光合作用是绿色植物获取太阳能转化为化学能,为植物生长发育提供能量的基础。叶色突变体由于光合色素含量降低导致叶片光合作用效率降低,对作物的生长发育和经济产品的产量产生极大的负面影响。对叶色突变体的研究有助于阐明叶绿体发育和光合作用相关调控机制,叶色突变体也是研究植物光合作用和光建成的理想材料,对于通过基因工程提高作物光合效率来增加农产品产量具有重要理论意义,叶色突变还可作为标记性状在遗传育种、功能基因组学和植物生理学研究中发挥重要作用。本研究以甲基磺酸乙酯（ethyl methyl sulfone,EMS）诱变处理甘蓝型油菜“中双11”获得的黄化突变体为材料,进行田间表型观察和生理分析,同时基于全基因组重测序的BSA方法对该基因进行定位,并通过转录组测序来分析黄化突变体内在的调控机制。主要研究结果如下:1.本研究通过对甘蓝型油菜黄化突变体和ZS11进行田间表型观察发现,黄化突变体的子叶及真叶均出现黄化现象,并伴有株型较矮,生长较缓慢,生育期延迟和种子产量降低等特征。2.利用分光光度计法,对突变体和ZS11的叶片进行叶绿素和叶绿素合成前体物质含量测定发现。突变体的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量和类胡萝卜素的含量均显著低于野生型。叶绿素合成前体物质中ALA及PBG含量与野生型差异不明显,但是Proto IX、Mg-proto IX、Pchlide等四吡咯含量则显著积累,已知ALA是叶绿素合成的第一个直接前体,Pchlide是叶绿素a合成的最直接前体,表明叶绿素合成受阻发生在合成后期,叶绿素含量的减少导致植株叶片产生黄化表型,大量游离的四吡咯也会作为光敏物质产生活性氧对植株产生毒害作用。3.利用荧光显微镜对突变体和ZS11叶片的横切面进行观察,发现突变体的叶绿体分布较稀疏且荧光较弱。通过透射电镜照片发现突变体的叶绿体形状由纺锤状变为椭圆形,类囊体基粒垛叠层数减少且形状极其不规则,基粒片层间稀疏,嗜俄粒数量明显增加且体积变大,淀粉粒明显减少,表明突变体的叶绿体光合膜结构老化,功能存在明显缺陷,光合产物减少。4.对突变体和ZS11的叶片进行光合特性分析发现,突变体的净光合效率、气孔导度和蒸腾速率均极显著降低,胞间CO2浓度与野生型之间没有太大变化。说明净光合效率降低的原因不是气孔导度下降使CO2供应不足等气孔因素,而是叶肉细胞内部叶绿体发育不良和光合膜器官受损引起的。利用Flour cam对叶片的荧光动力学参数分析发现,突变体的Fo与Fm均低于野生型,这种差异在平展叶上更为明显,表示突变体叶绿素含量较低且电子传递速率下降,突变体的ΦPSII和ETR降低代表其光能转化效率低于野生型,Rfd略低于野生型,说明其叶片活力较低,两者之间的Fv/Fm没有差异表示植物生长环境良好并未受到胁迫。5.黄化突变体和WH-60杂交构建测序群体,F1代自交产生F2代,选取F2代中黄化和正常表型的植株,分别建立DNA混池,并进行深度重测序,结果表明:候选基因定位于A01染色体的3.36-6.07 Mb之间的2.72 Mb上,共有502个基因位于候选区域,其中277个基因含有可以引起基因编码的蛋白质序列改变的变异SNP位点。6.在重测序获得的候选区域内开发新的SSR引物,利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,通过两组不同的杂交组合,将候选区间缩小到标记bna108附近,定位到编码非典型硫氧还蛋白（ACHT2）的基因Bna A01g07280D。将黄化突变体中Bna A01g07280D基因片段进行克隆,证实该基因片段上确实存在移码缺失,与重测序结果一致。猜测Bna A01g07280D基因为甘蓝型油菜黄化突变体的候选基因。7.为了分析黄化突变体转录水平上的变化情况,我们对野生型和黄化突变体的叶片进行RNA-Seq。共鉴定出1273个差异表达基因,其中624个上调,649个下调。通过KEGG分析发现差异基因主要富集在苯丙烷代谢和糖代谢等途径。差异表达基因中与光合系统相关的Bna Anng22920D基因表达量显著降低,Bna C02g42890D和Bna Cnng19490D基因的表达量均降为零,已知它们分别编码编码与光合系统II（PSII）结合的脱辅基蛋白Lhcb,光合系统I（PSI）的重要组成亚基PSAN和PSAF蛋白。猜测有可能是候选基因Bna A01g07280D的突变间接影响了叶绿体发育相关的基因CAB,PSAN和PSAF的表达,导致叶绿体光合系统发育受损,叶绿素合成减少。