2、基因组学研究
2.1利用TNDH群体鉴定甘蓝型油菜基因组含油量位点
本研究利用202个TN DH系及其404个重组F2的分离群体，在多环境下的15个试验中对油菜的种子含油量进行QTL定位。通过一个包含786个标记的TN遗传图谱，利用复合区间作图法，检测到了41个QTL位点。除此之外还检测到了20对上位性互作位点，其中有约三分之一落在QTL区间内。通过利用不同遗传连锁群上的共有标记，将甘蓝型油菜DY，RNSL，SG遗传图上的含油量QTL比对到TN的遗传图谱上，最后在甘蓝型油菜的16个连锁群上鉴定出了46个控制含油量的QTL区段，其中有18个QTL可以在不同的群体中检测出。该研究对于油菜高含油量的育种具有参考价值，该结果发表在TAG (2014, 127(4))。
2.2利用埃塞俄比亚YW DH群体构建高密度遗传图谱及重要农艺性状QTL位点的比较分析
在最近发表的第一张包含有212个遗传位点的埃塞俄比亚芥遗传图谱基础上，我们对该埃塞俄比亚芥遗传作图群体进一步进行了基于测序的基因型分析，获得了约5389个包含有69bp序列信息的高质量多态性DArT-seq标记，并构建了一张包含有1366个遗传位点，4031个标记，639个bin,长2048cM的新图谱。通过遗传图谱上标记所包含的69bp序列信息与拟南芥基因组进行比对，在该遗传图谱上鉴定到了136个芸薹科保守区域。将该遗传作图群体种植于冬油菜和春油菜环境中考察其重要的农艺性状，在不同环境中共检测到了24个与开花期和蕾期相关的QTL，对这些QTL进行分析并与甘蓝型油菜C基因组上的开花期QTL进行了比较；其中，我们在B4基因组上的J block与春冬生长环境中同时检测到了一个控制开花的主效QTL (qFT.B4-2) ，该QTL区域与一个蕾期主效QTL重叠。在C6基因组上的E block，我们在冬油菜环境下检测到了一个开花期主效QTL，该QTL与甘蓝型油菜C6染色体E blcok上控制开花的QTL同源。在这两个主效QTL区间，我们通过与拟南芥比对，也找到了一些开花相关的基因。该结果发表在TAG (2014, 127(7))
2.3 新型甘蓝型油菜轮回选择群体的构建和评估
我们基于两轮大规模的种间杂交和分子标记辅助选择，将122个白菜型油菜（B.rapa，ArAr）的Ar亚基因组和75个埃塞俄比亚芥（B.carinata，BcBcCcCc）品种的Cc亚基因组成分大规模地导入至甘蓝型油菜（B.napus, AnAnCnCn）中，并通过引入显性核不育性状，经连续五轮的轮回选择，培育出的一个由上千个个体组成的第三代新型甘蓝型油菜半随机交配群体。经过多轮的半随机交配和选择，该群体的各种重要性状均得到了极大的改善，农艺性状和品质性状已接近常规甘蓝型油菜双低品种，但前者的变异幅度更大，其中不乏优良的变异类型。分子标记检测的结果也表明，半随机交配群体内的基因多态性丰富、遗传变异巨大。该群体具有丰富的表型和基因型变异，为甘蓝型油菜的遗传改良提供了优异的种质资源。
2.4 油菜果皮和种子热激表达谱分析
在热处理后的油菜芯片中共检测到1248个上调和898个下调表达的基因，其中在果皮中检测到925个上调和581个下调表达基因，在种子中共检测到837个上调和383个下调表达基因。在果皮和种子中，这些转录水平的变化可能为揭示油菜角果期抗热的分子机制提供线索。上调基因中有40.9%（511）同时存在于种子和果皮中，然而下调表达的基因中只有66个同时存在于两个组织中，并且上调基因的平均变化倍数（2.1-72.8）比下调（2.0-5.6）的更加剧烈。在共同诱导表达的基因中，与胁迫相关的基因以及与RNA和蛋白质相关等基因显著富集，其中包括热胁迫反应的标志性基因如Hsfs、Hsps、DREB2a、ROF2、GolS1和MBF1c等，以及CYP707A4和细胞色素bd泛醌氧化酶等以前未鉴定到的基因。
在果皮中共检测到411个上调和514个下调表达基因，而这些基因在种子中的表达没有受到影响。其中，最突出的是21个参与硫苷代谢的基因被同时下调表达，另外一些表达改变的基因则参与光合作用，水、糖分以及离子转运等几个主要代谢途径，这些基因表达量的变化可能与热处理后油菜种子产量以及品质直接相关。在种子中检测到325个上调和314个下调表达基因，其在果皮中的表达没有明显变化。与果皮类似，我们共检测到12个花青素合成途径上的基因表达受到抑制，此外与种子储藏蛋白、植物激素、油脂代谢等重要代谢途径相关的基因的表达也发生变化。在所有的差异表达基因中，有1/3编码功能未知蛋白（果皮中有484个，种子中有398个），其中502个在拟南芥中能找到同源序列，181个则为油菜特有基因。因此，在植物中可能还存在许多与抗热相关的功能未知基因以及物种特有基因。

