芥菜（Brassica juncea Tsen et Lee）属十字花科芸薹属作物,具有十分重要的经济价值。Brassica juncea在欧亚大陆长期繁衍过程中,不但在分化出了黄籽芥菜（印度型油用芥菜）,而且以中国为演化中心分化出丰富多彩的菜用芥菜。芥菜类蔬菜在漫长的历史演变过程中由原始矮小的根、茎、叶、薹等均不发达的野生类型经过自然选择和人工选择逐渐发展到今天的根、茎、叶、薹等形态和产品器官十分发达且变异类型非常丰富的群体。其丰富的变异为研究芥菜类蔬菜的遗传多样性及系统进化提供了理想材料。此外,芥菜品质性状和重要农艺性状的遗传特性对芥菜品种选育及良种繁育等影响甚大,因此,本论文以中国特有的芥菜类蔬菜为材料,针对芥菜类蔬菜的起源、系统进化以及重要农艺性状及品质性状的遗传规律进行分析。主要的研究内容和结论如下:（1）利用基因组原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）来鉴定芥菜的原始亲本并对中国芥菜和印度芥菜的染色体组进行比较。以B.rapa和B.nigra的总基因组为探针,其中B.rapa（A）基因组探针和B.nigra（B）基因组探针分别与B.juncea的20和16条染色体杂交并且信号十分清晰。这就再次证实了B.rapa和B.nigra是异源四倍体中国芥菜和印度芥菜的原始亲本并且两套基因组的同源性很低。A基因组（绿色荧光）信号比较集中的位于染色体的着丝粒附近,我们推测是因为整个芥菜的基因组较小,重复的基因组家族含量相对也较少,因此集中分布于着丝粒周围。而B基因组（红色荧光）信号并没有完全集中在着丝点周围,而是以着丝点为中心向染色体臂方向有明显扩散,这说明芥菜中的来自于B基因组的重复DNA家族在芥菜染色体上以着丝粒为中心向染色体臂区域扩散分布的。A、B基因组不同的分布模式说明两套基因组芥菜进化过程中有着不同的进化途径,结合前人的细胞学和分子研究说明A、B基因组的差异不仅仅是量上的差别。由此推测B基因组是相对较早的从原始十字花科基因组中分化出来的。此外,利用GISH技术获得中国芥菜和印度芥菜荧光图象信号强弱几乎一致,这说明两者的分化时间差别不大,因此我们推测两者在进化上是几乎平行的。（2）利用核糖体DNA中的内转录间隔区（internal transcribed spacers,ITS）序列变异对中国芥菜进行系统进化分析和遗传多样性分析。以16个形态差异明显的不同变种中国芥菜材料与芥菜的原始亲本芸薹和黑芥为研究材料,通过对其ITS序列变异进行分析表明,中国芥菜可明显的区分为两组,一组是包括‘中熟芥菜’（分蘖芥）,‘浙桐三号’（茎芥）,‘黑叶忝菜’（薹芥）和‘广饶芥末’（籽芥菜）的黑芥分支,序列长度均为622 bp。另外的12个材料与芸薹的三个亚种构成芸薹分支,序列长度均为608 bp。中国芥菜从ITS序列上明显的分成A芸薹、B黑芥两组,这说明中国芥菜的进化过程由于不同的亲本重组方式而发生了不同方向的协同进化。据此我们推测芸薹类型的中国芥菜杂种在形成过程中不断的与芸薹类亲本回交,而黑芥分支的中国芥菜在杂种形成中和黑芥发生反复的回交,最后渐渐分别形成稳定的以A、B基因组为主的芥菜类型。（3）利用两个叶绿体非编码区,trnL和trnL-F序列变异对芥菜杂种形成的母本遗传进行分析,该序列在芸薹属种内高度保守,但是在黑芥和芜菁之间存在核苷酸突变,芥菜与芜菁（芸薹）的同源性很高,说明芥菜的母本是芸薹而父本为黑芥。（4）利用AFLP（Amplified Fragment Length Polymorphism）分子标记对中国芥菜的16个变种材料以及3个芸薹种材料和1个黑芥材料进行系统分类分析。中国芥菜16个材料形成了几个小的分支,其中‘特大棒菜’是和其他芥菜的分歧最大的一支,相似系数为0.67。其次是籽芥菜‘广饶芥末’明显区分与另外14个类型的芥菜形成一个独立的分支。其他的14个芥菜类型分成两个分支,第一组包括两个根芥菜类型,第二组包括其余的12个芥菜类型。从AFLP分子标记聚类分析的结果看,和传统的形态分类有很大的分歧。这些结果表明芥菜在经过长期的栽培和驯化后,表型已经发生了很大的变化,单单以形态进行分类已经不能反应整个芥菜家族的亲缘关系和进化历史。（4）针对中国芥菜产量相关的主要农艺性状以及品质性状的遗传规律进行了分析。以根、茎、叶、薹四个变种的芥菜品种为亲本进行双列杂交获得F₁和F₂代杂交组合,以四个亲本、F₁和F₂代组合为材料,于2005年在浙江大学农场和绍兴农科院两个试验点进行了随机区组试验。调查了株高、分蘖数、叶数、最大叶片长度、最大叶片宽度、最大叶片重、单株根重、单株重、株幅9个农艺性状,并取样测定了芥菜叶片中的总氨基酸、维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白质、黑芥子硫苷酸钾和总硫代葡萄糖苷含量。采用加性-显性-加加上位性与环境互作的遗传模型对上述性状进行遗传和相关分析。获得了如下主要结果。除了株高和最大叶宽两个性状主要受基因环境互作效应影响外,其他农艺性状主要受遗传效应的影响。在总的遗传效应中,加性效应是控制分蘖数、叶片数、最大叶宽、最大叶重的主要效应;显性效应是控制最大叶重,最大叶长、根重和株高的主要效应;加加上位性效应是控制株幅的主要遗传效应。在基因环境互作效应中,最大叶宽,最大叶重,根重主要受到加性与环境互作效应的影响,单株重、最大叶长、株高和株幅主要受显性环境互作效应影响;此外,加加上位性与环境互作效应是控制中国芥菜分蘖数和叶片数的主要效应。对农艺性状杂种优势进行分析,分蘖数、叶片数、最大叶宽、叶重性状表现正向的平均优势和超亲优势;株高、单株重、最大叶长、株幅和根重性状表现正向的平均优势和超亲优势。不同试点的基因环境互作杂种优势表现不同,这说明不同环境中杂种优势有波动性,因此应该在特定的环境下对杂交组合进行选择。品质性状的遗传分析结果表明,维生素C和总蛋白含量主要受加性效应和加性环境互作效应控制;总糖、氨基酸、黑芥子硫苷酸钾和总硫代葡萄糖苷含量主要受显性和显性与环境互作效应的影响;对品质性状的杂种优势分析结果表明,品质性状的平均杂种优势和超亲杂种优势多数不显著或者为负值;互作效应平均优势随着试点和性状不同而表现不同,但超亲优势均表现为负值或不显著,因此利用杂种优势改良品质性状比较困难。