1）建立高效的油菜CRISPR/Cas9基因编辑系统，对其在油菜中基因编辑的效率、编辑的特点以及后代遗传规律进行系统研究。

油菜是我国重要的油料作物，油菜基因组序列公布以来，调控油菜重要农艺性状相关基因的功能研究凸显重要。与经典的定位基因的方法相比，CRISPR/Cas9基因编辑技术可以高效稳定的创制突变体，用于功能基因组学的研究。我们首次将CRISPR/Cas9基因编辑系统引入油菜基因功能研究，系统的评价了基因编辑效率、编辑特点以及后代遗传规律。同时创制大量的油菜突变体，为油菜基因功能研究和遗传改良提供材料 （Yang et al., 2017）。同时，我们在原有的CRISPR/Cas9基因组编辑载体上导入荧光蛋白GFP。在拟南芥、油菜、大豆和草莓中的转化结果表明，利用GFP荧光筛选，提高了转基因植株的鉴定效率；同时，后代中不含有转基因标签的植株也可以利用GFP信号进行筛选。该系统编辑效率高，适用范围广，可以广泛应用于其他作物突变体的创制工作中 （Tang et al., 2018）。

2）油菜自交不亲和分子机制研究。

自交不亲和（Self-incompatibility）是显花植物促进异交，防止自交衰退的一种重要机制。利用同源克隆的方法，我们获得了油菜MLPK的同源基因，对其功能验证表明，MLPK是油菜自交不亲和的正调控因子（Chen et al., 2019）；利用蛋白磷酸化组学，我们分析在在油菜亲和/不亲和授粉前后蛋白磷酸化水平的变化，从中我们筛选出一些可能的调控因子，为后续解析SCR-SRK介导的油菜自交不亲和信号途径奠定了坚实的基础 （Duan et al., 2020a）。

ZML1亚家族是GATA转录因子家族的重要成员。通过对转录组数据及qRT-PCR数据分析发现，亲和授粉诱导BnaA5.ZML1表达。在自交不亲和材料“W-3”过表达BnaA5.ZML1可以部分的打破自交不亲和；利用CRISPR/Cas9敲除BnaA5.ZML1则会影响亲和反应。说明BnaA5.ZML1是一个亲和因子。进一步的结果表明，自交不亲和的正调控因子SRK和ARC1的表达量在BnaA5.ZML1过表达材料中下调表达，而在突变体材料中上调表达；双荧光素酶实验验证了BnaA5.ZML1抑制了SRK及ARC1的表达。蛋白水平的研究结果发现，BnaA5.ZML1与SRK的激酶区域互作，促使BnaA5.ZML1在细胞质中富集（Duan et al., 2020b） 。此外，利用基因编辑的方法，我们创建了新的甘蓝型油菜自交不亲和系（Dou et al., 2021），为后续甘蓝型油菜自交不亲和系分子机制研究奠定了重要的基础。

3）赤霉素信号负调控因子BnaRGA对甘蓝型油菜农艺性状调控的分子机制研究。

在检测甘蓝型油菜不同种质资源的抗旱性时，我们发现赤霉素信号负调控因子BnaRGA同源拷贝基因BnaC07.RGA和BnaA06.RGA功能获得型突变体ds-3和bnaa06.rga-D在苗期的抗旱能力显著提高；同时利用CRISPR/Cas9创制的RGA功能缺失型四突变体bnarga表现对干旱处理更加敏感。利用BnaA06.RGA为诱饵蛋白筛选酵母双杂交文库，获得了一个与BnaA06.RGA互作的蛋白，序列比对结果显示该蛋白是拟南芥ABF2在油菜中的同源基因BnaA10.ABF2。进一步实验证明，RGA四个同源拷贝基因与油菜BnaA10.ABF2编码的蛋白两两互作，调控ABF2下游干旱响应基因的表达水平 （Wu et al., 2020）。

对BnaRGA的突变体种子含油量测定后发现，BnaC07.RGA和BnaA06.RGA功能获得型突变体ds-3和bnaa06.rga-D种子中含油量显著下降，功能缺失型四突变体bnarga在种子发育早期表现出显著上升。同时发现，种子中有关脂肪酸合成和降解途径相关基因的表达显著发生变化。进一步研究表明，RGA蛋白通过与LEC1蛋白互作调控油菜脂肪酸的合成与降解（Yan et al., 2021）。