多倍化或全基因组加倍发生在至少70%的显花植物中,是植物物种形成的一个重要途径。在多倍化事件发生的早期阶段就发生了一系列的遗传学和表观遗传学变化,并伴随着基因的剂量平衡和基因网络调控而引起基因表达水平的变化,这些深刻的变化可能使多倍体增强对环境的适应力。然而,对于剂量平衡调控基因表达、基因组进化方面我们依然知之甚少,对于影响基因对剂量依赖与否的潜在机制方面更是难以捉摸。在本研究中,我们采用了研究异源多倍体的模式物种之一的芸薹属栽培种的一些物种来研究基因/基因组剂量效应对基因表达及互作的影响。一方面,是对整倍体的剂量效应研究,我们采用RNA-Seq的方法分析了一系列不同A、C基因组剂量的芸薹属杂种/多倍体(AC,AAC,CCA,CCAA)及其二倍体亲本的基因表达情况,来分析全基因组范围内的剂量不平衡对基因表达的影响。另一方面,我们试图构建全套的甘蓝-黑芥单体异附加系,这不仅为我们研究由非整倍体(单体)引起的剂量平衡调控奠定了材料基础,与此同时,全套的单体异附加系材料还可以进行其他遗传学问题的研究以及应用于育种实践。主要结果如下:1.剂量平衡对基因表达的影响及其进化意义为了探究基因组剂量变化对基因表达和互作的影响,我们用两个相同的亲本创建了一系列不同A、C基因组拷贝数的芸薹属杂种和多倍体(AC,AAC,CCA,CCAA),并对这些材料及其亲本进行了转录组测序分析。结果发现,A、C基因组基因表达的改变与剂量的变化一致。根据基因表达量与剂量之间的相关性,这些基因被分成了剂量依赖型和剂量非依赖型两类。剂量依赖型基因的表达量与剂量的变化表现出极强的相关性,这类基因主要表现为剂量效应;而剂量非依赖型基因的表达量与剂量的变化表现出很弱的相关性,这类基因表现为剂量补偿效应。与基因平衡假说的预测一致,剂量非依赖型基因的蛋白质互作要比剂量依赖型基因的多。剂量依赖型基因更加倾向于通过反式调控作用来影响基因表达,而剂量非依赖型基因则更加倾向于通过顺式调控作用来发挥作用。另外,剂量依赖型基因主要与生物体最基本的生物途径相关,似乎主要起到维持生物体生长发育稳定性的作用;而剂量非依赖型基因则主要集中于压力响应相关的生物途径,似乎对生物体的适应性起重要作用。本研究通过在芸薹属植物中对基因表达依赖/非依赖剂量改变的基因的研究为剂量平衡对基因的表达调控及多倍体基因组进化提供了新的见解。2.甘蓝-黑芥单体异附加系的创建为了创建甘蓝-黑芥单体异附加系,我们采用了一个本实验室早期通过甘蓝(2n=18,CC)和黑芥(2n=16,BB)杂交获得的异源三倍体杂种(2n=26,CCB)作为母本,用亲本甘蓝(CC)作轮回亲本进行连续回交。在BC1至BC3回交后代中采用FISH和SSR分子标记技术来筛选在C基因组上附加每一条B基因组染色体的单体异附加系(2n=19,CC+1B1-8)。最终我们获得了除B2以外的其他7条染色体的单体异附加系,而B2染色体存在于一个三重附加系中。获得的这些单体异附加系材料大部分可能由于表达了来源于黑芥性状的基因或者发生了互作而表显出明显的表型差异。在减数分裂终变期或后期I,额外附加的B基因组染色体平均有86.24%不参与配对而表现为单价体,而在剩余13.76%的细胞里外源B基因组染色体与一对C基因组染色体配对形成三价体。对于外源染色体的配子传递率,在所有单体异附加系中,雌配子传递率(平均14.4.%)远远高于雄配子的(2.64%)。而对于不同染色体的雌配子传递率,染色体B1、B4和B5(22.38-30.00%)要比其他4条(B3、B6、B7和B8)的(5.04-8.42%)高出很多。甘蓝-黑芥单体异附加系的创建对于黑芥基因组结构和进化的研究以及优良性状的应用都具有重要价值。