一、 实验室基本信息
专业性（区域性）重点实验室名称：油菜遗传育种重点实验室
所属学科（领域）名称：油料作物生物学与遗传育种
依托单位名称：华中农业大学
通讯地址：湖北省武汉市洪山区狮子山街1号
实验室主任：周永明
实验室学术委员会主任：官春云
邮政编码：430070
联 系 人： 熊秋芳
联系电话： 027-87281507
传 真： 027-87280009
E-mail： xiongqf@mail.hzau.edu.cn
二、实验室基本概况
1、实验室基本概况
（1）学科和人才队伍
本专业实验室的油菜遗传改良研究始于上世纪50年代初，由我国油菜科学的奠基人刘后利教授从美国获博士学位后回国创立，是国内开展油菜遗传改良研究最早的单位之一。上世纪60年代中期，以刘后利教授为学术带头人、本实验室学术带头人傅廷栋院士等为主成立了华中农业大学油菜研究室，他们在黄籽油菜和杂种优势等领域开展了多项国内外首创的研究工作，为本群体日后的发展奠定了坚实基础。1980－1994年，吴江生、孟金陵、周永明、李再云、杨光圣等一批具有博士学位的青年教师陆续充实到油菜研究室,形成了以傅廷栋院士为学术带头人的研究集体。90年代后期以来，涂金星、马朝芝等年轻学者加盟，进一步加强了前沿学科领域的研究力量。近年来，又有一批30岁左右的博士充实到实验室的不同研究方向。目前，主要学术骨干围绕油菜遗传改良的总体研究目标，已在新品种选育与推广、品质遗传改良、分子生物学、基因组学、种质创新、杂种优势的理论基础与利用新途径等方面形成了自己的研究特色。
长期以来，本专业实验室一直是我校作物遗传育种学科的主要支撑力量，该学科于1989年以来一直是国家重点学科，刘后利教授、傅廷栋院士先后担任本学科的学术带头人。1992年,本团队作为主要支撑之一，参与了作物遗传改良国家重点实验室建设，并成为其重要组成部分。作物遗传改良国家重点实验室1996、2001和2006年均被评为优秀国家重点实验室。2002年，以本研究集体为主要依托，先后建设了国家油菜工程技术研究中心、国家油菜武汉改良分中心、华中杂交油菜研究中心等研究平台。2004年，以周永明教授为学术带头人，本研究集体入选教育部优秀创新团队。
目前实验室共有固定研究人员24人，其中有中国工程院院士1人，教授10人，副教授7人，讲师4人，其中具有博士学位的教师18人，占75%。46－55岁6人，占25%；35-45岁7人，占29%；35岁以下8人，占33%。具有高级职称的教师70%以上为留学回国人员。实验室现有中国工程院院士1名，第三世界科学院院士1名，国家百千万第一、二层次人才１名，国家和省部级有突出贡献的专家4名，教育部跨（新）世纪人才4名，973首席科学家１名，973课题主持人４名，形成了一支老中青结合、主要学术骨干研究方向相对稳定、密切合作、勇于创新、具有蓬勃生机和重要影响力的研究集体。
实验室长期致力于油菜杂种优势利用及基础研究、生物技术辅助油菜品种改良、油菜种质资源创新与利用、油菜基因组学和重要基因分离、油菜功能基因组学、油菜育种和品质检测新技术等方面的研究。先后发现和研究了黄籽甘蓝型油菜、波里马细胞质雄性不育、生态型雄性不育、核不育的定位与克隆、亚基因组间杂种优势、芸苔属与诸葛菜属间杂种中的遗传规律及新材料创造、芥菜型细胞质H阿（6-102A）雄性不育类型等，选育优质油菜新品种为全国各科研、教学单位培养、输送了200多名与油菜研究相关的高级专业人才（主要是硕士、博士），是国内培养油菜研究方向博士、硕士最多的单位，也是人事部、农业部油菜科技人员培训基地。目前每年有160多名油菜研究方向的硕士、博士研究生从事油菜研究工作。
（2）承担项目情况
