3、油菜品质性状的遗传基础及改良
3.1比较转录组分析解析甘蓝型油菜抗菌核病的遗传及分子基础
以抗、感差异明显的两个甘蓝型油菜纯系J964（抗病，R-line）和J902（感病，S-line）为材料，在茎秆接种后的不同时间点（0、24、48、96 hpi）取样进行转录组测序。48 hpi时R-line与S-line相比差异基因数目更多而且差异表达倍数更高。利用相对差异表达基因（RDEG）参数，鉴定和比较了R-和S-line的差异表达基因，共鉴定到R-line相对S-line上调的RDEGs 5910个，相对下调的RDEGs 3091个。对这些RDEGs进行GO富集分析和所参与的防卫反应途径分析，发现一些类受体激酶（RLKs）基因，MAPK级联反应相关基因，WRKY转录因子，茉莉酸和乙烯的合成及信号转导途径相关的基因，吲哚类硫苷合成相关基因，以及防卫相关蛋白（PR2, PR3, PR4, PR5-like, PDF1.2b, 几丁质酶, 凝集素，β-1,3-葡聚糖酶和PGIP）合成相关基因等在R-line中诱导更加剧烈。并且发现防卫反应中随着信号的逐级传递，R-和S-line在基因表达变化上的差异越来越大。通过对R-和S-line在接种前后几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和PGIP等酶活性以及硫苷含量进行测定，发现R-line中三种酶活性比S-line中高，吲哚类硫苷含量在R-line中增加也更加剧烈。这些结果与转录组分析所得到的结果一致，表明R-和S-line的抗性差异与防卫反应的剧烈程度有关。通过分析核盘菌在侵染两个材料时转录组的变化，我们鉴定到核盘菌的两大致病因子（细胞壁降解酶和草酸）合成相关的基因：多聚半乳糖醛酸内切酶基因（SS1G_10167）、纤维二糖水解酶基因（SS1G_09020）和草酰乙酸水解酶基因（SS1G_08218）在核盘菌侵染过程中起到至关重要的作用。另外我们鉴定到了8个重要的候选effector基因可能也是核盘菌重要的致病因子。上述结果发表在 Scientific Reports, (2016，6:19007)。
3.2全基因组关联分析鉴定甘蓝型油菜种子高含油量新位点
含油量是影响油菜经济价值的重要性状。通过提高含油量而增加油菜产油量是油菜育种的主要目标之一，而挖掘含油量优异等位基因和开发相应的分子标记是油菜含油量分子育种的基础。本研究利用全基因组关联分析，对甘蓝型油菜种子含油量进行了遗传解析。利用油菜60K芯片对521份甘蓝型油菜自交系进行了基因分型。群体结构分析表明521份材料可分为两个亚群（P1和P2），其中P1亚群包含364个自交系；P2亚群包含54个自交系；其余103个自交系为混合亚群。利用25,870 SNPs，采用三种关联分析统计方法，即一般线性模型 (GLM)、混合线性模型 (MLM) 和Anderson-Darling (A-D) test共检测到335 SNPs，对应于50个位点与含油量有关。这些位点分布于除了C5之外的18条染色体，可以解释表型变异的79.7%，其中21个位点位于之前报道的QTL置信区间内，29个是新鉴定到的位点。三种关联分析统计方法在A5染色体20.3 Mb附近均检测到一个含油量新位点OilA5。将SNP标记Bn-A05-p22266340转化成基于PCR检测的等位特异标记Oil-A和Oil-G。利用由ZP1和D126构建的ZD DH群体将标记Oil-A和Oil-G定位在A5连锁群上，且位于含油量QTL的峰值处，可解释表型变异的20%，加性效应为0.9，与关联分析结果一致。利用22个已经验证的含油量位点进行含油量位点的累加效应分析，发现含油量位点表现出累加效应，随着材料含有的有利单倍型数目的增多，含油量逐步提高。我们还利用甘蓝型油菜Darmor-bzh参考基因组，将DY、RNSL、Z5、SG、KN和TN 6个DH群体中定位到的含油量QTLs进行整合分析。通过整合分析得到53个唯一的含油量QTLs，其中A、C基因组分别有32个和21个。整合分析表明，甘蓝型油菜含油量是由微效多基因控制的复杂性状。上述结果发表在 Theor Appl Genet (2016， 129:1203–1215)。
3.3甘蓝型油菜株型相关性状的遗传解析
利用HJ DH群体及多年多点对油菜株型及产量相关性状的考种数据，开展了产量及株型相关性状的QTL定位，提出了油菜株型控制因子的概念并构建了主花序长比例、分枝高比例和分枝段比例等株型控制参数。将HJ DH群体中的家系按产量高低分为单株产量高值池和低值池，对两组材料产量和株型性状的分析发现，株型控制因子中的主花序长比例和分枝高比例在冬油菜区的高产材料中均处在0.3-0.4之间，而产量三因素可以处于不同的水平，说明株型控制因子维持在一个合适的范围值内是保证材料高产的前提。说明株型控制因子参数对油菜高产育种有重要参考价值。利用高密度SNP遗传图谱，在全基因组范围内检测到了346个控制株型和产量相关性状的QTL位点。通过元分析将这些QTL整合为163个unique QTL，其中多效性QTL69个（42.3%）。这些多效性位点中有36个（52.2%）同时控制株型和产量，说明在分子水平上株型和产量之间有着密切的内在联系，株型能在很大程度上影响产量及其构成性状的表现。在将218个株型调控有关基因的同源基因定位到甘蓝型油菜遗传图谱的基础上，鉴定到79个株型有关Unique QTL的候选基因。这些候选基因中生长素/吲哚乙酸（25.4%）、赤霉素（19.6%）和转录因子（13.8%）这三类所占的比重最大。上述结果发表Scientific Reports, (2016，6:21625)。
3.4甘蓝型油菜菌核病抗性的全基因组关联分析
油菜菌核病是制约我国油菜生产最主要的病害。培育抗（耐）病油菜品种是防治油菜菌核病最为经济有效的途径。利用成株期离体茎秆鉴定法对448份甘蓝型油菜自交系进行连续两年的抗性鉴定，发现该群体抗性分离较大，茎秆抗性的广义遗传力为61.7%，鉴定到26份高抗材料。用60K SNP芯片对该群体进行基因分型后进行全基因组关联分析，共检测到与茎秆抗性显著关联的位点3个，DSRC4、DSRC6和DSRC8，都位于C基因组上，分别解释表型变异6.11%、5.61%和5.19%。检测到潜在的关联位点6个，pDSRA2、pDSRA3、pDSRA10、pDSRC5、pDSRC9a和pDSRC9b，解释表型变异3.57%-5.04%。这是甘蓝型油菜中菌核病抗性全基因组关联分析的首次报道。利用甘蓝型油菜最新公布的参考基因组序列，将前人及本研究中得到的菌核病抗性QTL进行整合分析，将文献中93%的QTL定位到物理图谱上，这些QTL中62%定位于C基因组。共鉴定到5个抗性QTL的热点区域，包括A2的0-7.7 Mb，A3的0.8-6.8 Mb，A9的22.1-29.4 Mb，C2的0-6.7 Mb和C6的23.2-36.6 Mb。上述结果已发表在Front. Plant Sci. 2016，7: 1418）。