白菜类蔬菜属于十字花科（Cruciferae）芸薹属（Brassica）,包括许多重要的蔬菜和油用作物,在我国栽培历史悠久。随着生活水平的提高,人们越来越重视蔬菜的营养品质。硫代葡萄糖甙（简称硫甙）是一类广泛存在于十字花科植物中的次生代谢产物。某些硫甙及其降解产物具有多种生物活性,有些对人类有益,有些则有害。因此,有效控制硫甙组份能够提高白菜类蔬菜的营养及经济价值。硫甙生物合成过程中的侧链延伸及侧链次级修饰过程决定了硫甙组份的多样性。拟南芥中M4M基因是硫甙侧链延伸过程中的关键基因之一,AOP2基因是连接有益硫甙和有害硫甙的桥梁。通过比较基因组学发现,白菜中存在5个共线性MAM基因,3个AOP2基因。通过对白菜中控制脂肪族硫甙积累的5个QTL候选基因与硫甙表型之间进行相关性分析,发现只有BrMAM-3基因与白菜脂肪族硫甙的积累显著相关。本研究分别对BrMAM-3和BrAOP2基因的进化及功能进行了研究,具体结果如下:1.本研究首先对十字花科已测序物种的MAM基因进化做了分析。通过系统发育树和共线性分析,提出了 MAM基因的进化模型。当十字花科核心物种从Aethionema arabicum发生分化之后,具有共线性的MAM基因经历了频繁的串联复制,在自然正向选择压力下分化出两条独立的世系特异性进化路线。在世系Ⅰ物种如荠菜、亚麻荠和拟南芥中,MAM基因位点进化出三个既能催化长碳链也能作用于短碳链脂肪族硫甙侧链延伸的串联重复基因。在世系Ⅱ物种中,MAM基因座只进化出催化短碳链脂肪族硫甙延伸的基因。2.通过亚细胞定位和拟南芥功能互补预实验证明BrMAM-3基因能够影响总脂肪族硫甙的积累。通过实时荧光定量方法发现BrMAM-3基因在白菜高低硫甙材料中表达存在显著差异,在低硫甙材料Z16中几乎不表达,但在高硫甙材料L143中该基因表达量较高。通过对高低硫甙材料BrMAM-3基因结构进行克隆测序分析,发现在Z16中该基因外显子1中存在一个约1.2Kb的转座子插入片段,而在L143中该基因结构正常。进而将该插入片段设计成了分子标记,对自然群体材料进行了筛选,发现来源于菜心、芜菁、Yellow Sarson的材料中该基因结构正常,且其脂肪族硫甙含量整体偏高;而主要来源于大白菜和部分小白菜的该基因结构中存在转座子插入片段,其脂肪族硫甙水平均较低。接着对前期定位控制脂肪族硫甙积累QTL所用的BILs群体进行了分析,发现该区域来源于高硫甙亲本片段的材料其硫甙含量高于来源于低硫甙亲本的材料。最后克隆比较了高低硫甙材料间控制白菜脂肪族硫甙积累的QTL内其他三个候选基因（BrMYB28.1、BrMAM34.1和BrMAM-5）,发现这三个基因在高低硫甙材料间（L143和Z16）只有几个SNP的变异,且这些SNP变异均未影响其氨基酸性质变化。另外一个候选基因BrM4M-4,虽然没有克隆到该基因全长序列,但根据该基因的表达谱数据可知,该基因在低硫甙材料Z16中高表达,而在高硫甙材料L143中痕量表达,与其硫甙含量呈负相关。总之,BrMAM-3基因是控制白菜脂肪族硫甙积累的关键基因,其基因结构上的差异可能是造成不同材料间硫甙含量高低的主要原因。3.对BrAOP2基因结构进行了比对分析,发现白菜中这三个AOP2基因所编码的蛋白均具备N端和C端的两个保守结构域（DIOXN和20GFeⅡOxy）,但其中部序列存在一些差异。系统发育树显示十字花科物种的AOP基因分为AOP1和AOP2/AOP3两大分支。对其基因结构进行分析,发现AOP1基因编码的蛋白只具有N端和C端两个保守的结构域,而AOP2和AOP3基因编码的蛋白进一步进化出了有别于AOP1的结构域。世系Ⅰ物种倾向保留AOP3基因,而大部分世系Ⅱ物种倾向保留AOP2基因。通过原核表达和拟南芥功能互补实验分析,发现白菜中三个BrAOP2基因均能将甲基亚磺酰基硫甙（methylsulfinyl alkyl glucosinolate）转化成相对应烯基硫甙（alkenyl glucosinolate）,说明均具有生物催化活性。接下来通过GUS组织化学染色方法对其组织定位进行了分析,发现这三个BrAOP2基因在不同生长时期或不同组织（细胞）中存在着表达上的分化。最后运用实时荧光定量方法对这三个BrAOP2基因的表达做了定量分析,其结果与GUS组织化学染色结果基本一致。