世界上几种主要油料作物,例如大豆、油菜、花生、向日葵以及棕榈,油菜是排在大豆油与棕榈油之后的第三大油料作物。在中国,油菜是种植面积最大的油料作物,然而,与传统高产油地区(德国、加拿大)相比,我们的亩产水平则相对较低,所以提高我国油菜单位面积产油量,对缩减我国与高产油地区之间的差距,保障我国的食用油安全,具有重要的战略意义。迄今为止,已有大量的研究旨在增加油菜种子含油量,例如提高脂肪酸代谢途径关键酶的活性,调控底物的竞争关系,调节外源环境信号以促进脂肪酸的合成。但是关于油菜成熟种子脂肪酸的消减,以及制约种子脂肪酸高效合成的抑制因子,至今报道很少。这里,我们开展了一系列实验,针对以上科学问题进行研究:(1)成熟种子脂肪酸消减的基因型差异以及特定的转录组分析;(2)昼夜温差对不同基因型油菜种子含油量的影响;(3)种子含油量抑制因子BnaC.TT2.a的等位多态性与种皮颜色、种子含油量以及组分之间的相关性。主要的研究结果如下:1.分析了 4种基因型油菜,中油511,浙油50,九二13系以及B6-3,在种子发育成熟过程中含油量的变化趋势。发现中油511成熟收获的种子,含油量相比高峰期下降了 16.8%,而其它3份基因型油菜种子含油量一直呈现递增的趋势。利用RNA-seq测序技术,分析了中油511在种子成熟后期(40-DAP)以及种子发育前期(16-DAP)的全转录组水平的差异。结果发现,中油511种子成熟后期显著上调的基因有13648个,显著性下调的基因有15239个(显著性水平:|log2(FoldChange)|>1,Q<0.005),对差异性基因作KEGG富集分析后发现,在显著性上调的基因中,与糖类碳水化合物代谢相关的基因得到显著性富集,并且与脂肪酸消减直接相关的β-氧化途径基因也在种子成熟后期受到显著性上调,据此,我们归纳了中油511在种子成熟后期一系列影响种子含油量的关键基因。2.证实了昼夜温差环境因子对油菜种子含油量的影响,分析高含油量基因型(浙油50)以及低含油量基因型(九二13系)。结果发现,相比于小昼夜温差系统,大温差系统下的浙油50、九二13系种子含油量均显著较高,浙油50的落差是13.74%(P<0.05),九二13系的落差是18.9%(P<0.05)。大昼夜温差系统下夜晚的低温可以抑制乙醛酸代谢途径基因的表达,并可调节植物内源激素赤霉素的信号强度。处于大小昼夜温差系统中的浙油50、九二13系,油滴合成基因在白天与黑夜的表达模式是相反的,进一步分析发现,乙醛酸代谢途径基因的表达模式正好与之符合。对乙醛酸代谢途径的候选基因的启动子序列分析发现,大部分基因的启动子序列均存在着GAGA-similar的保守序列,并且,据报道该保守序列是响应高温调控的顺式作用元件。对转录组数据的深入挖掘发现,大昼夜温差中夜晚的低温可以调控DELLA蛋白基因的表达,RT-qPCR实验数据也证实:大昼夜温差系统中夜间赤霉素信号传导基因受到抑制。我们据此设计了两年两点的大田试验,实验结果也佐证了赤霉素信号在脂肪酸积累过程中的负面效应,而且当外源喷施多效唑(降解赤霉素)时,可以提高油菜含油量在9-18%的水平(增油效果受种植年份以及地点的影响)。3.找到了脂肪酸合成抑制因素BnaC.TT2.a位点的等位多态变化与种皮色泽及脂肪酸含量、组分的相关性。通过收集不同生态区域的83份甘蓝型油菜种质资源,我们成功构建了适用于关联分析的甘蓝型油菜自然群体,该群体不仅适合分析调控种子含油量的基因位点,而且可以分析其它潜在的功能基因。分析BnaC.TT2.a碱基多态性与脂肪酸表型的关联性时,在BnaC.TT2.a上的第1个内含子上鉴别出4个显著性连锁的SNPs,在第3个外显子上的738位置鉴定出1个插入突变位点,而且该插入位点导致TT2蛋白功能发生了改变。以上关联结果说明了BnaC.TT2.a在调控甘蓝型油菜种皮颜色、种子亚油酸以及总脂肪酸含量等重要农艺性状中的作用。