甘蓝型油菜中，与拟南芥同源的基因BnaGA1功能尚待揭示。本研究对该基因进行了系统进化和表达模式分析，通过CRISPR/Cas9技术创建BnaGA1基因敲除突变体，分析突变体的转录和表型。结果表明，在甘蓝型油菜Westar中GA1有3个同源拷贝，其中BnaA09.GA1和BnaC09.GA1基因结构与表达模式相似，在除根以外的组织中均有一定的表达量，而BnaA03.GA1在所有的组织中几乎不表达。单突变体bnaga1c09的表型与野生型无明显差异；单突变体bnaga1a09株高明显降低，同时伴有叶色加深、花期延迟等赤霉素缺失的症状；双突变体bnaga1中活性赤霉素GA₃和GA₄的含量显著低于野生型，其表型也较bnaga1a09更明显，且其下胚轴伸长受到抑制，但施加外源赤霉素GA₃可解除抑制。RNA-Seq分析发现，双突变体bnaga1差异基因显著富集角质、次黄蜡质和蜡的生物合成，植物病原互作等代谢通路有明显改变。研究结果可为揭示赤霉素合成路径基因BnaGA1在油菜生长发育过程中的关键作用提供依据。

开发低成本、高效、准确鉴别甘蓝型油菜品种的KASP标记，可为我国油菜品种的研发、保护、生产和管理提供强有力的技术支持。本研究基于前人筛选的203个高多态性SNP位点，利用KASP技术对94份甘蓝型油菜自交系和181份2019-2020年度国家冬油菜参试品种进行基因分型。结果获得了90个高质量的KASP标记，其位点的MAF、PIC、杂合度分别平均为0.20、0.24、0.26。聚类分析和群体结构分析可将181份参试品种分为2个大类群，细分为6个小类群，每个类群含有不同区组的品种。其中25个KASP标记可区分参试的174个非同名品种。本研究开发的一套包含90个位点的KASP标记组合，可用于甘蓝型油菜遗传多样性分析和品种鉴定。

为研究自交亲和性，快速挖掘甘蓝型油菜自交（不）亲和的调控因子，改进拟南芥以及白菜中的花粉体外萌发培养基和培养条件，研究出适于甘蓝型油菜半体外授粉的培养基及最适花粉萌发条件，建立适于甘蓝型油菜的半体外授粉方法。结果表明，在温度为22~23℃，湿度为48%~53%的条件下，半体外授亲和花粉后4 h，可见成束的花粉管，授不亲和花粉几乎没有花粉可以萌发，表明该半体外授粉系统可以用于油菜自交（不）亲和性的研究；在培养基中添加自交（不）亲和关键识别基因BnaSRK和BnaEXO70A1的反义寡核苷酸，半体外授不亲和花粉后4 h，分别有55.7%和27.4%油菜花粉可以粘附并且萌发，表明抑制这两个关键基因的表达可以影响自交（不）亲和；在培养基中添加10 mmol/L乙烯利，半体外授粉结果中约有77.4%油菜花粉可以萌发，表明乙烯可以打破油菜的自交不亲和性。利用该半体外授粉方法，将有利于挖掘和验证与甘蓝型油菜自交（不）亲和性相关的基因。

次生休眠特性是油菜地下种子库长期存在以及自生苗繁衍的重要原因，直接影响油菜的生产安全。为定位油菜种子次生休眠的遗传位点，以106份甘蓝型油菜种质资源作为研究群体，采用油菜90 K芯片对自然群体进行基因分型，共获得29 968个高质量的单核苷酸多态性（SNP）标记，对3年次生休眠表型进行全基因组关联分析，最终共定位到24个与油菜次生休眠显著相关的位点。同时，基于次生休眠特性差异显著的两份材料的转录组数据，进行了加权基因共表达网络分析。结合全基因组关联分析和加权基因共表达网络分析两种策略，共鉴定到52个油菜种子次生休眠候选基因，为加速甘蓝型油菜种子次生休眠的遗传改良提供了资源。

