青花菜(Brassica oleracea var. italica)，又名西兰花、西班牙芥蓝等，是十字花科（Cruciferae）芸薹属（Brassica）一、二年生草本植物，甘蓝类蔬菜的一个变种。青花菜富含硫代葡萄糖苷（Glucosinolate，GS，简称“硫甙”）成分4-甲基亚磺酰基丁基硫甙（Glucoraphanin，RAA），其水解产物莱菔硫烷（Sulforaphane，SF）是迄今为止在蔬菜中发现的抗癌活性最强的活性成分之一。研究发现，莱菔硫烷能够显著降低肝癌、胃癌、肺癌、乳腺癌、膀胱癌等多种癌的患病率，同时能够预防心脑血管疾病的发生。目前，国内外对莱菔硫烷的医学价值报道较多，而对甘蓝类蔬菜作物中莱菔硫烷含量水平和资源筛选，青花菜整个生育过程中莱菔硫烷含量变化规律，青花菜花球中莱菔硫烷含量的遗传效应、QTL定位和相关基因在青花菜中的表达调控研究鲜有报道。本研究以甘蓝类蔬菜变种（甘蓝、青花菜、芥蓝和苤蓝），青花菜DH群体（176份）和六世代群体（P1、P2、F1、B1、B2和F2）为材料，对甘蓝类蔬菜变种的可食性器官和非可食性部分中莱菔硫烷含量进行了检测和分析，研究了青花菜整个生长发育过程不同器官中莱菔硫烷含量变化规律，青花菜DH群体和六世代群体花球中莱菔硫烷含量的遗传效应，构建了基于青花菜DH永久群体的较高密度的遗传连锁图谱，并对青花菜花球中莱菔硫烷含量进行了QTL定位，最后对青花菜莱菔硫烷含量相关调控基因进行了RT-PCR表达分析和相关性分析，构建了CYP79F1和AOP2超表达和RNAi表达载体。主要研究结果如下：（1）构建了用于测定甘蓝类蔬菜中莱菔硫烷成分的RP-HPLC检测体系和UPLC-MS/MS鉴定体系，并采用正交设计L9（34）优化了莱菔硫烷提取方法。结果表明采用梯度洗脱法检测莱菔硫烷成分，在标准浓度范围内线性方程良好：Y=3.69e-004X-1.26（R2=0.9994），回收率为96.2%（n=6），精密度良好（RSD=2.50e-9%，n=6）。UPLC-MS/MS成分鉴定表明，样品中莱菔硫烷成分与标准样品在保留时间（2.17min）和分子量等方面一致，确保了HPLC定量的准确性。（2）对甘蓝类蔬菜不同变种材料：48份甘蓝材料的叶球，29份青花菜自交系的花球、幼茎和叶片，44份芥蓝材料（自交系和F1）的花薹和39份苤蓝（自交系和F1）球茎进行了莱菔硫烷含量的HPLC分析。结果表明，各变种材料中莱菔硫烷含量最高的为青花菜花球，其余从高到低依次是芥蓝花薹，苤蓝球茎和甘蓝叶球；青花菜材料中莱菔硫烷含量最高的部分为花球，其次是幼茎，叶片最低，获得了14份高莱菔硫烷含量的变种材料。（3）以4份青花菜材料，包括自交系B691和B692及其F1材料B693（B692×B691）和B694（B691×B692），研究了青花菜整个生长发育过程中莱菔硫烷含量变化规律。首次探明了青花菜在发育过程中莱菔硫烷含量在不同器官中呈现不同的变化规律。成熟种子、抽薹期花蕾、定植后20d时的叶片和早期芽苗中莱菔硫烷含量较高，具有较大的开发价值。（4）以莱菔硫烷含量差异显著两个青花菜自交系86101和90196配制的F1，然后利用游离小孢子培养的方法构建了包含176份DH系的永久群体，并构建了六世代群体（P1、P2、F1、B1、B2和F2）。采用高效液相色谱法（HPLC）对青花菜群体花球中莱菔硫烷含量进行了测定，运用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对两群体中莱菔硫烷含量进行了遗传效应分析。