“十一五”期间，本专业实验室人员共承担国家各类科研课题50多项（见附件清单）。其中主持国家“973”项目1项和课题3项，参加“973”课题2项；主持“863”计划项目5项，参加5项；主持国家科技攻关/国家支撑计划课题10项；国家科技重大专项5项；主持国家自然科学基金21项；主持公益性行业科研课题2项；现代农业产业技术体系专项3项。获得国家科技进步二等奖1项，湖北省科技进步一等奖2项、湖北省技术发明奖1项，省部级二等奖2项，植物新品种保护 项，授权专利11项。发表论文200多篇，其中SCI收录115篇。近五年通过审定油菜新品种26个，累计推广面积约近亿亩，创造了巨大的经济和社会效益。本团队在油菜遗传改良和品种选育方面处于国内领先、国际先进水平。
（3）主要研究成果
1、波里马细胞质雄性不育(pol CMS)的发现、研究与利用为我国及世界油菜杂种优势利用作出了重要贡献
杂种优势利用是实现作物高产的最重要途径，而授粉控制系统是杂种优势利用的基础。本实验室傅廷栋院士1972年在欧洲引进的甘蓝型油菜品种“波里马”中发现细胞质雄性不育材料（简称波里马细胞质雄性不育，pol CMS）。对pol CMS育性遗传及分子机理进行了系统分析，并在此基础上提出了有效利用的育种方法。pol CMS被国际上认为“是第一个有实用价值的油菜雄性不育类型” (Robbelen, 1991)，pol CMS的发现及其研究推动了世界油菜杂种优势的利用。1985-1994年间，世界主要油菜生产国注册的17个注明不育系来源的油菜杂交种中，13个是利用pol CMS育成的。美国2001年双低杂交油菜面积的61%种植的是用pol CMS培育的新品种（2001，CANOLA VARIETY MARKET WATCH）。我国目前三系油菜杂交种超过60%都是利用pol CMS育成的。
利用pol CMS，傅廷栋及其团队选育出一批三系杂交种并在生产中大面积推广。其中傅廷栋选育的双低杂交种‘华杂4号’连续4年（2001-2004年）居全国单个品种推广面积第一位。利用pol CMS育成饲料油菜杂交种“饲油一号”，并在西北地区推广麦后复种饲料油菜的新技术，有效地解决了西部地区饲料供应问题，对我国西部地区农业和畜牧业持续发展及水土环境保护发挥了重要作用。pol CMS的发现及其研究利用先后获得国家教委科技进步奖一等奖、湖北省科技进步奖一等奖、国家科技进步奖一等奖、国家科技进步奖二等奖和国际油菜科学界最高荣誉奖——GCIRC“杰出科学家奖”以及发展中国家科学院“农业科学奖”等国内外奖励。
目前中国种植的油菜杂交种中，仍有50%以上（超过3500万亩）是Pol cms杂交种，年增产5-6亿公斤油菜籽。如傅廷栋院士及团队成员育成的37个“华杂”系列品种、青海农科院育成的全部“青杂”系列品种、中国农科院育成的大部分“中油杂”系列品种等都是Pol cms杂交种。到目前为止，各国学者发表的与Pol cms有关的文章共有750多篇，国内外与Pol cms有关的授权专利共62项（国外45项）。从发现Pol cms至今30多年，国际杂交油菜从无到有，到杂交油菜面积目前已占世界油菜总面积的40%（中国已占70%），Pol cms的发现、研究及利用对世界油菜杂种优势利用这种发展速度和成就贡献十分突出。为了表彰“傅廷栋教授发现油菜Pol cms和对发展杂交油菜作出的杰出贡献”，1991年国际油菜研究咨询理事会（GCIRC，巴黎）授予他国际油菜科学界最高荣誉奖——GCIRC杰出科学家奖（四年评1人，20多年来，傅是唯一的亚洲获奖者）。授奖仪式上，大会主席Röbbelen教授代表GCIRC委员会致词说：“傅廷栋教授首次发现的Pol cms，为油菜利用杂种优势铺平了道路。……欧洲人毫无保留地将这归功于中国人”。“油菜波里马细胞质雄性不育的发现、研究与利用”于1996年获国家科技进步一等奖。2003年，第三世界国家科学院为了表彰“傅廷栋在杂交油菜研究方面的杰出贡献”，授予他农业科学奖，评选委员会的同行评价：“傅廷栋是国际杂交油菜研究的学科带头人”。
