叶形是重要的农艺性状之一,在芸薹属植物中具有从全缘叶到深裂叶（也称花叶）等广泛的自然变异。已有的研究表明花叶较其它叶形更有利于空气对流、优化冠层结构,使作物更适应高密度的种植方式。然而,目前油菜中关于花叶形成的分子机理研究很少。本实验室前期通过铜陵花叶（HY,深裂叶）与浅裂叶油菜中双9号（Z9）组配构建分离群体。在此基础上,本研究通过图位克隆的方法分离花叶主效基因,并对其调控机制进行了初步研究,主要研究结果如下:1、在HY和Z9为亲本构建的遗传材料中,正反交F1都表现为中间叶形,F2和BC1F2等分离群体中的浅裂叶、中间叶形和花叶的分离比符合1:2:1。因此,油菜花叶性状是由单个核基因主效位点（命名为BnLLA 10）控制,且无细胞质效应;花叶对浅裂叶表现为不完全显性。2、在F2分离群体中,利用BSA的方法将BnLLA10初步定位于A10染色体上。进一步通过分子标记在大的分离群体中筛选重组单株,将其精细定位至41.0kb。该区段包含BnaA1 0g2631 0D至BnaA10g26350D共5个注释基因。其中BnaA10g26320D（BnaA10.RCO）和 BnaA10g26330D（BnaA10.LMI1）为LATE MERISTEMIDENTITY1-like旁系同源基因,编码HD-Zip I转录因子。该类转录因子在碎米荠和棉花中被证明参与叶形调控,因此确定为油菜花叶的候选基因。3、BnaA10.RCO和BnaA10.LMI1的基因克隆与亲本等位基因的比较测序表明,BnaA10.RCO在基因编码区仅有1个氨基酸差异,且该差异不在基因保守结构域内;而在5’-UTR和3’-UTR区,亲本间存在大量序列差异。同样,BnaA10.LMI1等位基因的蛋白编码区在亲本间完全相同;在基因5’-UTR区,Z9和J7005等浅裂叶材料相对于花叶亲本HY存在一个2624bp的插入和3个SNP差异;在3’-UTR区,亲本间存在12个SNP差异。因此,候选基因BnaA10.RCO和BnaA10.LMI1在两个亲本间的主要等位基因差异均位于基因表达调控区。4、定量PCR结果表明,在叶片和茎顶端组织中BnaRCO和BnaLMI1在HY中的表达量相较于其近等基因系显著上调,且BnaRCO相较于BnaLMI1上调幅度更大。通过不同组织中基因表达量比较发现,BnaRCO和BnaLMI1在早期叶片中表达量最高,可能作用于叶片发育早期。蛋白的亚细胞定位分析表明BnaA 10.RCO蛋白定位于细胞核。5、在浅裂叶材料J9707中分别超表达Z9和HY的BnaA10.RCO等位基因,转基因系叶缘刻裂明显增多,部分株系可以产生类似花叶表型。在HY背景下超表达Z9的BnaA10.RCO等位基因,大部分转基因系叶面积明显减少,叶片复杂度较HY更高;同时,一些转基因系表现出共表达抑制现象,即叶片边缘由刻裂变平滑。利用CRISPR/Cas9技术,对HY的BnaA10.RCO基因进行敲除后,叶形由花叶变为浅裂叶,表明BnaA10.RCO调控花叶形成;而其同源拷贝BnaC04.RCO的敲除不会改变叶形。我们也利用CRISPR/Cas9技术对BnaA10.LMI1基因的功能进行了验证。结果表明HY中的BnaA10.LMI1基因敲除可使花叶变为浅裂叶;而J9707中的BnaA10.LMI1基因敲除不会改变叶形;表明BnaA10.LMI1正向调控花叶的形成。6、利用N-1-naphthylphtalamic acid处理花叶亲本HY,可以使其叶边缘变圆滑,说明阻断生长素极性运输可以改变叶形。将DR5::GUS载体转化J9707和HY,转基因系中的GUS染色信号在叶片上的分布无明显差异。测定HY与Z9-NIL的茎顶端中IAA含量,结果未发现显著差异。以上结果表明BnLLA10位点调控叶形时不依赖于PIN1介导的生长素极性运输。7、我们在白菜和芥菜等芸苔属物种中也开展了花叶性状遗传机制的研究。利用F2分离群体进行QTL-Seq分析分别将白菜型和芥菜型油菜中的花叶主效基因定位于A10染色体的包含LMI1-like基因的同源区段内。利用基因编辑验证候选基因的结果表明,芥菜HJ的花叶表型仅由BjA10.RCO调控,而与BjLMI1无关。以上结果表明,芸薹属不同物种中的花叶性状都是由保守的LMI1-like基因调控,同时该基因的功能在芸薹属不同物种中存在一定的分化。综上所述,本研究首次在甘蓝型油菜中图位克隆了花叶基因,并证明BnaA10.RCO和BnaA10.LMI1协同正向调控花叶叶形的形成。而在芥菜型油菜中,花叶表型仅由BjA10.RCO调控。该研究结果将推动油菜叶形形成的调控机理研究,也为叶形在油菜育种中的利用奠定理论基础。