苎麻是我国特有的纤维作物,苎麻纤维制品具有轻盈、透气、防霉等许多优良的品质,在纺织工业中占据重要地位。然而,由于抗皱性差和织物刺痒感等原因,使得苎麻纤维在其产品内销上受到诸多限制。解决这些问题的前提条件之一是对苎麻的纤维发育规律和机理进行系统研究,前人主要从生理及细胞水平开展了较为系统的研究,而关于纤维发育的分子机理较少报道。本研究选用“大叶绿”、“华苎5号”、“1504”三个品种结合生理、细胞水平和分子水平两个方面研究苎麻纤维发育的规律,一是对苎麻生长发育不同时期纤维细胞发育状态进行显微观察,研究在纤维发育过程中纤维组分含量的变化;二是研究与纤维组分合成相关基因在苎麻纤维发育不同时期的表达模式。以期通过两方面的研究探索苎麻纤维发育的一般规律,为进一步调控纤维发育、提高纤维品质提供理论依据,并初步为从分子生物学水平解析发育机理提供参考。主要研究结果如下:1.苎麻韧皮纤维发育主要经历纤维细胞起始分化、细胞伸长、次生壁加厚三个阶段。同一部位纤维层厚度随着纤维发育不断增加,三个品种各时期反映纤维细胞数量的纤维层数均没有发生变化,说明苎麻韧皮纤维层在发育早期已经形成了一定数量的纤维细胞,纤维层厚度增加是细胞变大及次生壁不断加厚的结果。各时期“1504”纤维层厚度/纤维层数显著低于“大叶绿”与“华苎5号”,该结果与“1504”成熟纤维品质性状纤维直径也显著低于“大叶绿”与“华苎5号”具有一致性。初步得到纤维发育早期对纤维品质的影响更加重要的结论。2.随着生育进程的推进,苎麻茎杆同一部位的纤维组分中纤维素、木质素含量增加,果胶、半纤维素含量下降;各时期均是纤维素含量最高,木质素含量最低。三个品种各组分含量存在差异,成熟纤维中“华苎5号”与“1504”纤维素含量显著高于“大叶绿”;“华苎5号”半纤维素含量显著低于“1504”与“大叶绿”;“大叶绿”果胶含量最高,“华苎5号”最低,且三者之间差异显著;“大叶绿”木质素含量显著高于“华苎5号”与“1504”。三个品种成熟纤维各项品质指标存在差异,“大叶绿”含胶率最高,“1504”最低;“大叶绿”、“华苎5号”断裂强力显著高于“1504”;“大叶绿”断裂伸长率最高,“1504”最低;“大叶绿”、“华苎5号”纤维直径显著高于“1504”。该项结果表明,不同品种纤维各化学组分的含量对纤维品质的影响,并不是由某一个组分单一决定的,可能与各组分的含量比例以及在不同品种内的结构有关。3.对纤维素、半纤维素、果胶、木质素等与纤维发育相关的基因进行表达模式研究,结果表明这些基因在苎麻纤维发育时期茎杆不同部位均有表达,但表达水平存在差异。CesA基因家族成员、UGPase基因家族成员以及UGlcAE基因均在二麻苗期出现相对表达峰值,GalAT基因家族成员均在头麻旺长前期出现相对表达峰值。分析各基因间在不同时期不同部位表达相关性结果显示,CesA1、CesA2、CesA6;CesA3、CesA4、CesA7、CesA8;GalAT1、GalAT2、GalAT6、GalAT7;COMT2、COMT3;PAL1、PAL3基因间相关性较高。除了PAL1与PAL3,其他相关性较高的基因间决定系数均大于0.85。相关性分析结果表明不同基因在参与合成相关酶时是具有协同作用的。