Pol cms还被国内外研究者转育到大白菜（陕西农科院）、小白菜（南京农业大学）、红菜苔（华中农业大学）、青花菜（Yorrow）等十字花科蔬菜上，如湖北省审定的“红杂系列”红菜苔杂交种就是用Pol cms育成的。Pol cms的发现不但对油菜，而且对十字花科蔬菜的杂种优势利用也做出了重要贡献。
2、育成一大批油菜高产优质油菜杂交种并在生产中广泛推广应用，促进了我国油菜生产由常规的非优质品种向低芥酸、低硫苷的优质杂交种转变
1982年，团队负责人傅廷栋教授从西德学习回国后，根据国外双低育种中存在的品质与产量的矛盾，结合我国Pol cms研究的特色，提出“杂优＋双低（低芥酸、低硫苷）”的育种策略，这一工作成为此后几十年全国各油菜育种单位的主要目标。
80年代后期-90年代初，我国育成的双低品种产量比双高品种减产15%左右，推广十分困难。1992年，傅廷栋育成我国第一个Pol cms低芥酸油菜三系杂交种华杂2号，1994年育成我国第一个双低冬播油菜三系杂交种华杂3号，此后还育成华杂4号、华协1号、华协102等一批双低（芥酸﹤1%，硫苷﹤30μmol/g）杂交种。这些品种不仅比当时大面积推广的品种中油821（双高品种，芥酸﹥40%，硫苷﹥120μmol/g）增产10-20%，而且油的食用品质、饼粕的饲用品质都得到根本改善。“杂优＋双低”策略推动了全国优质杂交种的育种工作，由于解决了优质和高产的矛盾，大大促进了我国油菜双低化变革的进程，目前全国双低杂交种油菜面积已超过全国油菜总面积70%以上。据农业部农业技术推广服务中心发布的统计资料，1999、2001年全国推广面积最大的10个油菜品种中，傅廷栋育成的就有2个（华杂3号、华杂4号），其中华杂4号是我国2001-2004连续四年推广面积最大的油菜品种。华协1号在阿根廷（增产9-19%）、西班牙（增产18-28%）、瑞典（含油量达45.2-50.2%）等国表现优良。1990年以来，傅廷栋及其团队成员育成优质“华杂”、“华双”系列品种共43个（是全国育成油菜品种最多的单位之一），平均年推广面积1000多万亩，累计推广面积2亿多亩，创造经济效益约60多亿元，将科技成果及时转化为生产力，为国家油料生产作出了杰出贡献。
2004年以来，本实验室共育成品种31个，累计推广面积超过1亿亩， 获得了多项奖励。其中，实验室学术骨干杨光圣等人育成的高产优质抗逆杂交油菜品种“华油杂5号、6号和8号”的选育推广获得2009年度国家科技进步二等奖。优质高产抗耐病油菜新品种华双5号选育和应用获湖北省科技进步二等奖。
3、通过传统方法与等现代分子技术相结合，创造了一大批重要的种质资源
（1）新型芥菜型油菜细胞质雄性不育材料Hau CMS的发现与研究
这是傅廷栋教授在芥菜型油菜中发现的一个新的细胞质雄性不育类型。该芥菜型细胞质不育系（Hau CMS，00-6-102A)的不育性表现非常稳定、彻底，经过多年多点100多个组合测交，不育率、不育度均达100%。分子生物学研究已证明Hau CMS不育胞质与现有研究过的各种细胞质雄性不育类型均不相同，是一个新的不育性稳定的油菜不育胞质类型。此研究成果已于2006年3月通过成果鉴定,已获得了专利4项。
（2）自交不亲和油菜三系及应用
傅廷栋等（1975）在国内首先将白菜型油菜的自交不亲和基因导入甘蓝型油菜，得到甘蓝型油菜自交不亲和系“271”和“181”等，并实现自交不亲和系及其保持系、恢复系“三系”配套以生产杂交种；在此基础上，对利用盐水克服自交不亲和性进行了系统研究，得到一种能大量繁殖自交不亲和系的方法，并提出自交不亲和“二系”杂种的选育方法。团队成员马朝芝教授目前已利用该系统育成两个高产杂交种。
