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海岛棉(Gossypium barbadense)有着较为优质的棉纤维，在国民经济中占有重要的地位。但海岛棉产量低、抗病抗逆性差，传统的育种方式很难从根本上解决此问题，棉花体细胞胚胎发生结合转基因技术是改良新疆海岛棉种质的重要策略之一。本研究先是优化了海岛棉新海16体细胞胚胎发生体系，克隆获得了体胚发生过程中差异表达基因GbGAI4，利用生物学技术初步探索了GbGAI4基因在海岛棉体胚发生过程中的功能，主要研究结果如下：
(1)在海岛棉新海16愈伤组织诱导、胚性愈伤组织诱导过程中通过改变激素含量，提高海岛棉愈伤质量从而提高出胚率，并在体胚诱导阶段从植物凝胶、培养基pH值、氨基酸浓度配比、光照强度4个方面对海岛棉体细胞胚胎发生诱导条件进行了优化，确定了新海16体胚发生最佳条件为：植物凝胶2.0g/L，培养基pH值6.5，天门冬酰胺0.5g/L，谷氨酰胺1g/L，光照强度3000Lux。
(2)对海岛棉体胚发生过程中差异表达基因GbGAI4进行克隆、生物信息学分析、亚细胞定位检测及表达模式分析。该基因ORF为1617bp，编码538个氨基酸，含有DELLA结构域和GRAs结构域，该基因与陆地棉GhGAI4基因同源性最高，同源性为99.94%；亚细胞定位检测结果表明GbGAI4-GFP荧光信号集中分布于洋葱表皮细胞的细胞核中；基因上游顺式作用元件预测该基因上游区域存在光响应、生长素响应、水杨酸响应、昼夜节律响应元件，表达模式分析结果显示GbGAI4基因在体胚发生的各个阶段都有表达，表达趋势为升高-降低-升高，在胚性愈伤时期表达量最高。
(3)借助基因工程技术构建了GVG化学试剂诱导型植物表达载体pTA7002-GbGAI4和pTA7002-GbGAI4anti，通过农杆菌介导法侵染胚性愈伤组织，经过3-4个周期筛选出抗潮霉素的阳性胚性细胞，用qRT-PCR技术分析30μM/L地塞米松(DEX)诱导处理的转基因胚性细胞中GbGAI4基因的表达量变化，并利用光学显微镜技术观察DEX诱导后不同时间段转基因材料的细胞学变化。结果表明，在DEX诱导下过表达的转基因胚性细胞中GbGAI4基因的表达量可在短时间内显著高于对照组，抑制表达的细胞DEX诱导6h时GbGAI4基因的表达量是对照组的3/5。进一步的细胞学观察结果表明诱导过表达GbGAI4基因的细胞始终保持胚性细胞的微观结构不变，而诱导抑制表达GbGAI4基因的细胞形态开始向非胚性细胞形态转变，推测GbGAI4基因的表达量与细胞形态及分化方向具有相关性。
(1)在海岛棉新海16愈伤组织诱导、胚性愈伤组织诱导过程中通过改变激素含量，提高海岛棉愈伤质量从而提高出胚率，并在体胚诱导阶段从植物凝胶、培养基pH值、氨基酸浓度配比、光照强度4个方面对海岛棉体细胞胚胎发生诱导条件进行了优化，确定了新海16体胚发生最佳条件为：植物凝胶2.0g/L，培养基pH值6.5，天门冬酰胺0.5g/L，谷氨酰胺1g/L，光照强度3000Lux。
(2)对海岛棉体胚发生过程中差异表达基因GbGAI4进行克隆、生物信息学分析、亚细胞定位检测及表达模式分析。该基因ORF为1617bp，编码538个氨基酸，含有DELLA结构域和GRAs结构域，该基因与陆地棉GhGAI4基因同源性最高，同源性为99.94%；亚细胞定位检测结果表明GbGAI4-GFP荧光信号集中分布于洋葱表皮细胞的细胞核中；基因上游顺式作用元件预测该基因上游区域存在光响应、生长素响应、水杨酸响应、昼夜节律响应元件，表达模式分析结果显示GbGAI4基因在体胚发生的各个阶段都有表达，表达趋势为升高-降低-升高，在胚性愈伤时期表达量最高。
(3)借助基因工程技术构建了GVG化学试剂诱导型植物表达载体pTA7002-GbGAI4和pTA7002-GbGAI4anti，通过农杆菌介导法侵染胚性愈伤组织，经过3-4个周期筛选出抗潮霉素的阳性胚性细胞，用qRT-PCR技术分析30μM/L地塞米松(DEX)诱导处理的转基因胚性细胞中GbGAI4基因的表达量变化，并利用光学显微镜技术观察DEX诱导后不同时间段转基因材料的细胞学变化。结果表明，在DEX诱导下过表达的转基因胚性细胞中GbGAI4基因的表达量可在短时间内显著高于对照组，抑制表达的细胞DEX诱导6h时GbGAI4基因的表达量是对照组的3/5。进一步的细胞学观察结果表明诱导过表达GbGAI4基因的细胞始终保持胚性细胞的微观结构不变，而诱导抑制表达GbGAI4基因的细胞形态开始向非胚性细胞形态转变，推测GbGAI4基因的表达量与细胞形态及分化方向具有相关性。