3、重要农艺性状的遗传基础及改良
3.1 千粒重QTL TSWA7a和TSWA7b位点的精细定位
利用SJ DH群体的基因型和千粒重表型数据，在全基因组范围内共鉴定到12个控制千粒重性状的QTL位点。其中位于A7连锁群的TSWA7a和TSWA7b在二年中均表现出最大的效应，可以解释26.8-37.9%的表型变异。为了进一步验证这二个主效QTL位点在不同遗传背景下的稳定性和效应，我们利用另一个F2群体构建了A7连锁群的局部遗传连锁图，同样在A7连锁群上检测到了这二个QTL位点，分别能够解释表型变异的12.7%和5.4%。通过和前人研究结果的比较，发现这二个位点能在不同遗传背景下的群体中重复检测到，说明这二个位点的保守性和稳定性。
以F2群体为基础，构建TSWA7a和TSWA7b位点的近等基因系，分析了这二个位点对应的BC4F2群体的千粒重和角果相关性状。近等基因系中TSWA7a位点的LOD增加至16.82，贡献率达到了28.5%，而TSWA7b位点的LOD值和贡献率变化不明显。利用F2群体双亲高通量测序的数据，在这二个特定区段开发了共显性的InDel标记。通过标记加密将TSWA7a和TSWA7b位点分别缩小到3.1 Mb和1.09 Mb的区段内。对近等基因系的比较分析发现，引入TSWA7a位点的大粒等位基因，可增加千粒重0.7克左右，相当于可增加23%的单株产量；引入TSWA7b位点的大粒等位基因可增加千粒重0.25克左右，相当于可以增加7%的单株产量。
3.2.甘蓝型油菜基因组的遗传构成解析
利用上述双过滤分析法构建的高密度SNP遗传图谱，开展了甘蓝型油菜和其祖先种白菜、甘蓝，以及和拟南芥的比较基因组学分析。发现甘蓝型油菜的基因组是在2/3白菜和甘蓝基因组骨架的基础上，约有1/5的基因组发生了同源染色体的交换以及1/20基因组发生了的非同源染色体的交换形成的。白菜和甘蓝分别约有90.7%和73%的基因组组成在甘蓝型油菜中被保留了下来。
3.3.白菜型油菜角果多室基因ml4的克隆
在油菜中，多室角果通常具有较多的每角果粒数和较强的抗裂角性，因此在油菜的高产育种中具有一定的应用潜力。为了阐明该性状形成的遗传和分子机理，我们利用白菜型油菜黄籽沙逊中的两室和多室材料为亲本，创建了正反交F1和F2世代材料。通过性状调查发现，多室材料的茎顶端分生组织在胚、苗期和开花期都明显增大，雌蕊的心皮数、角果腔室数和每角果粒数也都显著增加。组织切片发现，角果中增加的腔室是由早期雌蕊中心皮数的增加引起的。遗传分析发现，两室性状对多室性状表现为完全显性，且无细胞质效应影响。在F2随机群体中，两室角果单株与多室角果单株呈现3:1分离，说明在该材料中多室性状由1个隐性核基因ml4控制。在F2群体中，通过图位克隆的方法ml4最终定位于A4染色体上38.6-kb范围内。在该区段内共包含6个拟南芥的同源基因，其中的CLAVATA3 (CLV3)同源基因在拟南芥中编码分泌性的小分子多肽，并参与茎顶端分生组织的调控和多室角果的形成，因此被确定为ml4的候选基因。对该基因的比较测序发现，ml4等位基因型在其CLE保守结构域中存在一个C到T的碱基突变，并引起第九位脯氨酸突变为亮氨酸。通过进一步的转基因互补测验和体外多肽的处理实验证明了该C/T碱基突变导致了多室角果的产生。基因表达分析结果表明，在油菜多室材料中CLV3和WUSCHEL基因间的反馈抑制调节环中的负调控途径被阻断。该结果初步阐明了白菜型油菜中多室角果形成的分子机理。

4、优异种质资源筛选与新基因发掘
4.1新型甘蓝型油菜CMS及恢复材料的选育
植物体细胞融合过程中，常常发生细胞质基因的重组。其中，重组的线粒体可能会影响花药的正常发育进程，进而导致细胞质雄性不育（CMS）。在芸薹属中，许多异质的CMS都是通过原生质体融合选育而来。在构建的全套甘蓝型油菜-菘蓝单体附加系中，除一个附加系外（Me），均具有雄性不育的表型。以不育附加系为母本，华双三号为轮回亲本的BC5中，大部分植株具有38染色体，无菘蓝特异性带型，但均具有稳定的不育表型。利用线粒体特异引物的PCR扩增表明，附加系及其回交后代具有菘蓝与油菜的重组线粒体，且重组类型在分子水平上与已有的细胞质雄性不育系pol、nap、ogura、tour及Nca CMS存在差异，为一类新型的细胞质雄性不育类型。因为这些不育系来自于“菘蓝 (Isatis indigotica)”与“甘蓝型油菜（Brassica napus）”体细胞融合杂种，命名为“蓝菜”细胞质雄性不育系（napi CMS）。