钾是重要的产量和品质元素，鉴定油菜阳离子/质子反向转运体（CPA）基因家族成员，结合钾肥用量田间试验探究油菜叶片钾素高效利用的机制具有重要意义。本研究通过生物信息学分析鉴定获得甘蓝型油菜106个CPA家族基因成员，通过序列比对和系统发育树分析，将其分为3个亚家族（CHX家族、NHX家族、KEA家族），不均匀地分布在19条染色体上。进化分析表明，全基因组三倍化事件和片段复制对CPA家族基因的进化起着重要作用。基于不同钾肥用量田间试验结合转录组分析发现，与钾充足处理相比，缺钾胁迫显著降低油菜叶片干重和钾含量，缺钾胁迫油菜的第3片短柄叶（上部叶片）干重和钾含量分别降低39.7%和64.2%，第5片短柄叶（下部叶片）干重和钾含量分别降低37.4%和73.1%。油菜叶片对缺钾胁迫的响应存在显著差异，缺钾胁迫时下部叶片较上部叶片具有更多的差异表达基因，共有12个CPA家族基因的表达差异显著，包括3个NHX家族基因、8个CHX家族基因和1个KEA家族基因。钾素供应显著影响CPA家族基因的表达，并且油菜叶片不同叶位间的CPA家族基因对钾素响应不同。

为提高抗逆性，了解甘蓝型油菜Bna.BON1基因在遭受非生物胁迫时的调控作用，研究了甘蓝型油菜中克隆到的4个Bna.BON1同源基因，分别命名为BnaA06.BON1，BnaC03.BON1，BnaA02.BON1和BnaC02.BON1。它们编码的蛋白质均包含保守的C2和vWA结构域，定位于细胞质膜上。多重序列比对和进化分析表明，Bna.BON1蛋白与拟南芥、白菜和甘蓝等BON1蛋白高度同源。启动子分析表明Bna.BON1基因的启动子区包含光响应、激素响应和胁迫响应等多种顺式作用元件。实时荧光定量PCR发现Bna.BON1基因在不同组织中均有表达，在叶和幼茎中表达量较高。非生物胁迫处理显示，BnaA06.BON1和BnaC03.BON1的表达量受低温（4℃）和高温（40℃）显著诱导，表现出不同程度的升高；BnaA02.BON1和BnaC02.BON1的表达量受低温（4℃）、高温（40℃）、干旱和盐胁迫（NaCl）显著诱导。因此认为Bna.BON1基因在甘蓝型油菜遭受非生物逆境胁迫时发挥重要的调控作用。

根肿病和草害严重威胁油菜的产量和品质。为选育抗根肿病（clubroot-resistant，CR）和抗除草剂（herbicide-resistant，HR）的油菜品种，通过分子标记辅助选择聚合育种策略将抗根肿病位点CRb和PbBa8.1、抗除草剂位点ALS1R和ALS3R导入油菜常规品种中双11（ZS11）中，获得3个改良株系ZS11CR（CRb+PbBa8.1）、ZS11HR（ALS1R+ALS3R）和ZS11CHR（CRb+PbBa8.1+ALS1R+ALS3R）。利用根肿菌4号生理小种（湖北枝江）和噻吩磺隆除草剂（45 g a.i. ha^-1）对ZS11CR、ZS11HR和ZS11CHR的抗性进行评价，结果表明：ZS11CR、ZS11CHR对4号生理小种抗性达到免疫水平，ZS11HR、ZS11CHR对噻吩磺隆除草剂抗性显著。田间农艺性状调查结果表明，ZS11CR、ZS11HR和ZS11CHR的株高较ZS11一定程度增加，而在开花期、分枝数、主花序角果数、角果长、每角果粒数、千粒重等性状上没有显著差异。本研究获得了3个改良株系，其中ZS11CR具有根肿病抗性、ZS11HR具有除草剂抗性、ZS11CHR兼具根肿病抗性和除草剂抗性，这些改良株系不仅目标性状得到了改良，同时维持了ZS11的优良农艺性状，具有一定的应用潜力。

