甘蓝型油菜是我国重要的油料作物之一。发展油菜产业,提高菜籽油的产量对抓牢“油瓶子”,保障我国食用油供给安全具有重要战略意义,也是油菜育种的重要目标。种子含油量和产量是决定菜籽油产量的两大重要因素,挖掘参与调控含油量和产量相关性状的位点是实现油菜高产高油育种的重要途径。赤霉素是一种重要的植物激素,目前尚未有研究清晰的揭示其对甘蓝型油菜含油量和种子大小的调控作用。本研究以赤霉素信号转导途径核心阻遏蛋白BnaRGA为研究对象,揭示了BnaRGA调控甘蓝型油菜脂肪酸合成和种子大小的分子机制。主要研究结果如下:BnaRGA与BnaLEC1互作负调控甘蓝型油菜种子含油量在种子发育的过程中,赤霉素合成基因(如BnaGA20ox4、BnaKO等)表达量随着种子发育逐渐上调,赤霉素阻遏蛋白编码基因BnaRGA的表达在种子发育过程中被显著抑制;同时,外源赤霉素处理显著诱导多个Roxadustat浓度脂肪酸合成基因(如BnaACCase、BnaENR等)的表达水平,表明赤霉素可能参与油菜种子含油量的调控。甘蓝型油菜基因组中包含四个BnaRGA同源基因,利用基因编辑技术创制了BnaRGA功能缺失四突变体Bnarga和BnaA6.RGA功能获得型突变体Bnaa6.rga-D。与野生型相比,Bnarga突变体种子发育早期脂肪酸含量显著提高,油酸比例显著增加,而亚油酸比例显著降低;与之相反,功能获得型突变体Bnaa6.rga-D种子含油量显著降低,油酸比例降低,亚油酸比例增加,表明BnaRGA调控种子含油量和油酸/亚油酸在总含油量中的比例。转录组数据分析结果表明,脂肪酸合成相关基因(如BnaACCase、BnaMCMT、BnaKAR等)在Bnaa6.rga-D中下调表达,推测BnaRGA通过抑制脂肪酸合成基因的表达水平调控种子含油量。进一步通过酵母双杂交筛选到脂肪酸合成调控的核心转录因子BnaLEC1与BnaRGA两个同源蛋白BnaA6.RGA和BnaC7.RGA直接互作。Bnalec1突变体种子含油量显著降低,油酸比例降低,亚油酸比例增加;而Bnarga Bnalec1突变体部分恢复了Bnalec1突变体的表型,表明BnaLEC1对BnaRGA存在遗传上位性。BnaRGA与BnaLEC1互作,抑制BnaLEC1对下游靶基因的转录激活活性,赤霉素通过降解BnaRGA,减轻其对BnaLEC1的抑制作用,进而促进甘蓝型油菜种子中脂肪酸的合成。BnaRGA影响细胞分裂素动态平衡负调控甘蓝型油菜种子大小外源赤霉素处理后,脂肪酸合成基因上调表达,同时角果长度和种子大小也显著增加。此外,与野生型相比,BnaRGA功能获得型突变体Bnaa6.rga-D的种子大小和千粒重显著降低,而Bnarga四突变体种子大小和千粒重显著增加。表明BnaRGA负调控种子大小和千粒重。转录组数据分析结果表明,外源赤霉素处理诱导细胞分裂素合成酶相关基因(如BnaIPT1、BnaIPT5等)表达,同时显著抑制细胞分裂素氧化分解酶(Cytokinin oxidase/dehydrogenase,CKX)编码基因的表达,表明赤霉素与细胞分裂素间存在密切的crosstalk关系。在甘蓝型油菜中,授粉后3-12天内源细胞分裂素tZ,cZ和iP含量显著升高;在12-40天,细胞分裂素含量显著降低。甘蓝型油菜基因组中包含4个BnaCKX2同源基因,利用基因编辑技术创制了Bn CKX2功能缺失四突变体Bnackx2,lung pathology突变体内源细胞分裂素含量显著上升,种子大小和千粒重显著降低;过表达BnaA9.CKX2显著降低了内源活性细胞分裂素含量,种子大小和千粒重分别提升了近20%和24%。此外,拟南芥过表达BnaA9.CKX2显著推迟胚乳细胞化。与野生型相比,Bnarga突变体中BnaCKX2的表达水平显著降低,而内源细胞分裂素tZ积累增多;反此网站之,Bnaa6.rga-D中BnaCKX2的表达水平显著升高,同时tZ含量显著降低,表明BnaRGA可能通过激活BnaCKX2表达抑制内源细胞分裂素的积累,进而负调控种子大小。综上,本研究初步揭示了赤霉素信号阻遏蛋白BnaRGA调控油菜种子含油量和种子大小的机制。一方面,BnaRGA与BnaLEC1互作,抑制BnaLEC1对下游脂肪酸合成相关基因的转录激活作用,负调控油菜种子脂肪酸合成;另一方面,BnaRGA激活BnaCKX2表达,通过影响种子中内源细胞分裂素动态平衡,负调控种子大小。本研究为甘蓝型油菜的高油高产育种提供了全新的基因资源,同时也将为在实际生产中利用植物激素提供借鉴和参考。