油菜（Brassica napus L.）是在世界范围内种植的重要油料作物,是中国食用植物油的第一大来源。中国是世界上菜籽油产量最高的国家之一,油菜种植面积达14亿公顷。油菜籽压榨的植物油不仅满足人类健康需求,而且富含蛋白的菜籽饼粕也是动物蛋白饲料的重要来源。角果生长发育对提高油菜籽产量和菜籽油品质重要源库器官,在发育后期对种子发育发挥着重要作用。因此,光对角果皮中光合产物的合成与转运、以及种子中酚酸、类黄酮、硫代葡萄糖苷（GSLs）、脂类和其他极性化合物积累发挥关键作用。在这些代谢物中,硫代葡萄糖苷类化合物在植物抵御生物和非生物胁迫中起着重要的作用。同时,籽粒中过高的硫苷积累不仅会产生刺激性气味,还极大降低了菜籽油的营养品质。因此,如何改良油菜中硫苷的水平具有重要意义。本研究旨在探究油菜角果皮中代谢物特点和遮光对角果皮中代谢物的影响特点,比较明确角果皮中硫苷的积累和转运特征,并进一步挖掘受光影响的硫苷代谢物的重要候选基因,为油菜的育种改良提供重要思路。主要结论如下:1.角果皮代谢组分析本研究以负离子模式利用UPLC-HESI-MS/MS技术（m/z,100～1500）对油菜角果皮中的代谢物进行了系统研究。结果采用MS-DIAL软件在角果皮中共鉴定了3245个高质量离子峰。基于标样、MS和MS~2离子特征峰与保留时间,共准确鉴定出249个代谢物离子峰,共分为6大类,其中酚酸类32个、类黄黄酮类38个、硫苷类22个、脂质类34个、羟基肉桂酸56个和未知化合物67个。另外,利用标样绘制标准曲线对其中的89种化合物进行了定量分析,包括酚酸类（29种）、类黄酮类（38种）和硫苷类（22种）,其他化合物采用基峰面积进行相对定量分析,如脂类、羟基肉桂酸和未知化合物等。2.遮光处理油菜角果皮代谢物比较分析本研究用锡箔纸对花后20天油菜角果进行遮光处理。研究发现遮光后角果和种子的表型发生显著变化,表现为角果褪绿、种子变小和种皮褶皱,说明光对角果和种子中光合产物的积累发挥重要作用。另外,通过利用UPLC-HESI-MS/MS技术对处理前后角果皮中的代谢物进行了比较分析发现,不同代谢物在角果中发现了明显变化,类黄酮类、硫苷类和羟基肉桂酸的总含量遮光后在角果皮中显著增加。我们以差异倍数小于0.5或大于2.0且p值≤0.05为标准对显著差异代谢物进行了筛选,结果共鉴定出62种差异代谢物,包括12种硫苷类、7种脂质类、3种酚酸类、3种类黄酮类、3种羟基肉桂酸和34种未知化合物。3.遮光对油菜角果硫苷积累的影响角果皮是油菜中硫苷生物合成的主要部位,也是种子中硫苷积累的重要来源。本研究中,我们发现角果中硫苷总量在遮光后显著增加,在检测出的12种硫苷差异代谢物中,有10种是硫苷生物合成途径的终产物,包括4个脂肪族硫苷（glucoalyssin（1.28）、glucoalyssin（1.70）、glucoberteroin和glucoerucin）、4个吲哚族硫苷（tryptophan、glucobrassicin、4-hyroxyglucobrassici和4-methoxyglucobrassicin）和2个芳香族硫苷（gluconasturtiin和glucotropaeolin）。与硫苷的总含量变化相似,这些差异硫苷代谢物在遮光处理后角果皮中积累量增加。上述结果表明,光对硫苷类化合物在角果皮中合成及向种子转运过程中有重要影响。4.遮光后油菜硫苷代谢途径家族基因表达谱分析硫苷代谢合成可作为次生代谢研究的“模型”已在植物中获得广泛的研究。基于角果皮中硫苷的积累变化规律,本研究利用转录组着重对遮光后硫苷合成和转运相关的基因家族进行了代谢组分析。结果显示,遮光处理后大部分硫苷合成基因表达受到抑制,随后我们对不同硫苷的合成基因进行了q RT-PCR检测确认,发现脂肪族的AOP2和GSL-OH、吲哚酸族的IGMT、芳香族的St5a和硫苷转运基因GTRs的表达水平在遮光处理后显著下调表达,与角果皮中硫苷的积累模式变化一致。因此,结果说明光通过调控GSLs家族基因的表达在硫苷化合物从角果皮到种子的转运过程中发挥重要作用。5.高低硫苷油菜GTR基因家族成员比较分析为全面解析GTR基因作用机理,本研究对拟南芥、白菜、甘蓝和甘蓝型油菜中GTR基因家族成员进行了全基因组水平鉴定。结果共鉴定出28个GTR基因,其中拟南芥2个、白菜7个、甘蓝7个和甘蓝型油菜12个,它们分为GTR1和GTR2两个亚群。不同GTR家族基因成员在甘蓝型油菜角果皮和种子中的表达模式不同,且在高硫苷（GH06）和低硫苷（ZS11）品种之间存在序列结构差异。此外,为了说明光对GTR家族基因成员的影响,我们进一步对启动子的顺式元件进行了分析,结果Bna GTRs启动子区共存在7个光响应调控元件,可能在激活Bna GTRs中发挥重要作用。研究结果为解析光在硫苷化合物转运过程中的机理提供了线索。6.受光影响硫苷代谢物的全基因关联分析本研究通过对遮光后9个甘蓝型油菜材料（GH06、ZY821、L1262、L1263、L1266、L1267、L1188、P130和P95）中硫苷代谢物分析,共获得3种受光显著响应的硫苷代谢物,它们在角果皮中显著积累,但在种子中含量降低。因此,利用全基因组关联分析对上述三种硫苷代谢物进行了关联分析,结果共筛选到306个与代谢物m157、m165和m169相关的显著SNP。这些SNP标记在Chr C02和Chr A09上最多,分别为83个和65个。以高硫苷材料GH06基因组为参考,选取显著SNP上下各100kb作为候选区间,共存在9886个注释基因。基于转录组和差异表达基因的q RT-PCR分析,我们进一步筛选确定了了14个与硫苷代谢物相关的候选基因,包括7个硫苷合成通路的已知基因和7个可能参与调控的转录因子。此外,我们在候选基因启动子区域鉴定到18个光响应顺式调控元件,说明它们在参与甘蓝型油菜硫苷代谢物的积累和运输过程中受光调控影响。