物种间杂交和异源多倍化在植物的形成和进化中起着重要作用。异源多倍体的基因组融合导致的基因序列变化、表达变化和新性状的形成等现象已经成为目前基因组进化研究的热点之一。A和C基因组融合后形成的人工合成甘蓝型油菜,因其亲本来源已知,已经成为研究多倍体物种进化的重要材料。研究甘蓝型油菜黄籽性状的遗传行为,定位和克隆控制种皮色泽的相关基因,解析黄籽性状形成的分子机理,对于指导油菜黄籽育种具有重要意义。本研究以黄籽白菜(基因组AA,1151,2n=20)、黄籽甘蓝(基因组CC,T2,2n=18)及其合成的稳定的甘蓝型油菜黄籽(5027)、黑籽(5042)为材料,使用同源序列法克隆类黄酮合成途径的关键基因,并借助RNA-Seq、Real-time RCR等技术,研究异源多倍化对芸薹属A/C基因组类黄酮合成途径基因的影响,为揭示油菜黄籽形成的分子机理奠定基础。本研究的结果如下:1.在二倍体亲本中及合成种中分别克隆了 24条和41条(位于A基因组上25条,位于C基因组上16条)类黄酮合成相关的基因序列。序列分析发现,与亲本相比,合成种中58%基因序列未发生任何变化,即与亲本完全一致。合成种中的基因序列变化主要包括大片段的插入、缺失和碱基突变,所占比例各为21%,17%,34%。这些变化广泛存在于基因的内含子和外显子区域。类黄酮途径的基因序列变化具有基因组偏向性,A/C基因组上序列发生变化的基因各为11条、6条,合成种中略偏向于保留C基因组中的类黄酮合成途径基因。2.人工合成甘蓝型油菜黄籽/黑籽形成是由类黄酮代谢相关产物积累差异所致。3.对双亲及黄、黑籽合成种的种皮RNA-seq分析表明,合成种中可变剪切比亲本可变剪切之和低(降低了10%-15%左右);白菜和甘蓝中参与表达的基因数目相近,而在合成种中,来自于白菜的A基因组中参与表达的基因数目上升了 9%,来自于甘蓝的C基因组中参与表达的基因数目则下降了 69%。分析了与类黄酮合成途径相关的57个基因,36个在亲本和合成种中均表达;1个只在亲本中表达;6个只在合成种中表达;6个只在黑籽合成种中表达;另外5个仅仅是黄籽合成种中不表达,2个仅仅是黑籽合成种中不表达,还有2个在所有与材料中均不表达。大部分冗余的同源基因通过降低表达量,而不是关闭某些拷贝来应对基因组的冲击。4.以甘蓝型油菜作为参考基因组时,黄籽合成种与黑籽合成种差异表达基因有6830个,其中3777个基因上调,3053个基因下调;以白菜和甘蓝基因组作为参考基因组时,有4990个差异表达的基因,其中2708个上调,2282个下调。对差异表达基因进行GO分类,这些基因在细胞组分中主要与细胞、细胞组份和细胞器等相关。在分子生物学功能主要与富集、催化活性和转录调控等相关。在生物学过程主要参与细胞进程、合成过程和应激反应。对差异表达基因进行COG注释和功能分类,表明这些基因主要与基本功能、转录、转录后修饰和重组修复等相关。5.利用Real-time PCR技术分析了类黄酮合成相关基因在黄/黑籽中的表达情况,结果表明,与黄籽合成种相比,黑籽合成种中的类黄酮合成相关基因全部上调表达。因此我们推测黄/黑籽种皮的形成,可能并不是由类黄酮合成途径相关基因突变造成,而是其上游或相关的代谢路径的异常导致。从RNA-seq数据中分析发现可能有4条代谢路径与之相关,包括氰基氨基酸代谢以及与类黄酮合成途径紧密相关的上游代谢途径如苯丙烷代谢、苯丙氨酸代谢和谷胱甘肽代谢途径。目前推测有47个差异表达基因可能与种皮色泽形成相关。