为了解活性氧（ROS）介导甘蓝型冬油菜愈伤组织生长发育中的作用机制，以甘蓝型冬油菜16VHNTS309为材料，分别以其下胚轴和幼叶作为外植体，构建甘蓝型油菜的再生体系，并对愈伤组织进行（ROS）O₂ ^-信号定位。结果表明：幼叶和下胚轴分别在MS+1 mg/L和1.5 mg/L 2,4-D培养基预培养7 d后，再以MS+3.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L 2,4-D+3 mg/L AgNO₃为最优培养基进行芽的诱导，最后以MS+0.2 mg/L NAA为生根培养基，可得到较好的甘蓝型油菜再生苗。ROS（O₂ ^-）信号定位结果表明：具有分裂能力的愈伤组织细胞、顶端分生组织细胞和叶或茎边缘组织细胞会检测到大量的ROS（O₂ ^-）信号，而已完成芽体分化或未形成愈伤组织的细胞周围，未检测到ROS（O₂ ^-）信号，该研究结果进一步说明ROS（O₂ ^-）信号在细胞分裂过程中扮演着重要角色。

为辅助抗病育种，研究被油菜黑胫病菌（Leptosphaeria biglobosa）诱导96 h后上调表达的转录因子BnERF019的功能。采用Golden Gate载体构建系统，改造基因编辑载体pHS-BnERF019，构建油菜转录因子BnERF019基因的CRISPR/Cas9多拷贝靶标基因编辑体系，使用农杆菌介导的遗传转化，通过侵染油菜下胚轴，将基因编辑载体pHS-BnERF019导入甘蓝型油菜Westar，共获得28株基因编辑阳性再生苗，阳性率为32.18%，其中靶标BnaC07g13470D序列编辑苗15株，靶标BnaA07g10270D序列编辑苗19株，靶标BnaA09g30360D序列编辑苗18株，靶标BnaC05g18050D序列编辑苗23株，3株再生苗发生单拷贝靶标基因编辑，11株再生苗发生双拷贝靶标位点基因编辑，6株再生苗发生三拷贝靶标位点基因编辑，8株再生苗发生了四拷贝靶标位点基因编辑。对突变苗和WT进行黑胫病抗性鉴定结果显示，四拷贝基因编辑再生苗抗病性显著弱于野生型苗。

在前期研究中我们发现，BnaC3.CCD4编码类胡萝卜素裂解双加氧酶，该基因的突变导致甘蓝型油菜花色由白色转变为黄色。本研究发现BnaC3.CCD4转基因白花株系的花色在上午为浅黄色，下午才呈现为纯白色，其类胡萝卜素含量显著降低。为探究其花色变化的相关机制，对其分别进行转录组测序分析，GO和KEGG结果显示，其差异基因显著富集到光信号、昼夜节律、刺激响应以及类胡萝卜素生物合成等相关通路。进一步通过分析差异倍数前50的差异基因，发现光信号变化可能是BnaC3.CCD4转基因株系白天花色变化的关键因素。因此推测光信号因子可能通过与类胡萝卜素生物合成通路上关键基因的光响应元件结合，调控了它们的表达量从而影响了花瓣中类胡萝卜素的含量，进而导致白天油菜花色的变化。

油菜生产受菌核病制约。为揭示甘蓝型油菜延伸因子复合体编码基因的抗病潜力，利用同源重组法构建了BnA06.ELP2基因的过表达载体和基因编辑的敲除载体，通过遗传转化获得了转基因株系。抗病相关试验显示，BnA06.ELP2过表达转基因植株相比野生型表现出更好的抗病性；而BnA06.ELP2的突变则会导致抗性降低。RT-PCR分析表明，BnA06.ELP2可调控茉莉酸/乙烯（JA/ET）通路标志基因过氧化氢酶BnCAT1和BnCAT2、茉莉酸合成相关基因BnLOX2和BnOPR1以及BnPDF1的转录。由此认为，油菜BnA06.ELP2参与油菜防御反应抵抗核盘菌侵染。