附加系Me雄蕊发育正常，花粉育性60.5%，可能携带恢复基因。Me自交后代（S1）中的整倍体（2n=38）育性得到恢复，自交（辅助授粉）可以正常结实。整倍体自交后代（S2）在青海播种夏繁，花期与华双3号基本一致，雄蕊正常，雄蕊长度与柱头接近，但散粉晚1-2天，花粉育性为62.31%-91.56%。部分花中雄蕊也有心皮化。S3植株雄蕊长度超越柱头，少数花中有4-5个雄蕊，花粉育性在66.73%-97.71%，花药仍在开花后1-2天散粉，套袋自交（未辅助授粉）可以正常结实。这些结果表明在可育的附加系自交后代中有望获得能够恢复不育系育性的恢复系材料，但还需通过继续自交或小孢子纯化来稳定。相关的恢保关系也在进一步研究中。
4.2 甘蓝型油菜-诸葛菜雌不育附加系雌蕊发育的比较解剖观察及遗传研究
甘蓝型油菜-诸葛菜单体附加系之一具有雌不育的表型，且将这些附加系与其他正常甘蓝型、芥菜型及埃塞俄比亚芥杂交，后代中具有诸葛菜染色体的单株均表现稳定的雌不育表型。与正常的甘蓝型油菜比较，雌不育附加系（S1）的雌蕊完全败育，从花蕾长度为2mm左右的早期阶段就发育受阻，比正常雌蕊短很多，不能结实。花粉管萌发试验表明S1雌蕊柱头能粘附少量花粉粒并萌发，但花粉管螺旋生长不能穿入乳突细胞。扫描电镜结果表明S1柱头较小，且乳突细胞为短的圆球状而非正常的长指头状。DIC观察透明处理胚珠发现S1的胚珠内外珠被都败育，其中内珠被能起始发育但不能继续生长，而外珠被完全不起始发育。裸露的珠心组织内大孢子母细胞可以进行减数分裂形成四分体，但发生异常退化且不能形成正常的功能大孢子，即胚囊发育停滞在大孢子发生阶段。通过RNA-Seq技术对S1和甘蓝型油菜受体“华双3号”（H3）的雌蕊进行比较转录组分析，结果表明BR代谢异常可能是造成S1雌性不育的重要原因之一。
4.3 芸薹属ASY1基因的序列变异及超表达分析
ASY1为拟南芥减数分裂中联会复合体形成的辅助蛋白，在同源染色体识别和配对过程中具有重要作用。利用RT-PCR或PCR扩增、克隆和测序，共分离获得了25条ASY1基因编码序列，分别来自9个甘蓝型油菜，5个芥菜型油菜，3个埃塞俄比亚芥，4个白菜，3个甘蓝和1个黑芥。序列分析表明，A、B、C三个不同基因组的ASY1基因编码序列在某些位点上具有基因组特异性，能够被明显区分；芸薹属三个二倍体种ASY1基因与拟南芥、琴叶拟南芥和盐芥的ASY1基因序列上存在一些共有的和特异性的差异位点，可能是芸薹属基因组在进化历程中为适应三倍化而保留的关键变异；而B基因组ASY1基因编码序列在二倍体黑芥和四倍体芥菜型油菜以及埃塞俄比亚间均存在一些特异性碱基差异位点，C基因组ASY1基因编码序列在二倍体甘蓝和埃塞俄比亚芥中也存在一些特异性碱基差异位点，这些差异则可能是ASY1基因为适应新一轮多倍化而保留的关键变异。细胞学观察表明，甘蓝型油菜不同品种减数分裂的稳定性存在较大的差异，而芥菜型油菜和埃塞俄比亚芥不同品种减数分裂稳定性较高且差异不大。但是，通过对减数分裂稳定性不同的甘蓝型油菜品种ASY1基因编码序列的比对发现，该基因编码序列的变化并非是造成这些差异的主要原因。利用35S启动子对ASY1基因的超表达分析表明，ASY1过量表达并不会对甘蓝型油菜减数分裂中染色体行为造成明显影响，但是否会影响同源染色体的交换频率，还需要进一步观察。
4.4重要基因克隆及功能分析
基于高世代的近等基因系材料，在完成了每角果粒数主效QTL qSS.C9的精细定位基础上，通过候选基因的遗传转化，已经获得了该基因的目标基因。通过对多份育种材料的基因序列分析，已经获得了该基因在甘蓝型油菜及白菜和甘蓝中的变异情况及其进化过程。
复等位核不育基因BnMs5的克隆与功能鉴定。通过图位克隆的方法，已经获得BnMs5基因，并在恢复系、不育系和保持系之间的比较测序，鉴定出引起了该基因功能变异的原因。对该基因的表达与分析发现，该基因在早期绒毡层和花粉母细胞均有表达，可能才与调控绒毡层和减数分裂的调控。