结果表明，青花菜DH群体花球中莱菔硫烷含量受3对主基因-加性-上位性+多基因控制（G-1），群体主基因遗传率为89.28%，多基因遗传率为2.58%，主基因遗传率较高，表明该性状主要受主基因调控。采用主基因+多基因混合分离分析遗传模型对六世代群体花球中莱菔硫烷含量进行分析，表明该性状符合E-1-0遗传模型：2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因模型，主基因和多基因遗传率几乎各占50%，表明该性状受主基因和多基因共同调控。（5）以青花菜DH群体（176份DH系）为材料，从3786对SSR引物（EST-SSR和gSSR）中筛选出314对多态性好，且在双亲间有差异、重复性好、稳定性高的SSR引物，采用Joinmap4.0软件构建了一个覆盖基因组全长1293.32cM，包含268对SSR引物，分布于9条连锁群的遗传连锁图谱。该图谱分子标记间平均遗传距离为4.8cM，最长的连锁群为LG1，覆盖基因组长度为302.8cM，包含60对SSR引物，标记间平均遗传距离为5.1cM；最短的连锁群为LG7，覆盖基因组长度为26.9cM，包含16对SSR引物，标记间平均遗传距离为1.7cM，该连锁群的分子标记间平均遗传距离最短。（6）根据青花菜DH群体花球中莱菔硫烷含量的测定结果和遗传连锁图谱的构建，采用统计学软件SPSS10.0和MapQTL4.0软件对青花菜DH群体花球中莱菔硫烷含量进行了QTL定位。结果显示，采用区间作图（Interval mapping，IM）和MQM（Multiple QTL Mapping）法作图，共检测到13个QTL（SF1~13），分布在4条连锁群上，分别为LG1、LG6、LG8和LG9，各连锁群上分布的QTL分别为3、2、1和7个。（7）以青花菜B108为试验材料对AOP2基因进行了巢式PCR扩增，获得了一条长度为1696bp的序列。将该序列在NCBI上经Blastx分析，结果发现15条序列与该片段相似性在73%以上，其中相似性在95%以上的有14条，相似性为100%的有3条。采用MEGA对相似性较高的序列构建了MP和NJ发育树，表明AOP2在芸薹属作物中存在不同的拷贝数，多样性较为丰富。同时将该克隆片段在甘蓝和白菜基因组中进行了Blastx分析和染色体锚定，结果发现该序列在甘蓝和白菜基因组中分别有3个不同的拷贝，分布于甘蓝的第3、第8和第9染色体上，在白菜上分别位于第2、第3和第9染色体上，相似性都在90%以上。（8）对青花菜B108不同发育时期的花器官，包括商品期的花球，抽薹期的顶端花蕾、成熟蕾、开花前1d花蕾和完全开放的花及成熟种子中莱菔硫烷含量进行了HPLC分析，同时与两个相关基因CYP79F1和AOP2在相应器官上的RT-PCR（反转录PCR）表达量进行相关性分析。结果表明，青花菜B108商品期的花球，抽薹期的顶端花蕾、成熟蕾、开花前1d花蕾和完全开放的花，成熟种子中莱菔硫烷含量差异显著（P<0.05）。RT-PCR表达结果显示，不同的花器官发育时期AOP2和CYP79F1基因的表达量差异极显著（P<0.01），AOP2和CYP79F1基因在花中的表达量均处于最高水平。各时期花器官中莱菔硫烷含量与两个相关基因的表达量相关性分析结果表明两基因之间的表达量呈正比关系，而与莱菔硫烷的生成量呈反比关系。（9）构建了AOP2基因的RNAi表达载体和CYP79F135S强启动子超表达载体。表达载体pJG081-AOP2在植物中表现为Hyg抗性，在细菌中表现为Kan抗性；CYP79F1基因的两个超表达载体（010和291）均带有EGFP（绿色荧光表达蛋白）报告基因，这为验证两基因的功能奠定了基础。