叶绿体相关突变体是研究光合作用、叶绿素生物合成、叶绿体结构发育等生理途径的优良遗传资源，同时作为标记性状在育种中具有一定的应用价值。本课题组发现一个来自恢复系轮回选择群体的子叶黄化致死突变体ytl（yellowing to lethal），突变体发芽出土后子叶一直处于黄化状态，播种9~15天后死亡，前期的研究将一个控制子叶黄化致死性状的位点定位到C09染色体上。表型观测显示，出苗7天后突变体与野生型相比株高与根长存在显著差异，明显偏短。遗传分析表明，该突变体由两对隐性核基因控制。利用单位点分离群体将BnaC02.YTL定位到对应ZS11参考基因组418 kb的物理区间内，结合定量分析与基因序列比对，BnaC02G0055700ZS作为候选基因的可能性较大。本研究为进一步精细定位基因BnaC02.YTL及后续突变体的功能研究奠定了基础。

为了解GA在甘蓝型油菜苗期杂种优势中的作用及温度对GA合成的影响，本研究选用杂种F₁产量优势较强的杂交组合YG2009×YC4及其亲本为试验材料，分别在5、15、25℃生长，分析杂种F₁及亲本苗龄20 d时农艺性状与GA总量的关系及GA总量随温度变化的趋势，并利用qPCR技术分析GA合成途径关键酶基因的相对转录水平。结果表明温度显著影响甘蓝型油菜幼苗中GA含量，进而影响幼苗的生长，随着温度的升高，不同材料株高、叶片数、叶宽、叶长、鲜重、干重等表型性状呈显著上升趋势；典型相关分析发现，表型性状与GA总量呈正相关，即GA总量升高，有利于甘蓝型油菜幼苗的生长。YG2009×YC4植株中GA总量随温度的升高呈上升趋势，25℃时达到最高，YG2009×YC4植株中GA总量比母本YG2009提高83.01%，比父本YC4提高100.72%，达到差异显著水平。25℃时，转录水平分析发现甘蓝型油菜不同部位GA代谢关键酶基因存在差异转录，导致各部位GA总量存在较大差异。灰色关联分析发现，GA2ox6相对转录水平与根中GA总量灰色关联度最高，GID1相对转录水平与茎中GA总量灰色关联度最高，GA20ox4相对转录水平与叶中GA总量灰色关联度最高，推测GA2ox6、GID1、GA20ox4相对转录水平对植株中GA总量影响较大。

FRIZZY PANICLE（ FZP）基因编码AP2/ERF类型的转录因子，在模式植物拟南芥中参与株型（分枝）调控，是植物株型改良的重要靶基因。本研究首次针对油菜中的同源基因 BnaFZP开展了功能研究。通过基因克隆和生物信息学分析，发现 BnaFZP在甘蓝型油菜基因组中有六个同源拷贝，它们均只有一个外显子，且在N端含有一个AP2保守结构域。组织表达特异性分析发现， BnaFZP在各个组织中的表达量都较低，其中根、花瓣和角果中的表达量相对较高。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术技术和农杆菌介导的遗传转化方法，成功创制出 BnaFZP基因不同拷贝发生编辑的48个T₀植株。这些定点突变可以稳定遗传，并在后代筛选得到非转基因的编辑单株。对T₁突变体进行表型观察发现， BnaFZP的 BnaA02g35090D/ BnaC02g08170D纯合双突变体和 BnaC03g09100D/ BnaA02g35090D/ BnaC02g08170D纯合三突变体均表现出明显的多分枝表型，表明 BnaFZP参与油菜分枝和株型调控。该研究为甘蓝型油菜株型与分枝调控的分子机理研究与株型改良提供了重要研究材料。