（3）pol CMS生态型细胞质雄性不育两用系
团队成员杨光圣等在甘蓝型油菜品种间杂交后代中发现了生态型雄性不育现象,并探明该雄性不育性是由相对高温引起的，而温度是通过细胞核内的温度敏感基因来调控细胞质线粒体基因atp6/0rf224的转录模式或RNA的加工来实现育性转换。因此，可以利用春播栽培条件的雄性不育性生产杂交种，秋播条件下繁殖生态型细胞质雄性不育系。生态型细胞质雄性不育体系是油菜杂种优势利用的一条新的更加简便有效的途径，于2003年获得国家发明专利，已选育出8061A等5个生态型雄性不育系并育成‘华油杂10号’等10多个通过审定的杂交品种。
创建了油菜核不育和pol CMS结合的育种体统，为植物杂种优势利用提出了一条新途径。该项研究已获得国家发明专利及湖北省科技发明一等奖等多项奖励。利用GCMS已育成 ‘华油杂5号’等4个杂交油菜品种并大面积推广。
（4）发现甘蓝型黄籽油菜，对黄籽油菜的遗传和分子机理进行了深入研究
黄籽油菜具有高油分、高蛋白质含量和低纤维素含量的优点，国际上十分重视黄籽油菜的研究。自刘后利教授首先在国内甘蓝型油菜中发现天然黄籽材料，并育成世界上第一个商用甘蓝型黄籽品种后，团队成员吴江生、涂金星等又先后获得了不同类型的黄籽材料，并对其遗传控制进行了深入研究，已育成黄籽三系杂种。
（5）创建了甘蓝型油菜亚基因组间杂种新资源，为进一步增强油菜杂种优势提供了基础材料
生产上大面积栽培的甘蓝型油菜（Brassica nupus AnAnCnCn, 2n=38）系白菜（B. rapa, ArAr, 2n=20）与甘蓝（B. oleracea, CoCo, 2n=18）之间天然杂交产生的异源四倍体。团队成员孟金陵提出利用亚基因组间杂种优势的新思路：将白菜型油菜的Ar基因组与甘蓝型油菜的Cn基因组结合在一起，或白菜型油菜的Ar基因组与埃塞俄比亚芥的（B. carinata, BcBcCcCc, 2n=34）的Cc基因组结合在一起，培育出染色体组型为ArArCnCn或ArArCcCc的油菜新种质，进而与自然的甘蓝型油菜AnAnCnCn杂交，组配超强优势的亚基因组间杂交组合。已培育出基因组构成为ArArCnCn和ArArCcCc的新材料，多年多点的研究证实了油菜亚基因组间杂种优势是显著提高油菜产量的新途径。该研究已获国家发明专利，并发表了系列研究论文，引起国内外同行高度关注。
（6）芸苔属—诸葛菜远缘杂交创造新种质
团队成员李再云通过远缘杂交，创造了芸苔属—诸葛菜的附加和代换材料、芸苔属亚倍体（具有部分染色体组成），为芸苔属作物育种及染色体组结构与进化研究提供了宝贵的新材料。他在芸苔属栽培种与中国特有植物诸葛菜的属间杂交中，发现亲本种染色体组分开的新遗传现象及其相应的遗传控制；这是继假配生殖、半配生殖和染色体消除之后植物远缘杂交中观察到的新染色体行为，揭示了新的细胞遗传学规律，丰富了植物遗传学的内容。该项研究发表SCI论文近20篇，被SCI引用100余次，有关研究先后在2003年获教育部自然科学一等奖，2008年获湖北省自然科学二等奖。
4、针对油菜品种选育和生产中的实际和重大科学问题开展基础研究并取得突出成就
本专业实验室研究团队坚持应用研究和基础研究相结合，在长期的工作中形成了自己的特色，并取得了国内外瞩目的成绩。
（1）油菜基因组学研究
