营养品质性状改良是当前蔬菜遗传育种领域的热点研究方向之一。研究表明多数营养品质性状是由多基因控制的数量性状,易受外界环境等因素影响,导致性状改良周期长,优异品种更新缓慢,严重阻碍了蔬菜品质育种进程。萝卜（Raphanus sativus L.）是十字花科萝卜属中重要根菜类蔬菜作物,其肉质根中含有丰富的干物质、可溶性固形物、可溶性蛋白质、维生素C、可溶性总糖、硫苷以及花青素等成分,是肉质根营养品质的重要组成部分。尽管萝卜营养品质性状相关研究已有报道,但其关键基因分离鉴定及分子调控机制尚未明确,极大限制了萝卜品质育种遗传改良进程。因此,如何解析萝卜营养品质性状形成机制、加速品质育种进程成为萝卜遗传育种领域的重要研究课题之一。目前,全基因组关联分析（GWAS）技术可成为解决上述问题的一种高效手段,可实现对多种复杂性状的遗传分析及候选基因鉴定。本研究以179份萝卜栽培品种构建自然群体,结合由重测序获得的单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism,SNP）标记和目标性状表型数据,运用混合线性模型（MLM）进行GWAS分析,筛选出显著关联SNPs以及目标区域内候选基因;综合运用瞬时与稳定表达、双荧光素酶及酵母单杂交（Y1H）等技术,分析萝卜红皮性状形成关键基因生物学功能,初步揭示了萝卜红皮性状形成的基因调控网络;在全基因组水平分离鉴定出萝卜碱性亮氨酸拉链（Basic leucine zipper,bZIP）转录因子家族基因,并分析其在萝卜花青素合成中的潜在作用。主要研究结果如下:（1）萝卜肉质根营养品质性状GWAS分析对自然群体中的179份萝卜种质进行连续两年的10个营养品质性状指标进行检测与统计,包括干物质含量（DMC）、可溶性固形物含量（TSSC）、可溶性蛋白质含量（SPC）、维生素C含量（VcC）、可溶性总糖含量（SSC）,和4种脂肪族硫苷含量,即4-甲基亚磺酰基-3-丁烯基硫苷（GRE）、3-丁烯基硫苷（GNA）、4-甲硫基丁基硫苷（GER）、4-甲硫基-3-丁烯基硫苷（GRH）,以及皮色等。统计分析表明,除皮色性状以外,其他性状频数分布均接近正态分布,表明这些营养品质属于典型的数量性状。对179份萝卜种质进行基因组重测序,经过滤（个体深度≥ 3 ×,MAF≥ 0.05,缺失率＜0.2）获得1,222,458个高质量SNPs。系统进化分析表明,来自德国的黑皮萝卜与其余来自亚洲的萝卜基因型被明显分开,177份亚洲萝卜基因型被进一步分为4类,包括多数白皮萝卜、红皮萝卜、绿皮萝卜、等地方特色品种、及包含日本品种在内其它种质,与群体结构和PCA分析结果一致。运用MLM模型共检测到54个与DMC、TSSC、SPC、VcC和SSC显著关联的SNPs,并且在相应的遗传区域内（±10 kb）鉴定到136个可能与目标性状相关的候选基因。通过RT-qPCR分析,筛选到分别与DMC、VcC和SSC相关的候选基因RsEXPB3、RsPIN5及RsSUS2,为进一步解析萝卜肉质根营养品质性状形成分子机制奠定了重要基础。针对萝卜肉质根脂肪族硫苷（GRE、GNA、GER和GRH）含量表型性状进行GWAS分析时,发现位于RsGSL-OH1基因中的1个非同义变异SNP与GNA含量显著关联。进一步分析发现,在179份萝卜基因型中主要存在两种单倍型,即高GNA含量型（RsGSL-OHHGNA）和低GNA含量型（RsGSL-OH1LGNA）,其中RsGSL-OH1HGNA包含上述非同义变异SNP,且与GNA含量呈正相关。表明RsGSL-OH1基因的氨基酸变异可能是导致不同基因型间GNA含量差异的原因之一。此外,在RsGSL-OH1的附近发现2个与其高度同源的RsGSL-OH2和RsGSL-OH3基因。GRH含量GWAS分析鉴定到一个Rs2OGD基因,该基因的表达水平与GRH含量呈正相关。值得注意的是,RsGSL-OH1、RsGSL-OH2、RsGSL-OH3和Rs2OGD均属于2-酮戊二酸和亚铁依赖性双加氧酶（2OGDs）家族,因此,推测2OGD家族基因可能参与脂肪族硫苷的侧链修饰过程,进而导致萝卜脂肪族硫苷的多样性。（2）萝卜红皮性状GWAS分析与候选基因功能验证针对萝卜红皮性状进行GWAS分析时,发现一个Myb domainprotein 90基因,该基因与拟南芥中花青素合成相关基因Production of anthocyanin pigment 2（PAP2）高度同源（命名为RsPAP2）。RT-qPCR结果显示,RsPAP2在红皮萝卜花青素富集部位（根皮、茎、萼片、花瓣和花药等）的表达水平显著高于白皮萝卜基因型。遗传分析表明,过表达RsPAP2基因的拟南芥和萝卜植株出现红色素积累,总花青素含量增加,且花青素合成结构基因（C4H、UFGT和F3H等）显著上调表达。双荧光素酶试验表明,单独转染RsPAP2基因可激活花青素结构基因RsUFGT和调控基因RsTT8的启动子活性,与Y1H试验结果一致,说明RsPAP2基因通过诱导花青素合成相关基因的表达,进而调控肉质根花青素合成过程。此外,RsPAP2与RsTT8共转染能够增强更多花青素结构基因（RsANS、RsCHI、RsPAL和RsUFGT等）的启动子活性,说明RsTT8是RsPAP2的重要互作因子,二者协同调控肉质根花青素合成过程,而且RsPAP2对RsTT8同样具有转录激活作用。（3）萝卜bZIP基-因家族分析及参与花青素合成候选基因鉴定bZIP基因家族是成员数量最多的转录因子家族之一,可参与花青素积累及胁迫响应等重要生物过程。花青素在红皮萝卜中含量丰富,具有很强的抗氧化活性。全基因组范围内共鉴定到135个萝卜bZIP基因。共线性分析表明104个萝卜bZIP基因与63个拟南芥bZIP基因具有直系同源关系。转录组分析发现10个RsbZIP基因在萝卜肉质根中特异地高水平表达（RPKM＞10）。其中,RsbZIP010基因在镉（Cd）、铬（Cr）和铅（Pb）胁迫下显著下调表达,RsbZIP031和RsbZIP059基因则在热和盐胁迫下显著下调,表明其可能是萝卜肉质根非生物胁迫响应的重要调控因子。RT-qPCR分析表明RsbZIP011和RsbZIP102基因在红色的根皮、茎、叶脉、萼片和花瓣等组织部位的表达水平较高,与花青素水平一致,表明二者可能参与萝卜花青素合成过程。此外,G-box和ACE-box元件存在于CHS、ANS、UFGT-花青素结构基因的启动子中,具有与bZIP家族成员结合能力。相关研究结果将有助于解析RsbZIP基因调控萝卜肉质根花青素合成及非生物胁迫响应的作用机制。