为培育优良的抗根肿病油菜品种，以华双5R和华油杂62R（分别携带PbBa8.1和CRb抗病位点）为供体亲本，以优良温敏型波里马细胞质雄性不育系616A为轮回亲本，通过分子标记辅助回交育种策略，将PbBa8.1和CRb导入616A中，选育出背景回复率分别为95.45%、94.80%和92.58%的改良株系616A ^PbBa8.1 、616A ^CRb 和616A ^{PbBa8.1 + CRb}，并在此基础上与圣光128的父本621R配制了具有根肿病抗性的改良杂交种圣光128CR ^PbBa8.1 、圣光128CR ^CRb 和圣光128CR ^{PbBa8.1 + CRb}。利用我国根肿菌4号优势生理小种，对改良株系及杂交种进行根肿病抗性鉴定，结果表明：616A ^{PbBa8.1 + CRb} 和616A ^CRb 改良株系及其改良杂交种圣光128CR ^{PbBa8.1 + CRb} 和圣光128CR ^CRb 对4号生理小种具有免疫抗性；616A ^PbBa8.1 改良株系及其改良杂交种圣光128CR ^PbBa8.1 对4号生理小种表现为一定程度抗性，抗性低于携带CRb抗性基因的改良株系及杂交种。农艺性状考察结果表明，616A改良株系及其杂交种的株高、分枝数、角果长、每角果粒数和千粒重均与对照没有显著差异。上述结果表明，3个改良不育系可以用于配制抗根肿病杂交油菜品种。

彩色油菜具有油用和观赏价值，因易种植、花色鲜艳和开花时间长等特点备受关注。然而，目前报道彩色油菜多为高芥酸、高硫甙的高秆株型，不满足兼作观赏和油用推广应用要求。因此，选育品质优良、株型适宜的彩色油菜新种质是观赏油菜的育种目标之一。本研究中以具有特异花序性状、观赏价值大的DW871为基础材料，与普通彩色高秆油菜杂交后，F₁代利用小孢子培养技术创制具有DW871特性同时品质优良的彩色花新种质。研究表明，采用前期集成的油菜小孢子培养技术，产胚率达到了312~507胚/蕾，共纯合到14株彩色花油菜，其中白色花5株，橘红色花4株，金桔色花5株。经过农艺性状调查和品质分析，从DH植株中筛选出的Y57是一株含有DW871特异花序、矮杆、金桔色花、品质“双低”的优良新种质，株高88 cm，一次分支数18个，含油量39%，蛋白质含量25.96%，芥酸为0.95%，硫苷为28.15 μmol/g饼，是培育集观赏和油用价值的甘蓝型彩色油菜新种质，具有较高的利用价值和广阔的应用前景。

SRS（shi-related sequence）是植物特异的转录因子家族，在植物生长发育、激素信号转导和应对胁迫响应过程中发挥着重要的作用。为了研究SRS基因家族在甘蓝型油菜（Brassica napus L.）中潜在的生物学功能以及该基因家族在甘蓝型油菜形成过程中的进化，利用比较基因组学的方法，在甘蓝型油菜及二倍体祖先种白菜（B. rapa L.）和甘蓝（B. oleracea L.）中分别鉴定到38、16和20个SRS基因，并对其理化性质、系统发育关系、基因结构、基因共线性、顺式作用元件和表达模式进行分析。结果表明，所有鉴定的SRS蛋白被分为9个分支，且甘蓝型油菜SRS基因家族的进化过程中发生了内含子/外显子的丢失事件。Ka/Ks分析发现，SRS基因在重复事件后经历了纯化选择。在多数的SRS基因启动子中发现了分别与光响应、厌氧诱导和脱落酸响应相关的顺式作用元件，且甘蓝型油菜SRS基因启动子比二倍体祖先启动子含有更多的胚乳基因表达和光响应顺式作用元件。转录组分析发现，甘蓝型油菜SRS基因在不同处理下以不同的表达模式响应并表现出根部的优势表达。综上，本研究为了解甘蓝型油菜SRS基因家族功能和作用提供初步的理论依据，为甘蓝型油菜及其二倍体祖先之间基因进化的分子机制提供参考。