在国内最早开展了遗传作图和基因组分析。利用多种不同的分子标记技术，用不同的作图群体构建了多张油菜分子标记遗传连锁图谱。其中用欧洲冬油菜品种Tapidor与中国的半冬性油菜品种Ningyou7（宁油7号）构建的TN DH群体已被“国际芸薹属基因组计划咨询小组”作为国际作图资源，保存在英国Warick大学的芸薹属基因资源库中。利用TN DH群体构建了含近千个不同分子标记的高密度遗传连锁图， 并与国际通用的油菜连锁群完全整合。已在TN图谱和其他图谱中定位了数以百计的控制油菜重要经济性状和品质性状的QTL。部分研究结果已发表在Genetics等国际主流学术期刊。
利用拟南芥全基因组芯片以及油菜表达芯片，进行了杂交油菜亲本和杂种、抗热处理后的基因表达谱等大规模功能基因表达分析。利用差异表达、芯片分析等方法，对显性、隐性核不育基因近等基因系育性特征开展了全基因组分析，鉴定了一批控制花器官发育和育性有关的基因。
（2）重要农艺性状杂种优势的遗传和分子机理
利用多种分子标记精细定位了一批与杂种优势有关的数量性状位点（QTLs)，发现在甘蓝型油菜中杂种优势和性状表现由不同的遗传体系控制。上位性位点对油菜杂种优势的形成起着重要作用，其中以加性效应的互作为主。纯合基因型群体（DH群体）的上位性位点与杂合基因型群体（IF2群体）的上位性位点存在较大差异，表明上位性位点的效应受遗传背景的影响。这些结果为深入了解杂种优势的基因控制提供了新信息。
将位于油菜产量相关性状QTLs区间的32个功能基因与水稻和玉米的相似序列及其邻近区域的QTLs进行了比较分析，发现部分基因能分别在这两种禾本科作物的染色体上找到功能相同的同源序列，其邻近区域也有产量相关性状的QTLs，说明不同作物杂种优势的产生可能具有某种共同的遗传基础，为深入阐明不同作物杂种优势的共性问题提供了新信息。
（3）重要品质性状改良的遗传基础
利用多个作图群体，定位了控制油菜种子主要品质性状芥酸、油酸、亚麻酸、硫苷、维生素E含量的基因/QTL。在硫苷含量QTL的定位中,共发现了32个控制硫苷总量和各组分的位点，其中硫苷总量4个QTLs位点解释的共同变异达73.9%。这是国际上对控制油菜硫苷含量遗传位点最为全面的图谱定位。通过对多个油菜作图群体的综合分析，鉴定出对含油量有重要贡献的QTL，为持续提高含油量奠定了基础。
（4）抗病性的遗传及分子机理
我国油菜生长发育最严重的生物胁迫来自于菌核病。采用抗病品种宁RS-1和中感病品种恢5200间杂交衍生的F2:3家系，定位了7个抗菌核病QTL。确证了数个拟南芥EST克隆以及两种硫苷分量分别与油菜抗性QTL存在着连锁关系。
利用拟南芥基因芯片进行了油菜抗病品种在核盘菌浸染时的基因表达谱研究，在鉴定出的36个显著上升表达的基因和25个显著下降表达的基因中，抗病及防御直接相关的11个，6个与茉莉酸途径相关；未知蛋白14个。
（5）高效硼高效、磷高效基因型鉴定及遗传分析
土壤缺磷和缺硼是我国油菜主产区主要的两大非生物胁迫因素。通过筛选获得甘蓝型油菜硼高效品种8个，低效品种3个。首次将硼高效基因BE1定位在油菜的第9连锁群中，并将其所在的区间定位在拟南芥第1染色体1个相距6.6 cM的区段内，发现。油菜硼高效基因BE1在拟南芥第1染色体上Abe1-2的同源区段相一致。从226个品种中筛选出1个磷高效品种和1个磷低效品种。利用分子标记遗传连锁图，在3个连锁群上寻找到对磷高效有显著效应的QTL位点4个，贡献率分别为33.3%，42.5%，33.1%和40.2%。上述研究在国内外均属首次，已发表系列研究论文。
（4）实验室特色和优势
与国内外同行相比，本专业实验室具有突出的研究特色和优势，主要体现在：
１、研究方向稳定、系统性强。本专业实验室在杂种优势、品质性状的遗传改良、远缘杂交等方向都有30年以上的工作积累,在研究材料、平台建设、成果产出方面优势突出。近年来通过引入新的研究方法和技术，使原有的工作进一步深入。
