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甘蓝型油菜是世界上重要的油料作物之一,也是我国食用植物油的主要来源。油菜籽的产量与光合器官的光合作用密切相关,其中叶片的光合作用就可以贡献至少30%的生物量,因此通过提高光能利用率,进行高光效育种对大幅提高其产量意义重大。为了推动油菜高光效育种工作的进展,进行光合性状的改良已经成为油菜品种改良的迫切任务和重要目标。本研究对560份自然群体材料的光合性状（净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度与蒸腾速率）分别在低光强与高光强条件下进行测定,利用重测序数据进行全基因组关联分析（Genome Wide Association Study,GWAS）,同时结合极端材料的转录组数据筛选目标性状差异候选基因,通过加权基因共表达网络分析（Weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）鉴定与性状相关的关键基因,确定与差异候选基因间的关联性。主要结果如下:1.光合性状的表型分析在低光强和高光强条件下,我们对560份甘蓝型油菜的4个光合性状（净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度与蒸腾速率）进行测定,这4个性状都存在广泛的表型变异,呈现连续的正态分布,表明它们都为典型的数量性状且受多基因控制。各性状间互为正相关关系同时达到极显著水平,其中,以2019年高光强下净光合速率与蒸腾速率之间相关系数最大,气孔导度与低光强条件下蒸腾速率次之,再是胞间CO2浓度与高光强条件下的蒸腾速率,性状间相关系数分别为0.997, 0.994和0.990。2.光合性状的全基因组关联分析自然群体净光合速率在最佳模型K+Q模型下共检测到34个显著的SNP位点,分别位于A02、A07、A08、A09、A10、C03、C05、C08和C09染色体上,其中以A10染色体检测到的位点最多,共8个。这些位点中位于C03染色体的一个位点在低光强条件下的2018年和2019年被检测到物理位置较为接近,相距294kb;在高光强条件下,有1个SNP标记在2018年和BLUP值中均被检测到,位于A10染色体上。两年间在两种不同光照强度条件下这些位点可解释的表型变异范围为7.48%～15.46%。胞间CO2浓度在两种光照强度条件下检测到25个显著位点,分布在13条染色体上,分别为A03、A04、A05、A07、A08、A09、C02、C03、C04、C05、C06、C07及C09染色体,表型变异贡献率为7.63%～8.41%。与气孔导度相关6个SNP标记主要分布在A03、A07、A10和C06染色体上,位点贡献率为8.13%～14.47%。对于蒸腾速率采用K+PCA模型在两种光照强度条件下检测到的位点较少,C02、C04染色体各1个,单个位点贡献率是8.08%、10.59%。3.极端表型材料的转录组分析净光合速率材料在低光强条件下共筛选得到872个共有差异表达基因,包括在4个极端材料中共同上调基因458个和共同下调基因301个;高光强条件下获得1237个共有基因差异表达,其中在4个极端材料中共同上调差异基因有525个,共同下调差异基因553个。胞间CO2浓度材料在低光强条件下共得到6463个显著差异表达基因,包含3091个显著上调基因和3372个显著下调基因;高光强条件下共有7731个显著差异表达基因,其中4099个显著上调基因,3632个显著下调基因。对于气孔导度性状在低光强条件下的8450个显著差异表达基因中分别包含3903个显著上调基因,4547个显著下调基因;高光强条件下5046个显著差异表达基因中包含2047个上调基因,2999个下调基因。低光强条件下蒸腾速率材料中检测到11005个显著差异表达基因,其中上调基因与下调基因分别为5176个和5829个;高光强条件下11984个显著差异表达基因中分为6907个显著上调基因和5077个显著下调基因。比较两种光强条件下不同性状在GO分析和KEGG分析中的生物学趋势与代谢通路发现,4个性状在GO功能富集分析中生物学功能趋势一致,差异表达基因涉及的GO条目主要为细胞过程、代谢过程、单一生物过程等生物学进程;参与细胞成分、细胞、细胞器等细胞组分;响应结合与催化等分子功能途径。KEGG分析中,显著富集最多的通路为核糖体、氨基酸的生物合成及碳代谢途径。另外净光合速率在高光强条件下还富集到淀粉和蔗糖代谢途径;胞间CO2浓度在低光强条件下富集到甘油代谢途径,高光强条件下富集到硫代谢途径;气孔导度低光强极端材料中差异基因被显著富集到糖酵解/糖异生、磷酸戊糖途径、半胱氨酸和蛋氨酸的代谢;蒸腾速率在低光强条件下被显著富集到光合生物中的碳固定通路中。4.加权基因共表达网络分析本研究利用WGCNA对甘蓝型油菜低光强与高光强条件下的光合性状进行高光效作用位点挖掘,低光强材料共得到25个共表达模块,高光强材料中获得31个共表达模块。模块与性状相关性分析显示,在两种光强条件下blue模块为核心模块。低光强材料中blue模块与胞间CO2浓度性状相关（r=0.69,p=2e-04）;高光强材料中blue模块与气孔导度及蒸腾速率密切相关（r=0.52,p=0.009;r=0.58,p=0.003）。模块中的候选基因参与主要叶绿体的生物合成和非生物胁迫的应激反应。3个植物激素相关的RD20、CBF2、ERD15,5个叶绿体生物合成相关的CPSRP54、RPI2、FTRA1、CRR23、CRR3,信号传导相关的4个基因CIPK21、EXL2、GRF2、VHA-A。利用高光强群体材料进行GWAS分析的结果中同样检测到拟南芥基因AtCPSRP54,而AtEXL2、AtCRR23则是在高光强极端材料进行差异基因功能注释分析的结果中检测到,其他基因只通过WGCNA才被挖掘出来。