基因超家族的进化过程。通过这两个涵盖宏观和微观领域的研究案例，拟对模式植物的进化生物学进行更深入的了解和研究，为非模式植物的进化研究奠定基础。同时，通过这两个案例的研究，为进化生物学两个重要分支领域:进化生态学和进化基因组学的深入研究提供一定的知识储备。
1、拟南芥中MIR824基因的进化生态学研究
在动植物中，小RNA在转录后水平扮演了极为重要的基因调节作用。成熟的小RNA主要是由长臂的小RNA前体加工得来。目前已经发现，小RNA824前体的编码基因MIR824在拟南芥(Arabidospsisthaliana)自然群体中存在着多态性现象，且其等位基因以相同的频率分布于拟南芥自然群体中。但是维持MIR824等位基因以等频率分布于拟南芥自然群体中的原因和机制尚未清楚。目前，温室实验已经验证了含有不同MIR824等位基因的拟南芥植株具有种子休眠、开花时间、气孔高级结构的发育特征、失水效率等表型的差异。基因序列数据也表明，MIR824等位基因偏离中性选择。因此，我们推测:MIR824等位基因以等频率分布于拟南芥自然群体中这一现象可能由平衡选择所致。为了验证该假说，我们通过种植野生型和两个含MIR824基因的近等基因系，并设计了连续多代田间试验。我们记录了这些植物的发芽和开花时间以及每株植物的最终fitness(种子的数目)，随后进行了详尽的生物统计分析。分析结果表明:在自然条件下，含有不同MIR824等位基因的拟南芥植株表现出了与温室实验结果一致的休眠性和开花时间的差别，即含C24型MIR824的拟南芥植株，其发芽率高于含Col型MIR824的植株。含C24型MIR824的拟南芥植株，其开花时间早于含Col型MIR824的植株，只是此种差异只在某些特殊处理或特殊环境中才表现出来。我们在研究MIR824的适合度(fitness)时发现:就当代适合度而言，含有不同MIR824等位基因的植株其当代适合度有差异，且会随着季节的变化而变化。这些结果表明这两个不同的MIR824等位基因会导致自然群体的表型差异和适合度差异，符合自然选择的特征。就绝对适合度而言，含有两个MIR824等位基因的个体其绝对适合度没有显著差异，符合平衡选择的特征。且由于其当代适合度随着季节的变化而变化，符合平衡选择中的可变选择特征。因此，我们得出结论:即MIR824在拟南芥自然群体中的多态性是由平衡选择所致，而且很大可能是平衡选择中的可变选择机制所致。
2、杨树中SET结构域基因超家族的进化研究
SET结构域基因编码的蛋白叫组蛋白赖氨酸甲基转移酶，此酶能修饰染色体结构，调节真核生物的基因转录。SET结构域蛋白含有保守的SET结构域，此结构域的命名主要源于果蝇中的三个蛋白质，分别是基因产物抑制多样性基因(Su(var)3-9)(Suv)，基因产物增强多样性基因[E(z)]和三胸节类蛋白基因(Trx)。SET结构域基因对植物的生长发育具有重要的调节作用。杨树是研究木本植物独特发育和生理过程的最适模式植物，是世界上最具经济价值的森林资源和重要生态树种之一。组蛋白修饰在杨树的发育和生殖过程中具有的作用和在其他植物中同等重要。SET结构域蛋白基因超家族作为组蛋白甲基化的主要成员，可能也对杨树的发育和生殖过程有着极其关键的作用。此外，杨树在其进化过程中经历了全基因组重复事件或者染色体重组事件。因此，研究SET结构域基因家族在杨树这种木本模式植物中如何进化极有意义。在本研究中，我们确认了108个杨树和拟南芥的SET结构域基因。根据其系统发育关系和基因结构特征，我们把该家族成员分成六个亚家族，并确认了杨树的19对SET结构域基因重复对。通过对杨树中SET结构域基因在染色体上的定位分析和核苷酸同义替代率(Ks)分布分析，我们发现:大规模的片段重复事件可能是导致SET结构域基因家族在杨树中扩张的主要原因。同时，我们还对这19对重复基因对的基因结构和蛋白质结构域组成进行了分析，发现重复基因对的3和5末端，以及其蛋白质的氨基端和羧基端存在着序列结构差异。我们还对杨树的SET结构域基因的表达谱进行分析，表明绝大多数的SET结构域基因在杨树中都表达，且在幼叶中表达最高。另外通过分析19对SET结构域重复基因对的表达谱，我们发现大多数重复基因对的表达模式呈现了两种类型:(1)互补型，即其中一个拷贝在一些组织中的表达明显升高，另一个却在这些组织中明显降低;(2)消长型，即两个拷贝的表达量差别很大，一个表达量在所有组织中相当高，而另一个却相当低。我们还计算了这19对重复基因对的核苷酸非同义替换率和同义替换率之间的比值（Ka/Ks），发现所有的重复基因对的Ka/Ks值都小于1，这说明了这19对基因受到了净化选择。综上所述，我们可以得出结论:杨树中所有的SET结构域重复基因对主要起源于最近的全基因组重复事件，重复的SET结构域基因在基因结构、结构域组成以及表达谱等方面都有差异。我们的研究可能为研究表观遗传调控基因家族和染色体结构调控的进化提供了一个很好的视角。