２、具备在学科前沿领域取得突破性进展的综合实力。本专业实验室加强了在分子生物学、功能基因组等前沿领域的研究，并在人才、技术平台构建和研究等方面取得了很大进展，有了较多积累，已在这些领域具备了较强的国际竞争能力。
３、基础研究与应用研究密切结合，服务国家重大需求效果显著。我们已建立从分子水平、细胞水平到品种选育和推广应用的整套体系，可围绕重大科学问题开展深入的基础研究，并将研究结果有效地用于指导解决作物遗传改良的实际问题，及时将科技成果转化为生产力，为国家油料生产发展做出了贡献。
2、总体目标和主要研究内容
（1）发展目标
本实验室的总体研究方向定位是：立足油菜产业需要，采用多学科研究手段，为油菜生产提供高产优质高效新品种并在生产上大面积应用推广，为保障我国食品安全作贡献。通过研究油菜高产、优质、抗逆、高效新品种选育中的重大科学问题，为作物遗传改良提供新理论、新技术、新方法，新材料，培养高水平人才。根据上述定位，本实验室的发展目标是：
1、围绕我国油菜生产和产业发展的重大需求，以品种改良为主线，通过知识创新和技术创新，建成国内外一流的油菜遗传育种专业实验室，为我国油菜生产提供高产、优质、高效新品种，并将其最大限度地应用与生产。
2、瞄准国际上油菜遗传改良的发展趋势，通过创新发展，继续保持本专业实验室已形成的优势和特色领域（油菜杂种优势利用）在国际上领先的优势，进一步提升在学科发展的一些战略性领域（如油菜基因组学）和对我国油菜品种改良有重大影响的领域（产量、品质、抗性、营养高效）等方面的总体研究，使之到达国际先进、国内领先地位。
3、建立起一个较为完整的多学科结合的油菜科研体系。我们将围绕油菜遗传改良的总目标，利用华中农业大学油菜研究学科较为齐全的优势，建立起一个以本专业实验室为核心，农学、植保、作物营养、产品利用、农业经济等多学科交融的科学研究“联合舰队”，紧紧围绕油菜重大科学问题及生产问题协同攻坚，并不断地产生新的学科生长点。
4、培养和吸收具有发展成为国际一流科学家潜力的青年人才。采用请进派出、国际合作培养和国际合作研究等多种形式，不断充实和提高研究队伍的素质和科技水平，使本专业实验室成为我国油菜遗传改良研究与应用、高级科技人才（博士、硕士）培养和国际科技合作与交流并在国际学术界有重大影响的研究基地。
（2）主要研究内容
本实验室将围绕油菜遗传改良总体目标，将分子生物学技术与常规技术紧密结合，力争在已形成优势的特色领域和对油菜遗传改良关系重大的重点领域取得新进展，在学科发展具有战略性的前沿领域取得突破，使本实验室在这些领域的总体研究水平在国际国内形成优势，培育出优质、高效、有利于可持续发展的油菜新品种，为油菜产业提供品种保证，为全国的油菜育种研究培养人才，提供技术服务和和技术培训，为保障我国油菜产业的可持续发展作贡献。
1、油菜杂种优势利用及相关基础研究
（1）高产优质高效杂交种选育和推广
利用本实验室发现并长期研究的Pol CMS、HAU CMS、自交不亲和、核不育等系统以及新引进的萝卜质不育系等授粉控制系统，选育生产上急需的高产优质高效油菜新品种，并通过产学研结合等方式，加快新品种的推广应用。并通过国际合作，将我们育成的杂交油菜新组合开拓国际市场。
（2）杂种优势的生物学基础
遗传距离与油菜杂种优势的关系：利用各种分子标记技术，广泛地检测中国×欧洲、中国×中国甘蓝型品种间杂种双亲间的遗传距离，并分析遗传距离与产量等杂种优势的关系，为克服选配杂交组合的盲目性，提高育种效率，为杂交油菜育种提供理论参考。
产量性状的QTL定位与杂种优势的遗传学基础：以“永久F2”等群体为基础，利用SSR、AFLP、SNP等分子标记构建遗传图谱，对油菜重要生物学和农艺学性状的杂种优势进行全基因组分析，定位决定油菜杂种优势的基因或QTL，分析杂种优势的遗传效应，比较不同组合中与杂种优势相关的QTLs及其互作关系，揭示油菜杂种优势形成的普遍性。
