作为产量三个构成因子之一,甘蓝型油菜的粒重呈现很大的自然变异(≈4倍),这些变异对油菜的遗传改良具有重大的意义。但是迄今为止有关粒重自然变异的调控机制研究却很少。本研究从形态学、细胞学、遗传学、生理生化、以及分子水平对粒重进行了系统的研究,尤其在分子水平,分别从QTL定位、基因差异表达分析以及候选基因的功能验证三个方面进行阐述,揭示了角果长度与粒重的相互关系,提出了源器官大小以母体效应的方式调控库器官大小的潜在调控网络。取得的主要研究结果与结论如下:1.甘蓝型油菜粒重的自然变异取决于种子大小而非种子密度,种子大小的变异则主要是由细胞数目的变异引起的,其次是细胞大小的变异。2.甘蓝型油菜种子重量主要由母体基因型调控,母体效应值达0.93,花粉直感效应和细胞质效应很小,甚至不显著。3.果柄环切实验证明角果皮的光合作用对粒重的影响是主要的;生理学实验证据表明不同的角果大小(角果长度而非宽度)导致角果的光合作用面积、产生的总的光合产物不同,最终导致籽粒重量(大小而非密度)的不同。4.通过连锁作图检测到三个粒重和角果长度一因多效的QTLs,其中两个效应较大,视为主效QTLs;通过区域关联分析验证并初步精细定位了这两个主效QTLs;不同群体的QTL条件分析揭示了角果长度是因,粒重是果的可能因果关系。5.基因差异表达分析表明角果发育、信号转导和转运等相关差异表达基因在大粒角果皮中上调表达,同时细胞分裂、营养物质储存和核糖体蛋白等相关差异表达基因在大粒种子中也是上调表达。并发现角果皮中的一些差异表达基因在拟南芥的同源基因同时影响角果长度和粒重。6.结合QTL定位、基因差异表达谱分析、亲本SNP分析及基因注释和功能预测筛选到两个粒重候选基因,构建超表达载体在拟南芥中进行初步功能验证。证实两个粒重候选基因均是粒重功能基因,但是否为目标QTL的源头基因还需进一步的验证。7.综合上述结果,提出了一个潜在的粒重母体调控网络,即源器官大小调控库器官的大小。8.根据粒重功能基因材料间的碱基序列差异,在主效QTL区域(同时负责角果长度和粒重)开发一个共显性分子标记。本研究的创新性如下:1.粒重母体调控普遍规律的提出,为粒重的后续研究奠定了坚实的理论基础。2.从多个方面系统地揭示了一个粒重母体调控机理,发现源器官大小以母体的方式调控库器官的大小,开辟了粒重研究的新领域。3.初步验证了两个粒重功能基因,并据此开发了分子标记,可用于分子育种。