大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis)是我国的主栽蔬菜作物,以叶球为主要产品器官,在蔬菜周年供应中占据重要地位。大白菜的结球性决定了产量和产品质量,历来受到研究者的重视。本人所在团队以结球白菜DH系‘FT’为试材,采用EMS诱变萌动种子的方法,创建了一个包含718份突变材料的突变体库。本研究从这一突变体库中筛选11份平塌型不结球突变体,在表型鉴定和遗传特性分析的基础上,利用Mutmap基因定位方法,结合KASP基因分型验证和Sanger测序分析,定位了相应的突变基因,并通过等位突变体序列变异分析,验证了基因功能。主要研究结果如下:1.证明了从突变体库Nirmatrelvir研究购买中筛选出的的11份平塌型不结球突变体的突变性状均由单隐性核基因控制,来自4对基因的突变供试的11份大白菜平塌型不结球突变体的表型性状相近,全生育期植株塌地而生,不能形成叶球。6世代遗传分析结果证明了其不结球表型均由单隐性核基因控制;突变基因等位性检测结果证明了11份突变体来自4对基因的等位变异:(1)突变基因Brlfm1,涉及lfm1-1和lfm1-2两个突变体;(2)突变基因Brlfm2,涉及lfm2-1、lfm2-2和lfm2-3三个突变体;(3)突变基因Brlfm3,涉及lfm3-1、lfm3-2、lfm3-3和lfm3-4四个突变体;(4)突变基因Brlfm4,涉及lfm4-1和lfm4-2两个突变体。2.证明了大白菜赤霉素合成关键基因Br KAO2、Br KS和Br CPS通过调控赤霉素生物合成影响大白菜叶球形成采用Mutmap定位方法,将突变基因Brlfm1、Brlfm2和Brlfm3分别定位到A05、A07和A09染色体上;利用KASP基因分型技术对候选SNP进行共分离验证,证明了Bra A05g012440.3C为Brlfm1的候选基因,Bra A07g043370.3.5C为Brlfm2的候选基因,Bra A09g001510.3.5C为Brlfm3的候选基因。这3个基因分别编码赤霉素生物合成途径中的3个关键酶KAO2、KS和CPS。克隆测序结果显示,lfm1-1在Br KAO2的CDS序列第455位发生了由G变为A的碱基替换,引起所在氨基酸由甘氨酸(Gly,G)变为谷氨酸(Glu,E);lfm1-2在Br KAO2的CDS序列第389位发生了由C到T的碱基替换,导致所在氨基酸由丝氨酸(Ser,S)变为亮氨酸(Leu,L)。lfm2-1的Br KS第九个内含子最后一个碱基由G变为A,导致CDS序列第1424位发生了8bp的缺失,引起了移coronavirus infected disease码突变和蛋白质翻译的提前终止;lfm2-2在Br KS的CDS第1466位由G变为A,导致所在氨基酸由精氨酸(Arg,R)变为赖氨酸(K);lfm2-3在Br KS的CDS第2032位由G变为A,导致所在氨基酸由谷氨酸(Glu,E)变为赖氨酸(Lys,K)。lfm3-1的Br CPS第六个内含子的最后一个碱基由G变为A,造成CDS序列上32bp的缺失,引起了移码突变和蛋白质翻译提前终止;lfm3-2在Br CPS的CDS序列第799位由C突变为T,导致所在氨基酸由组氨酸(His,H)变为酪氨酸(Tyr,Y);lfm3-3的Br CPS第三个内含子的最后一个碱基由G突变为A,导致CDS序列上5bp缺失,引起了氨基酸替换和蛋白质翻译提前终止;lfm3-4的Br CPS的第十二个内含子的最后一个碱基由G突变为A,导致CDS序列第1902处G的缺失,造成了氨基酸的替换和蛋白质翻译提前终止。上述9份突变体中的3组等位变异材料的序列分析验证了3个候选基因的功能。突变体赤霉素含量显著降低,外源赤霉素能使突变体恢复野生型表型。3.证明了芸薹属孤基因BOG1参与了大白菜叶球形成利用不结球突变体lfm4-1和野生型‘FT’构建F3-MA采购_2分离群体,采用Mutmap基因定位方法,将突变基因Brlfm4定位于A05染色体13.75Mb的区间。通过对定位区间内SNP筛选和注释,筛选到2个非同义SNP,涉及2个基因。KASP基因分型鉴定和Sanger测序分析结果表明,只有SNP A05 15078406与F_2突变表型共分离,因此,确定该SNP所在基因Bra A05g021450.3C为Brlfm4的候选基因。克隆测序结果表明,lfm4-1的Bra A05g021450.3C的第271位碱基发生了由G到A的替换,导致了所在氨基酸由丙氨酸(Ala,A)变为苏氨酸(Thr,T),使得蛋白质的二级结构及三维结构均发生了变化。等位突变体lfm4-2在Bra A05g021450.3C的第266位碱基存在一个非同义SNP(G到A),导致所在氨基酸由精氨酸(Arg,R)变为组氨酸(His,H),同样使得蛋白质的二级结构及三维结构发生了变化,这一结果验证了候选基因的功能。Bra A05g021450.3C编码一个13.74k Da的未知功能蛋白,同源物检索发现,其仅存在于芸薹属的A和C基因组,是芸薹属的一个孤基因,命名为BOG1(Brassica Orphan Gene 1)。BOG1无跨膜结构域,无信号肽。亚细胞定位结果显示BOG1位于细胞核内。突变体lfm4-1的活性赤霉素总含量显著降低,外源赤霉素能使突变体恢复野生型表型,外源喷施赤霉素抑制剂可使野生型变为突变体表型,说明BOG1可能通过调控赤霉素生物合成影响大白菜结球。