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芥酸是芸苔属(Brassica)植物种子油脂中特有的一种长碳链脂肪酸,作为食用油,其不易被人体消化利用,但作为工业原料,在油田化学、石油化工、日用化学、医药化工等行业有着十分广泛的应用。高芥酸油菜是当今世界上工业芥酸的最重要来源。本研究以3个特高芥酸品系(种)、2个高芥品系(种)、2个中芥品系(种)、2个低芥品系(种),围绕特高芥酸含量性状展开相关的遗传研究。(1)以工业专用特高芥酸、特低油酸甘蓝型油菜新材料703AB-4和低芥酸、高油酸油菜品种中双11为亲本,配制6个遗传世代,采用主基因加多基因混合遗传模型,分析特高芥酸含量和油酸含量的遗传模型,采用F2群体分析芥酸与其它主要脂肪酸含量的相关性；(2)以9个芥酸含量和遗传背景不同的甘蓝型油菜品系(种)为材料,采用完全双列杂交遗传设计,配制获得72个正反交杂交组合和9个自交系亲本后代,在四川成都、绵阳和宜宾三个不同的生态地区进行随机区组试验鉴定,分析芥酸含量的杂种优势表现、配合力及环境效应；(3)通过特高芥酸含量材料703AB-4与低芥酸材料中双11杂交获得F2分离群体,并进行SSR分子标记,筛选能区分芥酸含量的分子标记,以应用于高芥酸辅助选择育种；(4)利用特高芥酸含量材料703AB-4、中芥酸含量材料L155及低芥酸含量材料中双11,进行芥酸合成途径中两个关键调控基因FAE1和FAD2的克隆分析,以分析703AB-4特高芥酸含量的分子遗传机理。主要研究结果如下：1.特高芥酸的最适遗传模型为E-0,即受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因控制,以主基因效应为主。B1、B2和F2群体的主基因遗传率分别高达94.3%、98.5%和98.2%,多基因效应较弱,2对主基因的加性效应较大,达13.21,均为正效应且相等,累计加性效应值高达26.42。油酸的最适遗传模型为E-1,即受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制,B2和F2群体的主基因遗传率较高,分别为98.00%和95.53%,而B1群体的主基因遗传率则较低,为73.71%,说明油酸含量的遗传主要受两对主基因控制,存在多基因效应。2.芥酸与其他主要脂肪酸相关性分析表明,油菜芥酸含量与油酸含量、亚油酸含量之间存在极显著的负相关,但油酸含量变化较大,平均达55个百分点,亚油酸含量变化总量不到10个百分点；芥酸含量与亚麻酸含量关系不显著；芥酸含量与花生烯酸含量关系较复杂,芥酸含量在15以下为正相关,之后为负相关,平均变化约15个百分点。芥酸升高到50%后,继续升高时,主要是以降低花生烯酸含量的库来实现的。3.多数杂交组合芥酸含量都显示出明显的中亲优势,只有少数组合表现出超亲优势,且两亲本间芥酸含量差异越大,其中亲优势越强,超亲优势只表现在特高芥亲本之间,说明高芥酸杂种优势主要以中亲优势为主。环境对亲本及杂交组合的芥酸含量均有影响,但亲本受环境的影响小于杂交组合。芥酸含量杂种优势在不同环境下表现的趋势是一致的,均以中亲优势为主。不同试验点芥酸含量杂种优势的表现存在差异,但出现杂种优势的组合具有一致性,宜宾点更易获得具有芥酸含量杂种优势的组合。不同亲本在提高芥酸含量的作用是不一样的,在选育高芥酸材料的过程中应充分考虑亲本的差异,同时考虑环境因素的影响。4.杂交组合芥酸含量主要由一般配合力决定,在高芥酸油菜组合选配中,要获得高芥酸含量的杂交组合,首先要选芥酸含量高、一般配合力高的亲本,同时考虑反交效应。本研究通过配合力稳定性分析表明,油菜芥酸含量主要受基因遗传控制,但环境因素对油菜芥酸含量有一定的影响。杂交组合芥酸受母性影响,母性效应为正极显著的亲本,其正反交芥酸含量存在显著差异。仅在特定组合间表现的非母性效应,对组合芥酸含量的影响非常大。5.获得2个与芥酸含量紧密连锁的SSR分子标记,CB10364和BRMS-017,单株基因型同时为CB10364-a和BRMS-017-a的芥酸含量>57%,其分离比率经χ2检验符合孟德尔分离规律,能较可靠地将群体中特高芥酸单株区分出来。6.低芥材料中双11、中芥材料L155具有两个FAE1基因拷贝,分别位于甘蓝型油菜A8和C3染色体上,特高芥材料703AB-4只有一个FAE1基因拷贝,但均只有一个拷贝可完整编码氨基酸序列。低芥FAE1-1.1、中芥FAE1-2.1和特高芥FAE1-3编码氨基酸序列比对分析结果显示,在第282位氨基酸位点,低芥FAE1-1.1为F(苯丙氨酸),中芥与特高芥均为S(丝氨酸)。在第286、323、395和406位氨基酸位点,特高芥酸含量材料703AB-4的FAE1-3分别编码R(精氨酸)、T(苏氨酸)、K(赖氨酸)和G(甘氨酸),而低芥与中芥基因则均依次编码G(甘氨酸)、Ⅰ(异亮氨酸)、R(精氨酸)和A(丙氨酸)。7.低芥中双11与中芥材料L155均存在4条不同的FAD2基因拷贝,而特高芥酸材料703AB-4存在3条FAD2基因拷贝。同源分析表明,FAD2-1. 1、FAD2-2.1、FAD2-3.1为一类,编码氨基酸序列完全一致；FAD2-1.2, FAD2-2.2、FAD2-3.2为一类,编码氨基酸序列完全一致；FAD2-1.3、FAD2-2.3为一类,但提前出现终止密码；FAD2-1.4、FAD2-2.4、FAD2-3.3为一类,编码氨基酸序列同源性高达99.91%,仅在20位氨基酸位点,中芥酸材料2号材料出现差异,为T苏氨酸,而低芥酸材料(1号材料)和高芥酸材料(3号材料)均为N天冬氨酸,也即低芥酸材料和特高芥酸材料氨基酸序列完全一致。