棉花纤维细胞是研究细胞伸长和次生壁生物合成的理想单细胞模型。R2R3-MYB类蛋白在植物生长发育过程中具有重要的调控作用,尤其是在植物次生壁生物合成转录调控网络中。现已明确模式植物拟南芥次生壁生物合成中存在着NAC-MYB转录调控机制,但对棉纤维次生壁生物合成转录调控网络的认识仍处于探索阶段。为了寻找调控棉纤维发育的重要基因,课题组前期利用化学生物学方法证明外施鞘脂合成抑制剂伏马毒素1能够强烈抑制纤维细胞的生长。转录组数据分析发现伏马毒素1抑制纤维细胞生长的过程中有615个基因的表达发生明显变化（FDR≤0.05,|log FC|≥2）,其中涉及多个MYB基因或MYB-like基因,推测这些基因可能在纤维生长过程中具有重要作用。本论文克隆了一个受FB1极显著下调的MYB-like基因Gh FDRML1（FB1down-regulate MYB like 1）,通过分子生物学和遗传学手段,分析了该基因在纤维生长发育中的功能并解析了其调控棉纤维发育的作用机制,为深入解析纤维细胞生长发育的调控机制提供了新的数据。主要结果如下:1、Gh FDRML1基因的克隆与序列分析克隆到Gh FDRML1基因,其c DNA序列长1020 bp,包含一个957 bp的ORF,编码一个含318个氨基酸残基的蛋白,分子量为36 k Da,等电点为6.229。该基因位于陆地棉A亚基因组第8条染色体上。序列特征分析显示Gh FDRML1的N端含有高度保守的R2R3-MYB结合结构域。系统进化树分析显示该基因与榴莲的MYB46、可可的MYB103,木薯的MYB46、杨树的MYB46等具有较近的亲缘关系。表明克隆到的Gh FDRML1是一个R2R3-MYBs家族的同源基因。2、Gh FDRML1的时空表达特性分析RT-PCR分析结果显示Gh FDRML1在雄蕊、雌蕊、叶中的表达量极低,在根、茎、胚珠中有少量的表达,在纤维中优势表达。Gh FDRML1的表达量在12 dpa～20 dpa期间逐渐升高,在20 dpa的纤维中达到峰值。表明Gh FDRML1是一个纤维特异,且在次生壁合成起始期优势表达的基因。在超短超厚纤维突变体（li-1）及其野生型（TM-1）中的表达分析显示,Gh FDRML1在10 dpa的纤维细胞中,Gh FDRML1在li-1中的表达丰度明显高于TM-1中的表达量。暗示该基因可能与li-1突变体提前停止纤维伸长或提前形成次生壁有关。3、Gh FDRML1的亚细胞定位观察和转录自激活检测通过构建Ca MV 35S组成型启动子控制Gh FRDML1::e YFP融合基因的植物表达载体并在烟草叶片中进行瞬时表达。亚细胞定位观察结果表明Gh FDRML1蛋白定位于细胞核。进一步酵母双杂交研究显示Gh FDRML1具有转录自激活活性,其活性区域位于C端的TAR区域。4、异源过表达Gh FDRML1基因对拟南芥生长发育的影响异源过表达Gh FDRML1基因导致转基因植株果荚长度变短,叶片上表皮表皮毛数量减少,叶脉表皮细胞和叶片下表皮细胞增大。同时,转基因拟南芥的叶片明显向上卷曲,与这部分次生壁发育密切相关的MYB转基因拟南芥的表型一致,暗示该基因可能在次生壁合成过程中具有重要作用。此外,异源过表达Gh FDRML1基因导致茎的束间纤维细胞壁木质化程度增加,并促进木质素合成酶基因与纤维素合成酶基因的表达,表明异源过表达Gh FDRML1基因促进了次生壁的沉积。5、调控Gh FDRML1基因的表达对棉花植株和纤维生长发育的影响超量表达Gh FDRML1基因抑制纤维细胞的伸长,促进次生壁的增厚。相反,抑制Gh FDRML1基因的表达则促进纤维伸长,抑制次生壁增厚。同时,上调Gh FDRML1基因导致植株生长发育迟缓,且抑制棉铃的发育。下调Gh FDRML1基因则促进植株生长,同时节间变长,但果枝发育延迟。以上结果表明调控Gh FDRML1基因的表达影响了棉花植株和纤维的生长发育。6、Gh FDRML1靶基因的筛选和验证酵母单杂交研究结果显示Gh FDRML1能够与植物特异性钙调蛋白结合蛋白基因Gh FDRIL1和纤维素合成酶基因Gh CESA8的启动子结合。同时,RT-PCR分析发现Gh FDRML1与Gh FDRIL1在纤维发育过程中具有共表达特性,进一步在超量表达Gh FDRML1基因的转基因拟南芥中发现,Gh FDRIL1的同源基因At IQD10的表达量也出现显著上调。同时超量表达Gh FDRIL1基因抑制纤维伸长,促进次生壁增厚,与超量表达Gh FDRML1基因的表型一致。表明Gh FDRIL1是Gh FDRML1的下游靶基因。