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甘蓝型油菜是重要的油料作物,重要性状变异、基因定位和克隆是油菜遗传和育种研究的重要任务。本研究对EMS诱变产生的黄叶、黄白花和半矮杆突变体进行遗传分析、基因定位和基因克隆,并结合生理生化测定和转录组分析,探讨相关的性状形成机制。主要研究结果如下:1. 黄化叶突变体研究EMS诱变的起始材料为中双9号（ZS9）。突变体经多年自交,表型稳定。（1）黄化突变体与原对照材料ZS9相比,黄化叶突变体从子叶期开始每个发育阶段均表现为新生的心叶为黄色,随着植株的生长发育,黄叶慢慢变为淡绿色。整个生育期突变体叶片均呈现出先黄色后淡绿色的发育趋势。（2）选取七叶一心时期的突变体和原对照ZS9为研究对象,研究发现:突变体的心叶叶绿素含量明显低于ZS9,随着生长发育,老叶的叶绿素含量有所上升,但依旧显著性低于ZS9老叶叶绿素含量;透射电镜观察结果发现突变体的叶绿体发育滞缓。因此该突变体命名为yvl。有趣的是,ZS9和yvl心叶、老叶的净光合速率均无显著性差异。（3）遗传分析表明,yvl突变体叶色表型是由一对隐性核基因控制。利用混池重测序法（BSA-seq）将目标基因初步定位在A03染色体上1.0-4.0 Mb区域内。利用BC2F2代进一步精细定位,最终将候选基因yvl定位于70 kb的范围内。对候选区域内的14个ORFs（open reading frames）进行序列比对分析,发现只有基因Bna A03g04440D发生了突变,其突变是第五个外显子的一个C到T的碱基替换,导致该基因提前终止。该基因编码叶绿素合成途径中的镁离子螯合酶大亚基H（CHLH）,参与逆行信号途径对叶绿体发育有调控作用。对Bna A03.CHLH进行表达模式分析发现在各组织中均有表达,尤其在叶片中表达量最高。同源性分析发现在C03染色体上存在另外一个CHLH基因。与对照比较,yvl中的Bna C03.CHLH表达量显著性上调,暗示可能为功能补偿作用。（4）利用RNA-seq技术分别对ZS9和yvl的心叶、老叶进行转录组比较分析,发现yvl心叶中质体编码RNA聚合酶（PEP）的转录活性受到严重抑制,而参与光合作用相关的电子传递链,氧化还原反应以及光合作用复合体的基因表达量未受到影响。2. 黄白花突变体研究EMS诱变的起始材料为中双9号（ZS9）。突变体经多年自交,表型稳定。（1）黄白花突变体与原对照材料ZS9相比,突变体花瓣颜色为乳白色,介于黄色与白色之间。突变体在主花序长度、主花序角果数以及千粒重无显著性变化,而株高和一次分枝高度有不同程度的降低。（2）选取在盛花期的突变体和原对照材料ZS9的花瓣为研究对象,突变体花瓣中类胡萝卜素的总量与各组分含量均显著性低于ZS9;透射电镜观察结果发现突变体花瓣细胞中的质体数量显著减少且形状不饱满。因此该突变体命名为ywf。（3）遗传分析表明,ywf突变体花瓣颜色表型是由一对隐性核基因控制。利用BSA-seq将目标基因初步定位在A08染色体上11.0-17.0 Mb区域内。利用F2代进一步精细定位,最终将候选基因ywf定位于857 kb的范围内。在857 kb范围内只有一个C到T的变异位点,位于基因Bna A08g17170D第一个外显子末端导致基因的提前终止。该基因编码八氢番茄红素脱氢酶phytoene desaturase 3（PDS3）涉及类胡萝卜素生物合成途径。（4）对Bna A08.PDS3进行表达模式分析发现在各组织均有表达,尤其在花瓣中表达量最高。进化分析和共线性分析发现,A08染色体上PDS3基因发生断裂,形成两个PDS3基因Bna A08g17160D（Bna A08.PDS3;1）和Bna A08g17170D（Bna A08.PDS3;2）。（5）对ZS9和ywf盛开的花瓣进行转录组比较分析,发现KEGG显著性富集在类胡萝卜素的生物合成途径。类胡萝卜素生物合成途径相关基因差异表达分析发现在整个代谢通路中候选基因Bna A08.PDS3;2打断了类胡萝卜素的生物合成,导致类胡萝卜素合成不足。（6）对ZS9和ywf盛开的花瓣进行代谢组比较分析,发现共有59个差异显著的代谢物,其中类黄酮,黄烷酮和黄酮醇物质在ywf花瓣中全部上调。转录组与代谢组的联合分析发现差异基因和差异代谢物均在类黄酮生物合成显著富集,可能涉及油菜的抗病代谢途径和光保护机制。3. 半矮秆突变体研究EMS诱变的起始材料为中双9号（ZS9）。株高变矮突变体经多年自交,表型稳定。因该突变体株高110–120cm,所以命名为半矮秆突变体（sdw）。（1）sdw与ZS9相比从苗期开始发育缓慢,叶色偏绿,叶片向下弯曲且略微皱缩,成熟期平均株高110-120 cm,比ZS9降低约30%。（2）遗传分析表明,sdw突变体的株高是由两对隐性核基因（sdw1和sdw2）控制。为有效定位这两个基因,将sdw1和sdw2分离,并构建成两个独立分离群体。通过BSA-seq技术和精细定位方法,分别将候选基因sdw1定位于C03染色体上647 kb,sdw2定位于A02染色体的400 kb范围内。在sdw1的候选区域内,仅基因Bna C03g62810D保守区域中发生了C到T的碱基替换,导致由脯氨酸变为亮氨酸。Bna C03g62810D编码shaggy-like蛋白激酶BIN2,参与油菜素内酯和生长素的信号转导途径。在sdw2的候选区域内,基因Bna A02g17120D在突变体sdw茎杆中表达量显著性降低,该基因编码油菜素内酯信号转导途径中的正调控因子BZR1,且。因此预测控制sdw株高的两个候选基因分别是Bna C03.BIN2和Bna A02.BZR1。（3）对ZS9和sdw茎尖分生组织和现蕾后的茎秆进行了RNA-seq分析,发现在茎尖分生组织和现蕾期的茎杆中植物激素信号转导途径相关基因有显著性变化。对ZS9和sdw现蕾后茎杆中赤霉素（GA）,生长素（IAA）和油菜素内酯（BR）的含量测定发现,GA无显著性差异,而BR和IAA在sdw茎杆中显著性积累。因此推断sdw可能在BR和IAA信号转导途径出现异常。