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分枝（Shoot branching）是植物株型的重要组成,对作物冠层结构、栽培密度、光拦截效率等具有重要影响,与作物生产紧密相关。甘蓝型油菜（Brassica napus）（简称油菜）是我国重要的油料作物之一,其分枝数量较多、分枝角度大、分枝高度变化大,导致株型松散,影响种植密度、大田管理和机械化收获,不利于油菜生产。Teosinte-branched 1/Cycloidea/Proliferating（TCP）转录因子是植物特异性转录因子,对植物分枝发育具有重要的调控作用。因此对油菜基因组中的TCP基因家族成员进行系统的鉴定和分析,在基因组水平筛选其中调控分枝发育的TCP基因,可以为后续深入解析候选基因调控油菜分枝发育的分子机制、促进油菜株型分子育种等奠定基础。本研究利用生物信息学的方法在全基因组水平鉴定了油菜基因组中的TCP基因家族的全部成员,并对该基因家族的系统发育和进化机制、表达特性、蛋白互作网络等进行了详细分析。同时,本研究还对TCP基因家族在植物界,尤其是主要陆地植物基因组中起源和进化机制进行了系统研究,探究了调控分枝发育相关基因的起源、进化等机制。结合油菜RNA-seq数据,初步筛选了其中可能参与调控油菜分枝发育的候选基因。本研究的结果为今后深入研究TCP基因对油菜分枝发育的调控作用及其分子机制提供了基因资源,以期为油菜高产理想株型分子育种提供了新的策略。本研究的主要结果如下:1.油菜TCP基因家族的全基因组分析本研究在油菜基因组中共鉴定得到了75个典型的TCP转录因子基因,分别命名为BnTCP1～BnTCP75（统称BnTCPs）。系统进化分析将候选BnTCPs基因划分为2个组,Class I和Class II;其中Class II进一步被划分为CIN和CYC两个进化分支（clade）。除了其中8个基因在染色体上的物理位置尚不清楚外,其余67个BnTCPs非均匀分布于油菜的17条染色体上。基因结构分析显示,67%的BnTCPs的全长开放读码框（open reading frame,ORF）内无内含子插入,剩余的33%中绝大部分为单内含子插入。PlantCARE分析结果表明,BnTCPs的启动子序列中存在许多参与光信号、激素、生物和非生物胁迫响应相关的的顺式调控元件,表明此类基因可能响应这些生物学过程。蛋白质序列分析结果表明,除了共有的高度保守的TCP结构域外,在候选BnTCPs蛋白中还发现了4个保守的氨基酸基序（Motif）。共线性分析结果显示,白菜（Brassica rapa）和甘蓝（Brassica oleracea）的异源加倍（whole-genome duplication,WGD）是导致TCP基因在油菜基因组中大规模扩增的主要原因;且油菜基因组倾向于保留来源于白菜的TCP基因。蛋白质互作网络分析表明,TCP家族成员倾向于形成同源或异源二聚体,其互作蛋白主要参与转录和RNA代谢调控、芽和分枝发育等过程。时空表达谱分析表明,Class I和CIN分支的成员在油菜中的表达谱较广泛,而CYC分支的基因则仅在个别组织或器官中表达。2.TCP基因家族在陆地植物的起源与进化分析本研究还分析了TCP基因在49个水生和陆地代表植物基因组中的分布情况,共获得535个候选基因;发现TCP基因只存在于陆地植物中,如地钱（Marchantia polymorpha）有2个TCP基因、苔藓植物（Physcomitrella patens）有5个TCP基因,表明该基因家族起源于陆地植物进化的早期;而且高等植物基因组中的基因数量相对较多,表明该基因家族的数量随着物种的进化而逐渐增大。系统进化分析表明,该基因家族在陆地植物被划分为2个亚家族（Class I、Class II）;Class II由CIN和CYC两个进化分支组成;其中Class I和CIN分支在陆地植物界出现相对最早,而CYC分支仅分布于单/双子叶植物,表明CYC分支是在单/双子叶植物中从CIN分支进化而来。广泛发生于陆地植物进化过程中的WGD事件是TCP基因在植物中大量扩增的主要原因。miRNA靶基因预测分析表明,miR319在CIN分支的基因中具有一个保守的靶位点,表明其对该分支的TCP基因具有保守的调控作用。表达谱比较分析显示,TCP同源基因的表达谱从低等到高等植物相对保守;其中Class I和CIN分支的表达谱广泛,表明他们参与调控的生物过程可能更多。3.调控油菜分枝发育TCP基因的筛选基于上述TCP基因在49个植物中的结构、表达谱、共线性和已知功能分析发现,调控分枝发育的AtBRC1（AtTCP18）及其同源基因在进化过程中结构和功能保守。AtBRC1所在的CYC分支共包含15个油菜TCP基因,其中有5个基因（BnTCP1、BnTCP12、BnTCP37、BnTCP60和BnTCP72,简称BnTCPs）是AtBRC1基因的同源基因。多重序列比对分析表明,这5个候选BnTCPs基因与不同物种中已知的调控分枝发育的BRC1同源基因的编码蛋白质序列高度同源,他们的TCP结构域的序列相同性较高（平均68.6%）,并且其中参与DNA结合特性的关键位点（第15位,天冬氨酸,Aspartate,D）高度保守,表明候选BnTCPs在油菜中可能结合相似的靶基因,进而对分枝发育具有相似的调控作用。共线性分析显示,BnTCP12是AtBRC1的直系同源基因,为候选BnTCPs基因中的重点,其次是BnTCP72。表达谱分析显示,BnTCP12和BnTCP72的时空表达模式相似（皮尔逊相关系数0.65）,BnTCP12受IAA、ACC、ABA和GA3的诱导上调表达,BnTCP72则明显受GA3和6-BA的诱导上调表达。miRNA靶位点预测分析表明,mi R5658可能调控BnTCP12和BnTCP72,进而参与调控油菜分枝发育。