油菜（Brassica oilseeds）是世界大部分地区最重要的油料作物之一,我国和世界上种植油菜面积的90%以上是甘蓝型油菜（Brassica napus）简称油菜（rapeseed或oilseed rape）,而它又是由白菜（Brassica rapa）与甘蓝（Brassica oleracea）通过天然杂交和染色体组加倍而形成的异源四倍体物种。为了满足人们对植物油日益增长的需求,需最大限度地提高油菜作物的产量潜力。植物分枝模式是其株型的重要组成部分,作物的分枝或者是分蘖数目影响株型、产量因子、适应性,并最终影响产量,甚至对品质也有一定影响。植物的分枝性状受到多种激素、信号途径、转录因子组成的复杂网络化的调控,其中独脚金内酯（strigolactones,SLs）就是影响分枝性状的最重要一类激素,甚至有人就称其为分枝激素。MAX1（MORE AXILLARY GROWTH1）是独脚金内酯生物合成途径的一步早期酶,水稻D53（DWARF53）是SLs信号的阻遏因子,拟南芥中D53的同源基因为SMAX1-LIKE基因家族成员SMXL6、SMXL7、SMXL8。MAX1和D53分别在独脚金内酯的生物合成和信号转导中发挥着重要作用。本研究克隆了甘蓝型油菜、白菜、甘蓝MAX1家族和D53（即SMXL6、SMXL7和SMXL8）家族,并利用生物信息学手段对它们各自的基因和蛋白特征进行了分析,并对启动子进行了预测。采用q RT-PCR揭示了MAX1家族和D53家族的器官特异性和在多分枝油菜和普通分枝油菜中的表达差异。构建了Bn MAX1及其下游关键酶基因Bn LBO1的超表达载体,转化拟南芥获得了阳性植株,对转基因植株的分枝性状进行初步观察。主要研究结果如下:1、甘蓝型油菜及其亲本物种MAX1家族和D53家族的核酸和蛋白特征甘蓝型油菜、白菜、甘蓝MAX1家族c DNA长为1776～1780 bp,均含有4个内含子,编码区c DNA长1593～1596 bp,编码蛋白为530～531个氨基酸,均为碱性蛋白,具有MAX1类型cytochrome P450的结构特征。甘蓝型油菜、白菜、甘蓝SMXL6、SMXL7、SMXL8家族编码区c DNA长2634～2877 bp,均含有2个内含子,编码蛋白为877～958个氨基酸,与I类Clp ATPase相似,其中绝大多数为碱性蛋白。Bn SMXL6-2、Bn SMXL6-3、Br SMXL6-2和Bn SMXL8-2、Bo SMXL8-1存在可变剪接,导致提前终止突变,编码结构严重缺失且理论预测无功能的截短蛋白,这很可能是一种转录后水平的负调控机制,从而达到对分枝性状的精密调控。2、植物界MAX1和D53的基因起源和演化特征双子叶、单子叶、裸子、蕨类等所有维管植物中均有MAX1,非维管植物如藓类、苔类、藻类则无,说明MAX1是伴随维管植物的诞生而起源的。维管植物的CYP711A1由绿藻的CYP743A1演化而来并且发生了酶活性的定向进化,苔藓类模式植物小立碗藓和地钱中已经丢失了CYP711的直系祖先基因,CYP711A1基因在蕨类植物和裸子植物中存在选择性丢失的现象。松柏纲裸子植物（白云杉、火炬松等）、基础被子植物无油樟、双子叶植物的共同祖先中均只有1条CYP711A1基因,许多双子叶植物（如沉水樟、蒺藜苜蓿、茶树、甜橙）存在2条CYP711A1基因的原因是发生了目内或科内的新近加倍事件。单子叶在早期公共祖先中就已发生了CYP711A1的加倍,导致每种单子叶植物中有2个或多个CYP711A1基因,比如水稻中有5个。基础被子植物无油樟中有1条D53基因（注释名为SMXL7）,但裸子植物、蕨类植物、苔藓植物、绿藻中均没有D53,说明D53是伴随着有花植物即被子植物而起源的。单子叶植物祖先中没有发生D53基因加倍事件,但不少单子叶植物中发生了科内或属内的D53新近加倍事件,从而导致同一物种中有2条或多条D53基因,比如小果野蕉、油棕、水稻等。双子叶植物在与樟树分开后的早期祖先中就已发生了D53基因的加倍事件,此外,十字花科、蒺藜苜蓿、茶树、亚洲棉还发生了科内或目内的SMXL6或SMXL8的新近加倍事件。3、MAX1家族和D53家族的器官特异性及不同分枝材料中的表达差异通过q RT-PCR检测发现Bn MAX1在根和花中表达较高,Bn MAX1-1还在种子中表达很高。Br MAX1在花、种子和角果皮中表达较高,Bo MAX1在叶、角果皮、花和种子中表达较高。SMXL7在油菜、白菜和甘蓝中的根和茎中有较高表达,此外SMXL7还在甘蓝的叶中有较高表达。在油菜、白菜中,SMXL8主要在根和茎中表达,而在甘蓝中其主要在根、茎和叶中表达。而SMXL6在三个物种的各个器官中都有表达,它广泛参与植物的生长发育。Bn MAX1的两个成员在多分枝油菜品系393和139和普通分枝油菜间品系ZS11的表达模式比较相似,在下部茎和侧枝中,多分枝油菜Bn MAX1的表达水平均低于普通分枝油菜ZS11,这说明Bn MAX1可能在甘蓝型油菜分枝多样性中发挥一定作用。D53的同源基因SMXL6、SMXL7和SMXL8在多分枝和普通分枝品种间表达存在差异。与Bn SMXL6和Bn SMXL8的成员的表达相比,Bn SMXL7的成员表达特征较为一致,在三个部位的中多分枝材料的Bn SMXL7表达水平都低于ZS11,Bn SMXL7也能参与调控油菜的分枝多样性。4、上游关键酶基因Bn MAX1和下游关键酶基因Bn LBO1转化拟南芥的进展情况将克隆得到的Bn MAX1-1和Bn LBO1-3的编码区分别与载体p FGC5941M连接,并转化农杆菌GV3101,获得携带目的基因的超表达载体工程菌株。将构建好的超表达载体遗传转化拟南芥,其后代通过筛选后得到了转基因植株。通过初步观察,与野生型相比,Bn MAX1超表达植株的分枝数有所减少,说明甘蓝型油菜中MAX1参与调控分枝。