不结球白菜(Brassica campestris ssp. chinensis Makino)是十字花科芸薹属中最重要的蔬菜作物之一,原产中国,不仅营养丰富而且具有适应性广及生长迅速等特点,在中国、韩国、日本等东亚国家普遍栽培,近年来欧美等国家也广泛引种并逐渐成为世界性的重要蔬菜。目前不结球白菜的分子生物学研究相对于其他模式植物相对滞后,主要是由于没有获得不结球白菜的基因组序列信息,因此构建不结球白菜的基因组数据库具有重要意义,这不仅有利于探明不结球白菜基因的功能,促进我国蔬菜品种改良和种质创新,也为深入了解不结球白菜的起源和进化、丰富的自然变异提供重要的生物学和遗传学基础。本研究构建了不结球白菜基因组数据库,并利用NCBI公共数据库中的数据,对芸薹属作物大白菜和甘蓝的miRNA和EST-SSR数据进行挖掘与分析,并对其中的部分miRNA在不结球白菜和青花菜中进行了实时定量PCR实验验证。本研究结果如下：1.不结球白菜基因组数据库的构建目前不结球白菜全基因组序列信息已经获得,但还没有一个供研究人员使用和查询的数据库平台,因此构建不结球白菜的基因组数据库具有重要意义。本研究运用生物信息学技术,采用IBM高性能计算服务器,对不结球白菜基因组测序数据进行加工处理,利用Linux、MySQL、Apache、PHP等软件搭建了服务器运行环境和网站,构建了不结球白菜基因组数据库,并提供基因组浏览、序列比对与查询、生理数据和形态学数据查询、品种图片资料浏览、序列下载等功能。2.大白菜保守microRNA和靶基因的预测与鉴定利用比较基因组学方法,共找到168个大白菜保守的miRNA分子,这168个miRNA隶属于38个miRNA家族。这些miRNA来自于22条EST序列和119条GSS序列,其中miRNA1533、miRNA156和miRNA2911家族包含的miRNA成员数量最多。通过生物信息学分析发现,有129个：miRNA作用于1,386个大白菜EST靶基因,这些靶基因参与多个生物和代谢过程,包括代谢、细胞增长、信号转导、胁迫响应和植物发育等。基于靶基因的编码蛋白进行GO分析表明,有688、532、287个基因分别隶属于分子功能、生物过程和细胞组分。KEGG分析表明大白菜miRNA靶基因参与了214个代谢途径,包括植物-病原菌相互作用、脂肪酸代谢、氨基酸代谢、硝酸盐代谢和植物信号转导等。3.不结球白菜miRNA组织特异性表达及其在低温条件下的表达情况采用实时定量PCR技术,对部分大白菜miRNA在不结球白菜自交系‘苏州青’成熟期阶段的根、茎、叶、花等4个组织进行表达分析,发现大白菜miRNA在不结球白菜不同组织中表达存在差异,其中bra-miR390、bra-miR529和bra-miR845都是在花中表达量最高,在根中表达量最低；bra-miR398和bra-miR414在叶中的表达量最高,在根中的表达量最低。另外还对低温处理下不结球白菜叶片中1miRNA的表达情况进行分析,发现bra-miR390、bra-miR156、bra-miR158和bra-miR162等9个miRNA在低温处理后,其在叶片中的表达量呈上升的趋势,bra-miR529和bra-miR167则表达量下降,其余1miRNA表达量在处理前后没有差异。4.甘蓝microRNA和靶基因的预测与鉴定利用计算分析和比较基因组学的方法,共预测到193个甘蓝保守miRNA,这193个miRNA隶属于70个miRNA家族,分别来自于甘蓝17条EST序列和152条GSS序列,其中miR169、miR5021、miR156和miR158家族包含的miRNA数量最多。这其中有36个1miRNA家族是首次在芸薹属作物中发现。通过分析发现175个miRNA共作用于1,393个甘蓝靶基因。通过实时定量PCR和RLM-5’RACE实验,对部分miRNA及其靶基因在青花菜中进行表达分析,结果验证了miRNA及其靶基因之间的关系。对靶基因进行功能注释发现这些基因参与多个生物和代谢途径,包括信号转导、胁迫响应和植物发育等。Gene Ontology分析表明有818、514和265个基因分别隶属于分子功能、细胞过程和细胞组分。KEGG分析揭示了这些靶基因调控了186个代谢途径,包括脂质、能量、淀粉和蔗糖、脂肪酸和硝酸盐等代谢途径。5.芸薹属EST-SSR分子标记的开发本研究中,对1,017,392个芸薹属作物EST进行SSR分析,共找到25,631个EST-SSR分子标记。EST中SSR的平均长度为25bp,三核苷酸重复出现的频率最高,其中AGG/CCT在白菜中出现的次数最多,占到三核苷酸重复总数的25%。通过软件共设计20,683个引物,其中甘蓝型油菜和甘蓝中的一些EST-SSR引物通过比对分析和PCR扩增的方法能成功的转移到白菜中。