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棉花是世界上一种重要的经济作物,棉纤维不仅可以作为纺织工业的纺织原料,而且在农业和食品等产业中也发挥重要作用。棉纤维品质对于纺织工业及其相关产业极为重要。以往的研究表明,棉纤维细胞次生壁发育主要决定着棉纤维强度。棉纤维细胞次生壁主要由纤维素构成,主要受到NAC和MYB转录因子及其下游转录因子所构成的网络调控。本实验室在之前的研究中,分离鉴定了一个R2R3-MYB转录因子GhMYBL1。在拟南芥中过表达GhMYBL1,发现转基因植株的细胞次生壁组分出现了异位沉积,并且CesA4/7/8等细胞次生壁相关基因的表达被激活。本文主要研究GhMYBL1在棉花中的功能,在获得GhMYBL1转基因棉花材料之后,对转基因棉花表型进行了分析,并对GhMYBL1调控纤维细胞次生壁发育的分子机制进行了探讨。本文获得的研究结果如下:1、GhMYBL1基因参与调节棉纤维细胞次生壁发育为了研究GhMYBL1基因在棉纤维发育中的功能,我们对T1代GhMYBL1RNAi转基因棉花材料进行了表型分析。RT-PCR分析表明,转基因棉花纤维中GhMYBL1表达显著下降。对不同RNAi转基因棉花株系材料的成熟纤维进行了测量,发现其纤维长度,以及短绒的长度都没有发生明显的变化。但是其纤维细胞次生壁的厚度明显变薄。这个结果说明,GhMYBL1可能在棉纤维细胞次生壁的发育过程中发挥正调控作用。2、GhMYBL1能够结合并激活纤维素合酶基因CesA8-3-2的启动子为了探究GhMYBL1是如何对纤维次生壁发育进行调控的,我们首先对纤维素合酶基因的表达量进行了检测,发现都出现了明显下降。又进行了GhMYBL1与纤维素合酶基因启动子的转录激活实验,结果显示,GhMYBL1能够结合在CesA8-3-2启动子。并且我们对GhMYBL1的蛋白进行了原核表达与纯化,通过EMSA实验从体外验证了 GhMYBL1能够与CesA 8-3-2启动子结合。上述结果说明,GhMYBL1转录因子能够通过与CesA8-3-2启动子结合,激活该纤维素合酶基因表达,从而促进棉纤维细胞次生壁的纤维素合成和沉积。3、可能调控GhMYBL1的GhARFs转录因子的筛选鉴定为了探究调控通路中GhMYBL1的上游基因,对GhMYBL1的启动子序列进行分析,发现其启动子序列中存在多个ARF转录因子的顺式作用位点,而ARF是一种重要的生长素信号的响应因子。通过对GhARFs进行进化树分析以及表达模式分析,我们筛选了 14个可能调控GhMYBL1表达的GhARFs。其中有10个激活型ARF转录因子,4个抑制性ARF转录因子。然后通过相关实验去进行验证。4、GhARFs转录因子能够激活GhMYBL1启动子的活性表达为了探究GhARFs对GhMYBL1基因的转录调控作用,构建了部分GhARFs表达载体,进行转录激活实验。结果显示,在Gh_D07G0132和Gh_D01G0951转录因子的作用下,GhMYBL1启动子活性得到了明显的增强。而且,通过棉花离体胚实验,发现在IAA浓度降低时,棉花纤维细胞次生壁发育受到明显的抑制。上述实验结果说明,确实可能存在一些GhARFs能够和调控GhMYBL1基因表达,从而调节棉纤维细胞次生壁发育。