油菜是需硼量最大的作物之一，在生产中需要额外增施硼肥，否则易出现大幅度减产。为了提高油菜对硼元素的利用效率，本研究以携带Bna.A03NIP5;1优良等位基因的硼高效利用材料2016-XFSB为供体亲本，以621R为轮回亲本，通过回交与MAS相结合的方法，将Bna.A03NIP5;1优良等位基因导入621R中，选育出拥有621R遗传背景并携带有Bna.A03NIP5;1优良等位基因的近等基因系材料621R ^NIP5;1A3，并在此基础上与细胞核雄性不育系RG430A配制了杂交种。利用水培和不同土质土壤栽培试验对621R和621R ^NIP5;1A3 及其杂种进行相关农艺性状的鉴定。结果表明，621R ^NIP5;1A3 及其杂交种对硼的利用效率有明显提升。农艺性状考察结果表明，621R ^NIP5;1A3 及其改良杂交种在生物量、株高、角果长、每角果粒数和千粒重等性状上有显著优势。本研究结果对油菜硼高效育种具有重要参考价值。

全球气候变暖对作物生长发育和产量形成等造成不良影响。对不同作物种子进行耐热性评价，挖掘种子耐热相关基因对于提高作物应对高温胁迫的抗耐性具有重要理论和实践意义。为探索种子耐热性差异，本研究以18个不同作物品种（系）的种子为试验材料，在近100℃高温下分别处理2 h、4 h、6 h、8 h和12 h后统计发芽势和发芽率，结果表明，不同作物种子高温耐受力具有显著差异，但总体趋势是发芽势和发芽率随着处理时间延长而不断降低。芝麻和部分油菜品系的种子耐热性最强，热处理12 h后的发芽势和发芽率仍在50%以上，小麦、水稻、大麦、红花的耐热性中等，花生的耐热性最差，热处理2 h后发芽势和发芽率已下降至10%或以下。为挖掘油菜种子耐热性相关基因，以114份甘蓝型油菜种质资源为材料，在100℃下处理8 h，利用60K SNP芯片数据对2个环境下的发芽势和发芽率进行全基因组关联分析。结果检测到11个与发芽势关联的SNP位点，2个与发芽率关联的SNP位点。在候选区间范围内共筛选到16个耐热相关基因，部分基因的同源基因已有文献报道在其它植物高温胁迫响应中发挥着重要作用。

油菜是我国第一大油料作物，机械化生产是我国油菜产业发展的必然趋势。油菜无限花序导致花期长和角果成熟不一致，是影响机械化收获的关键因素。因此，开展甘蓝型油菜有限花序性状的基因挖掘对油菜的遗传改良、培育适合油菜机械化收获的新品种、突破油菜机械化生产的瓶颈具有重大意义。本研究以一个自然变异产生的甘蓝型油菜有限花序突变体Y69为研究对象，通过与中双11杂交构建F₂分离群体，在群体中挑选有限花序和无限花序的单株各20 株构建混合池，对混合池和亲本开展 20×和 10×覆盖度的全基因组重测序。根据测序结果，分别筛选出277 679个SNP和302 625个InDel多态性位点，用于有限花序性状的全基因组定位。利用△SNP-index方法关联分析，共筛选到892个多态性标记位点，涉及683个基因，分布于甘蓝型油菜基因组A09、A10和C09 3条染色体上的6个关联区间,其中C09 染色体上的关联区间峰值最高。通过拟南芥基因组同源序列比对，结合基因功能注释以及序列差异分析，候选基因预测位于A09和C09染色体上的关联区间内包含6个候选基因，分别为BnaA09g34410D、BnaA09g37880D、BnaA09g38520D、BnaC09g40470D、BnaC09g40480D和BnaC09g49710D，其中，BnaA09g34410D、BnaA09g37880D和BnaC09g49710D根据基因注释参与花发育和开花时间的控制参与花发育和开花时间调控，且位于C09染色体上的3个基因存在等位变异，推测为控制该有限花序性状变异的关键基因，本研究结果为油菜有限花序后续的基因克隆和功能验证奠定了基础。