棉花是一种重要的经济作物,它是天然纤维的最主要来源。基因工程则可利用棉花纤维发育相关基因对棉花纤维品质改良,推动棉花纤维品质的提高。随着陆地棉基因组测序工作的完成,使我们能够在全基因组水平上对各基因家族进行分析,筛选出与棉纤维发育相关的基因,为后续利用基因工程手段改良棉花纤维品质奠定基础。主要研究成果如下:(1)对R2R3-MYB基因家族进行了鉴定和表达分析,在陆地棉基因组中共鉴定到326个R2R3-MYB基因,对其在各个组织和棉纤维不同发育时期进行表达分析。筛选出5个在棉纤维发育中优势表达的基因,并对其进行了荧光定量PCR验证,发现表达水平高低情况基本和深度测序结果一致。而后我们根据深度测序和荧光定量PCR实验结果对5个基因中表达量较高且在棉纤维次生壁增厚期表达量显著升高的Gh MYB42基因进行了克隆和表达载体的构建并利用农杆菌介导法将其转化拟南芥当中,对转基因后代进行了筛选。为后续利用该基因改良棉花纤维奠定基础。(2)我们又对木质素合成相关基因CAD基因家族进行了分析,对CAD基因家族的的基因结构、染色体分布、基因倍增模式、系统进化和在棉纤维发育中的表达情况进行了分析。在陆地棉基因组中共筛选到21个的CAD基因,同源性高的CAD基因复制对之间有相似的基因结构;在CAD基因家族中共有19对复制基因,片段重复和串联重复是CAD基因扩增的主要方式。CAD基因可分为七个亚组,且不同物种中功能相近的基因聚类在相同亚组。利用深度测序表达数据显示大多数CAD基因参与了棉纤维的发育。其中Gh CAD3和Gh CAD6是表达量最高的两个基因且在棉纤维次生壁增厚期表达量显著升高,Gh CAD3和Gh CAD6是一对受到净化选择的复制基因,因此它们在进化上是保守的功能基因而非冗余基因,这为我们将它们作为研究对象提供了理论依据。为进一步推测其在棉纤维发育中的作用,我们我们寻找了它们在拟南芥CAD基因家族中的同源基因,得到Gh CAD3和Gh CAD6在拟南芥中的共同同源基因是At CAD5。我们筛选出纯和的Atcad5突变体,并对比观察了突变体和野生型之间的根毛差异,发现突变体有更长的根毛,这说明CAD基因可能对拟南芥根毛的伸长有一定的抑制作用,为后续利用该基因改良棉花纤维提供一定的理论基础。本文通过对R2R3-MYB和CAD基因家族进行了鉴定和表达分析,对这两个家族中参与棉纤维发育的基因进行了筛选和进一步研究,为后续利用这两个基因家族的基因改良棉纤维品质奠定了一定的基础,