棉花是重要的纤维及油料作物之一,包括50余个不同的棉种。其中陆地棉是主要栽培种之一,是由雷蒙德氏棉(D基因组)和亚洲棉(A基因组)两个二倍体棉种自然杂交后进化形成的。由高盐和干旱等环境因素引起的水分胁迫,是制约棉花生产的主要因素之一。对雷蒙德氏棉和亚洲棉的功能基因组学研究,将有助于陆地棉生产和抗逆能力的改良。本文通过生物信息学方法构建了雷蒙德氏棉功能基因组学平台,利用小RNA测序和降解组测序手段对亚洲棉根组织响应盐胁迫的miRNA及其靶基因进行了鉴定,通过对靶基因的功能富集分析和miRNA双色调控网络分析,我对miRNA参与盐胁迫响应的功能进行了研究。同时,我还对亚洲棉响应水分胁迫的siRNA位点进行了初步探索。雷蒙德氏棉是首个完成基因组测序的棉种。我比较了两个不同版本(JGI和BGI)基因组序列的差异,并从中挑选了JGI版本基因组数据。以信号转导、转录调控、次生代谢、分子转运等途径为核心,进行了相关基因家族的分类。利用近缘物种的生物学知识,我构建了蛋白-蛋白互作网络,并对其进行了模块化分析和功能注释,找到了91个与胁迫响应、信号转导、转录调控、次生代谢相关的网络模块。我还对已有的miRNA进行了整合,并预测了下游的靶基因。对基因的基本功能进行了注释,包括GO、KEGG、MapMan、保守功能结构域和启动子附近的顺式作用元件等。基于这些结果,我构建了功能基因组学平台(GraP:http://structuralbiology.cau.edu.cn/GraP/并提供了多种查询检索工具。同时,我还为用户提供了顺式作用元件和基因功能富集分析工具,以满足用户的分析需求。亚洲棉具有良好的遗传稳定性和胁迫耐受性。根是植物吸收营养、合成激素、感受胁迫等的重要器官,其中miRNA可能参与了对胁迫响应、根发育的调控。我用小RNA测序和降解组学技术,在盐胁迫条件下对亚洲棉根组织的miRNA及其靶基因进行了研究。通过niRNA-seq差异表达分析找到了84个响应盐胁迫的miRNA,对部分miRNA进行了qRT-PC R验证。同时,还利用降解组学方法对miRNA靶基因进行了验证。对靶基因进行GO富集分析,我发现miRNA在胁迫条件下的变化可能加速棉花从营养生长向生殖生长的转变,致使棉花早熟以促进其对胁迫的逃逸性。此外,我构建了miRNA双色调控网络,并对网络模块进行了功能挖掘,发现miRNA可能间接参与了激素相关次生代谢、激素信号转导和(非)生物胁迫之间互作的调控。另外,siRNA可以介导DNA甲基化,在表观遗传水平参与胁迫响应的调控。我运用实验室前期产生的数据,对亚洲棉响应水分胁迫的siRNA位点进行了鉴定,根据siRNA位点、DNA重复元件和基因的位置关系,筛选了与胁迫响应siRNA相关的差异表达基因。我对这些基因进行GO分析,发现上调的siRNA相关基因主要参与了胁迫响应、信号转导和转录调控等过程,而下调基因主要参与生物分子的转运过程。本研究构建了棉花功能基因组学平台,利用组学数据挖掘了与水分胁迫相关的miRNA、 siRNA及其相关生物学功能,为棉花抗逆相关的分子功能和表观遗传机制研究、育种的改良提供了数据检索资源和理论参考。