芥子油苷是一类广泛存在于十字花科的含氮含硫的植物次生代谢物质,芥子油苷及其降解产物不仅参与植物先天免疫,还是芸薹属蔬菜特殊风味的来源,其中异硫代氰酸盐类降解产物具有较强的抗癌、防癌和抗炎症等功效。芥蓝（Brassica oleracea var.alboglabra）是一种中国特产的芸薹属蔬菜,其食用器官叶片、茎和芽菜等都含有芥子油苷,且以芽菜中芥子油苷的含量最为丰富,是新兴的芥蓝绿色经济高效生产方式。硫是植物初生和次生代谢中不可或缺的营养元素,在植物生长发育过程中发挥重要的功能。种子萌发生长为芽菜的过程中,初生和次生硫代谢产物都会发生巨大的变化以满足植物的生长发育需求,而作为硫库的芥子油苷及其降解产物在这一关键发育阶段的动态代谢变化的研究还鲜有报道。芥蓝芽菜中芥子油苷降解产物组分主要为上皮环硫腈,而非更有益于人体健康的异硫代氰酸盐,一定程度上制约了芥蓝芽菜的健康促进功效。本研究以芥蓝为材料,分析了种子萌发成长为芽菜这一关键发育阶段芥子油苷代谢的动态变化,在分子水平探究了影响芥蓝芽菜中芥子油苷降解产物组分的关键因子,并通过内源基因工程和外源植物激素处理等手段对其功能进行解析,以期为创造高品质的芥蓝芽菜提供理论依据和技术指导。主要研究结果如下:1、芥蓝种子萌发过程中,芥子油苷降解产物中上皮环硫腈含量占比逐渐增大。在芥蓝种子萌发过程中,初生硫代谢物谷胱甘肽和半胱氨酸以及次生硫代谢物芥子油苷及其降解产物存在动态变化,初生硫代谢产物含量表现为先升高后降低,芥子油苷含量波动上升,降解产物中上皮环硫腈占比逐渐增大。RNA-seq结合定量PCR结果显示,促进简单腈和上皮环硫腈生成的上皮环硫特异蛋白（epithiospecifier protein,ESP）的基因表达量显著上升。2、ESP在十字花科植物中较为保守,芥蓝中Boa ESP2表达丰度最高。在芥蓝中共克隆到4个拟南芥（Arabidopsis thaliana）At ESP的同源基因,分别命名为Boa ESP1、Boa ESP2、Boa ESP3和Boa ESP4。亚细胞定位结果显示,Boa ESP在细胞核和细胞质中均有表达。系统进化和氨基酸序列比对结果表明,ESP在十字花科中较为保守,芥蓝Boa ESP的氨基酸序列与拟南芥和甘蓝（Brassica oleracea）的同源性均高于75.4%。Boa ESP在各组织器官中均有表达,其中Boa ESP2在成熟叶、叶柄、花薹、花序、果荚和芽菜地上部的表达量显著高于其他同源基因。3、Boa ESP可有效影响芥子油苷降解产物的类型。利用病毒介导的基因沉默技术对Boa ESP进行沉默,可以显著增加芥蓝芥子油苷降解产物中异硫代氰酸盐的占比。在拟南芥中异源过表达Boa ESP可以显著降低4-甲基硫氧丁基芥子油苷降解产物中异硫代氰酸盐的占比,而增加简单腈的占比,且Boa ESP1、Boa ESP2和Boa ESP4比Boa ESP3的作用更强。外源脱落酸和赤霉素处理可以显著诱导芥蓝芽菜Boa ESP的表达,从而抑制芽菜中芥子油苷向异硫代氰酸盐代谢。因此,通过基因工程或外源激素处理改变Boa ESP的表达,可以有效实现芥子油苷代谢的调控。