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甘蓝型油菜（Brassica napus L.）是世界上植物油的第二大来源,提高其产量一直是油菜育种的重要目标。角果是一个十分重要的生理和生殖器官。油菜籽粒产量的三个构成因子——单位面积有效角果数、每角果粒数和粒重都与角果的生长发育密切相关。角果长和粒重是影响籽粒产量的数量性状,由多个QTL位点基因控制。目前,对角果长和粒重的研究仍集中在QTL定位的工作上,成功克隆到的基因还很少。在前期研究中,本实验室利用亲本S1（长角果、大粒）和S2（短角果、小粒）衍生出的重组自交系群体在A9染色体上定位到一个控制角果长和粒重的主效QTL qSLWA9。在一个残余杂合系后代中,得到了该QTL的近等基因系。本研究中,我们实现了qSLWA9的精细定位并通过图位克隆分离了该主效QTL基因BnaA9.CYP78A9,分析了BnaA9.CYP78A9的表达模式和进化来源,初步研究了基因的功能。主要研究结果如下:1.qSLWA9的精细定位。我们利用近等基因系NIL（S1）（长角果、大粒）和NIL（S2）（短角果、小粒）杂交得到的NIL-F2分离群体用于精细定位。通过分析9,737株NIL-F2单株的基因型和表型,最终将qSLWA9限定在分子标记SL5和SL15之间,对应白菜Chiifu-401-42参考基因组的A9染色体上约89-kb的物理距离,对应甘蓝型油菜测序品种ZS11的A9染色体约86-kb的物理距离,标记SL5位于甘蓝型油菜测序品种Darmoar-bzh的A9random scaffold1826上,SL15则位于A9染色体上。区段内含13个注释基因。2.qSLWA9的候选基因预测。根据白菜和油菜基因组的注释信息,对定位区段内的基因进行了表达和序列分析。结果发现,BnaA09g55530D在S1中的表达水平显著高于S2中的,BnaA09g55520D在S1基因组中缺失,预测这两个基因是候选基因。3.qSLWA9的比较测序与克隆。S1和S2中BnaA09g55530D的比较测序表明,双亲中BnaA09g55530D的编码区序列无差异,起始密码子上游3.9-kb区段内存在4个碱基的差异。在S1中,BnaA09g55530D起始密码子上游3.9-kb处插入一个3.7-kb的DNA片段,却丢失了一个包含基因BnaA09g55520D的12.3-kb的片段。油菜的遗传转化实验表明,3.7-kb片段的插入引起了角果皮BnaA09g55530D表达量的升高,导致了长角果和大粒。BnaA09g55530D是拟南芥AT3G61880（CYP78A9）的直系同源基因,命名为BnaA9.CYP78A9。4.BnaA9.CYP78A9的表达模式和蛋白亚细胞定位。BnaA9.CYP78A9在甘蓝型油菜的子叶、根、茎、叶片、花蕾、角果皮和种子各组织中广泛表达,但在角果皮组织中表达水平最高。在角果生长发育的各阶段,S1中BnaA9.CYP78A9的表达水平都显著高于S2的。BnaA9.CYP78A9蛋白定位在细胞膜上。5.插入BnaA9.CYP78A9上游区的3.7-kb片段分析。序列分析发现,插入BnaA9.CYP78A9上游调控区的3.7-kb片段是一个不完整的CACTA-like转座子。该转座子右端是典型的含保守’CACTA’基序的末端重复序列（TGTTTCTTGTAGTG）,但左端保守序列缺失,片段内含转座酶基因。此3.7-kb片段一系列5’端截短的序列驱动minimal 35S GUS报告基因转化拟南芥的染色及GUS酶活的定量实验表明,该3.7-kb转座子发挥着增强子的作用,并且含有两个增强子作用的功能元件,位置分别位于-4.58～-4.12 kb和-4.12～-3.92 kb间,且后者的增强效果弱于前者。6.插入BnaA9.CYP78A9上游区的3.7-kb片段的起源。根据亲本间基因BnaA9.CYP78A9的比较测序结果,我们开发了鉴定3.7-kb CACTA-like转座子是否存在的特异性标记,利用此标记分析了245份油菜材料的基因型,在25份中国来源的材料中检测到此CACTA-like转座子。此外,含有此转座子的油菜都表现为长角果和大粒。利用此标记对174份中国白菜进行基因型分析,鉴定出3份含CACTA-like转座子插入的白菜,其角果长度显著大于不含CACTA-like转座子插入的白菜材料。以上结果表明,插入BnaA9.CYP78A9上游区的3.7-kb CACTA-like转座子来源于中国的白菜,且是在白菜和甘蓝形成异源四倍体的油菜之前就存在白菜中了。7.BnaA9.CYP78A9的功能研究。通过油菜角果的动态生长及BnaA9.CYP78A9的表达水平,发现长角果材料中的BnaA9.CYP78A9的表达量更高,角果生长速率更快且持续伸长时间延长。扫描电镜观察亲本角果皮细胞表明,角果长度的差异主要是由角果皮细胞长度的差异决定。BnaA9.CYP78A9高表达的转基因互补株系的阳性株和长角果S1中的IAA含量都高于短角果的阴性株和S2的,表明BnaA9.CYP78A9通过影响生长素的含量来调控角果的伸长。