甘蓝型油菜是一种重要的油料、饲料、蔬菜、绿肥和蜜源作物。近年来,随着国内各地油菜花节的顺利召开,油菜的种植给观赏旅游业也带来巨大的经济效益,其观赏价值逐渐引起油菜遗传育种研究领域科研工作者的重视。对油菜控制花色的关键基因进行克隆和功能研究,将为揭示油菜花色形成的分子机理提供理论基础,为利用生物工程技术改良油菜花色,创造多彩油菜种质资源提供理论依据。本研究以甘蓝型油菜橙花突变体O271和黄花材料Y409为亲本构建分离群体,图位克隆了控制花色的两个基因Bna.A09ZEP和Bna.C09ZEP,通过HPLC、qRT-PCR、转基因互补测验、CRISPR/Cas9、亚细胞定位和转录组测序等技术对其功能进行了研究。主要研究结果如下:1.遗传研究表明,甘蓝型油菜橙花性状是由两对核基因（of1和of2）控制的隐性性状。2.对双亲及BC3F1群体中的黄花单株在3个发育时期的花组织进行HPLC分析,结果表明,类胡萝卜素成分的差异是导致花瓣着色变化的原因。黄花中最主要的类胡萝卜素成分是紫黄质,而橙花中紫黄质含量显著降低,叶黄素显著积累,暗示橙花突变体中类胡萝卜素合成途径的基因发生突变。3.对双亲及BC6F1黄花单株叶片和花瓣进行ABA含量检测,结果表明,不同花色材料叶片或花瓣中的ABA含量没有显著差异。4.利用2个BC3F1群体,将OF1定位于C09染色体上一个25kb 区间内,将OF2定位于在A09染色体上一个196kb的区间内。分析这两个区间内的基因注释信息,发现两个区间中均有一个编码拟南芥玉米黄质环氧化酶（ZEP）的同源基因,分别命名为BnaC09.ZEP和BnaA09.ZEP。RT-PCR和qPCR结果表明,这两个基因在黄花瓣中均正常表达,橙花瓣中不表达。比较测序结果表明,橙花突变体丢失了BnaC09.ZEP,并且缺失了 BnaA09.ZEP中一个长达1695bp的片段。因此,Bna.C09ZEP和Bna.A09ZEP很可能是OF1和OF2的候选基因。5.转基因互补和超表达实验表明,转入BnaA09.ZEP或BnaC09.ZEP均可使O271花瓣颜色恢复为黄色,转基因阳性单株花瓣中的类胡萝卜素组分也与黄花亲本Y409相似;利用CRISPR/Cas9技术同时突变黄花甘蓝型油菜Westar的两个基因BnaA09.ZEP和BnaC09.ZEP,发现10个阳性单株发生双突变,花色由黄色转变为橙色。以上结果表明,BnaA09.ZEP和BnaC09.ZEP是控制橙花性状的关键基因,且BnaA09.ZEP与BnaC09.ZEP功能相似,暗示油菜中的多拷贝ZEP基因存在基因冗余现象。6.利用RT-PCR、qPCR和GUS技术研究了BnaC09.ZEP、BnaA09.ZEP及其两个同源基因BnaC0 7.ZEP和BnaA07.ZEP的基因表达模式,结果表明,BnaC09.ZEP和BnaA09.ZEP主要在花瓣中表达,而BnaC07.ZEP和BnaA 07.ZEP主要在叶片中表达,说明油菜中的多拷贝ZEP基因存在组织特异的功能分化。7.通过对甘蓝型油菜中ZEP蛋白序列BLAST,搜索得到44条同源序列,并构建了进化树,分析发现BnaZEP具有与拟南芥ZEP类似的四个功能结构域。BnaA07.ZEP和BnaC07.ZEP与拟南芥ZEP亲缘关系更近,且与白菜的BraA07.ZEP和甘蓝的BolC07.ZEP聚为一个亚类,而BnaA09.ZEP和BnaC09.ZEP则与BraA09.ZEP和BolC09.ZEP聚为一个亚类,暗示油菜四个BnaZEP的功能分化早于异源多倍化事件之前,白菜和甘蓝中各自的2个ZEP也可能存在功能分化。8.为揭示BnaC09.ZEP和BnaA09.ZEP影响类胡萝卜素积累的分子机理,选取O271（对照）与2个T2代单基因互补阳性株系APSP与CPSP三个发育时期的花组织进行转录组测序。结果表明,BnaC09.ZEP或BnaA09.ZEP转入橙花O271之后,引起了大部分类胡萝卜素合成路径基因的表达变化,β-类胡萝卜素支路的基因表达量显著提高,α-类胡萝卜素支路的基因表达量显著降低,从而导致转基因阳性单株花瓣紫黄质显著增加,花瓣变为黄色。而且,随着BnaC09.ZEP或BnaA09.ZEP的转入,其同源拷贝BnaC07.ZEP和BnaA07.ZEP表达量明显下降,暗示在橙花单株缺乏BnaC09.ZEP 和BnaA 09.ZEP 的情况下,BnaC07.ZEP 和 和BnaA07.ZEP 表达量提高,可能可以部分补偿其功能。值得注意的是,GO和KEGG富集分析结果表明,类黄酮合成路径的差异基因显著富集,大部分结构基因表达量显著提高,暗示了类胡萝卜素合成路径与类黄酮合成路径的协调调控。我们推测,油菜花瓣中积累的类黄酮不影响花色,其作用主要是在紫外光的照射下,作为花蜜引导吸引昆虫传粉和为植物体提供紫外线保护屏障。