杂种优势与基因表达：以不同的高产杂交油菜组合及其亲本为材料，通过大规模基因表达谱分析，检测各生育阶段基因的差异表达，分析这些差异表达基因及其表达方式与杂种优势之间的关系，筛选出与杂种优势相关的基因。
（3）育性相关基因的定位、克隆及机理研究
利用SSR、AFLP、SNP等分子标记定位波里马细胞质雄性不育恢复基因、显性细胞核雄性不育基因及其恢复基因、隐性细胞核雄性不育基因及其上位抑制基因、温度敏感基因等，利用图位克隆、差异显示技术和芯片技术克隆这些雄性不育及其相关基因。
研究波里马和新型芥菜细胞质雄性不育恢复基因对细胞质线粒体不育基因表达的调控机理；研究生态型细胞质雄性不育基因在不同温度条件下表达模式的变化。
充分利用甘蓝和白菜自交不亲和性的研究成果，结合生物信息技术和分子标记技术定位克隆甘蓝型油菜自交不亲和基因及其抑制基因，对进一步解释自交不亲和机理和分子标记辅助选择自交不亲和系具有重要的意义。
2、生物技术辅助油菜遗传改良
针对油菜遗传改良目标及目前推广品种存在的问题，将分子标记技术、基因定位克隆技术、转基因技术、小胞子培养技术与传统聚合杂交技术结合，培育高产、优质（高含油量、高油酸、低芥酸、低硫苷、低亚麻酸、低纤维素和高蛋白质等）、抗逆（抗耐菌核病、抗虫、抗旱、抗寒、抗倒、抗裂角、抗除草剂、硼磷高效等）基因，综合经济性状优良的新品种。
3、基因组学研究
利用本实验室已构建的多个作图群体，继续加密已有的分子标记遗传连锁图，在5年内建成2个以上以SNP等新型标记为主的极高密度分子标记遗传连锁图，实现与国际通用的油菜连锁群完全整合，以充分利用国际社会的油菜基因组学信息奠定坚实的基础。在利用拟南芥cDNA基因芯片和全基因组芯片技术获得了一批某些重要性状特异性表达的序列的基础上，进一步通过油菜及近缘种的测序信息，以及拟南芥比较基因组研究的成果，阐明与已定位的控制油菜重要性状的功能基因和QTLs的直接或间接相关关系，并最终揭示出QTL的分子生物学实质。
利用新一代测序技术，开展甘蓝型油菜全基因组测序。分析芸苔属各近缘种基因组水平上的起源和进化规律，结合遗传定位研究结果，鉴别有重要价值的新基因。
4、抗逆性的生物学基础
通过油菜菌核病QTL定位，鉴定与抗病有关的基因位点，并通过分子标记辅助选择技术，将这些抗性位点转移到育种系中。利用已鉴定的油菜抗病品种在核盘菌浸染时的基因表达谱筛选抗病品种特异表达的未知功能的新序列，结合已定位的抗菌核病QTL，获得一批具有新功能的抗病基因或者已知抗病基因的等位基因，为改良油菜品种的抗性提供新基因资源。
利用在不同温度和水分胁迫条件下的基因表达谱分析，鉴定与抗旱、抗渍、耐高温、低温等抗非生物逆境有关的基因，研究分离到的抗逆候选基因的功能及其在育种上的应用价值。开展硼高效、磷高效品种（基因型）的筛选和相关的QTL定位，为这些基因的育种利用和分离克隆奠定基础。
5、优异种质资源筛选与新基因发掘
油菜远缘杂交新材料的研究和利用：从遗传组成、脂肪酸组分和育种表现等方面对从诸葛菜与芸苔属栽培种（特别是甘蓝型、芥菜型和白菜型油菜）的杂交后代中获得的属间新材料进行研究，以创建供油菜遗传育种和生产上利用的新材料。
新种质开发研究与利用：根据油菜遗传改良的发展方向和目标，我们对优异种质资源和新基因发掘的重点在高产、优质、高效、环保的基因筛选和发掘，获得具有目标性状的优异种质，并以优异种质为亲本与推广种配组鉴定、定位高产、优质、抗逆性状基因。预计5年内，可发掘定位雄性不育基因、恢复基因、黄色种皮基因、抗耐菌核病基因、硼磷高效基因、高油分基因和低硫苷基因等一批基因和基因型。