棉花是我国重要的经济作物，在国民经济发展中具有举足轻重的地位。其产量与品质的矛盾限制了陆地棉和海岛棉的长足发展，因此传统的育种方法很难解决相应的矛盾。分子操作技术的日新月异为解决该矛盾提供了技术支撑，使得研究棉纤维的分子机制越来越深入。而且相关研究表明：我国海岛棉(Gossypium barbadense L.)种质的遗传基础比较单一，但是全世界具有丰富的海岛棉资源，这些资源的环境适应性较强、遗传基础丰富，含有优异的农艺性状。因此，为了寻找棉纤维发育的相关基因、拓宽海岛棉遗传种质基础和保存种质资源，本研究对海岛棉（新海21）和陆地棉（新陆早36）纤维发育特性的蛋白质变化，以及127份来自世界各地的海岛棉遗传多样性进行系统研究。主要结果如下：（1）利用iTRAQ方法对海岛棉和陆地棉不同发育阶段的纤维组织肽段进行蛋白鉴定，在海岛棉和陆地棉不同发育阶段的纤维组织中共获得二级谱图59263个，匹配到的谱图数量7474个，特有肽段的谱图数量为5571个，鉴定到肽段数量为3125个，特有肽段序列数量2506个，蛋白质数量1574个。鉴定到的所有蛋白质相对分子量集中在30-70kDa之间，鉴定的肽链长度范围为5-33个氨基酸长度。（2）在供试海岛棉材料中，共检测到差异蛋白237个，其中上调表达蛋白126个，下调表达蛋白111个。在陆地棉中，开花后15天的纤维和开花后25天的纤维差异蛋白数最多共180个。海岛棉和陆地棉之间，开花后5天的纤维差异蛋白数最多共235个。通过对蛋白质的GO、COG注释以及表达谱和差异蛋白的overlap关系研究表明，60%以上的差异蛋白在表达谱水平上也有差异。海岛棉不同时期之间表达谱上有关联的差异蛋白的功能聚类表明，海岛棉在胚珠发育的过程中蛋白质代谢旺盛。通过对陆地棉不同时期之间在表达谱上有关联的差异蛋白进行功能聚类表明，开花10-15天这一时期陆地棉开始进入次生壁合成阶段，开花25天在蛋白转运、高尔基体、淀粉和蔗糖代谢相关通路有富集。（3）利用127份材料在不同环境下株高、果枝数、始节位、铃数、铃室数和衣分6个产量性状和绒长、整齐度、马克隆值、生长率和强度5个品质相关性状的考察结果进行表型遗传多样性分析表明，无论是国内材料还是国外材料6个产量性状和5个品质性状都显示出丰富的变异，国内材料在绒长性状上的变幅略低于国外，国内材料的生长率显著低于国外材料（P<0.05）。（4）利用检测自然群体聚类数的方法和基于Nei’s遗传距离构建N-J聚类图，将本研究中的选择导入系群体划分为三个亚群，其中类群1主要是由前苏联材料组成；类群2主要是由国内材料组成，两种类群中均有部分材料的共祖率较低。国内材料和国外材料具有相对独立的遗传结构，在未来的棉花育种过程中，育种家可充分利用不同类群间的遗传差异，从而增强杂种优势。（5）利用48对SSR引物对127份材料进行品种间SSR标记的遗传分析，共检测到166个等位基因，每个位点的等位基因数为1-10，平均等位变异数为3.5。不同地区的育成品种中吐鲁番地区农科所育成的品种包含的等位变异数最多。127份材料的平均遗传多样性指数为0.4144。吐鲁番地区农科所育成品种的遗传多样性显著高于其余三个地区的育成品种。（6）通过对11个与产量和品质相关的性状进行关联分析，共检测到22次关联达到显著水平（P<0.05），涉及10个位点和8个性状。每个性状检测到的关联位点数1-4个。在关联位点中，与铃室数显著关联的BNL252和SHIN0419呈现出较高的贡献率，大于20%；除此之外，与果枝数显著关联的BNL252、与铃数显著关联的DC30007、与始节位显著关联的DC30007、与棉纤维强度显著关联的BNL252、以及与棉纤维整齐度显著关联的SHIN0419的贡献率均大于10%。BNL252、SHIN0419和DC30007这三个位点不仅同时与多个性状显著关联，而且具有较高的贡献率。