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质膜H+-ATPase（plasma membrane H+-ATPase,PM H+-ATPase,PMA）是存在于质膜上的一类多次跨膜蛋白,在植物或真菌跨膜运输和细胞代谢中起重要作用。在植物中,PMA直接参与将胞内H+运输到胞外,决定胞外酸碱度。棉花纤维是一种由胚珠表皮细胞突起形成的毛状体,是一种重要的纺织原料。纤维的发育过程中存在胞外pH低于非纤维细胞外pH这一现象,而调控胞外H+浓度的直接参与者PMA在纤维发育过程的影响目前还未知。因此,为了探究纤维发育相关GhPMA的功能,本论文首先鉴定了陆地棉（Gossypium hirsutum）PMA家族蛋白,选出可能在纤维发育中起作用的候选基因,对其定位进行验证。在陆地棉（J14）中分别上调和下调GhPMAs的表达,分析其在纤维发育中的功能。运用分裂泛素酵母双杂交系统验证了GhPMAs跟GhPSYR1互作情况。获得的主要结果如下:1.壳梭孢菌素促进纤维伸长,钒酸钠抑制纤维伸长为了研究GhPMAs对纤维发育的影响,本研究分别将壳梭孢菌素（PMA激活剂）和钒酸钠（泵抑制剂）添加到胚珠离体培养基中,发现添加壳梭孢菌素后促进纤维伸长;添加钒酸钠后会抑制纤维伸长。2.GhPMAs的鉴定及生物信息学分析鉴定了GhPMA家族基因,发现在陆地棉中存在24个GhPMA基因,这些GhPMAs存在5-10个数目不等的跨膜结构,其C末端存在R结构域,且部分位点上氨基酸残基高度保守。3.纤维发育相关GhPMA基因的表达模式分析数字表达谱分析发现,在纤维和胚珠不同发育时期,GhPMAs的表达量有差异。利用q RT-PCR技术对5个候选基因在不同发育时期的纤维、胚珠以及各个组织中的转录水平进行分析。发现GhPMA5-1、GhPMA5-2在纤维发育的16DPA-25DPA转录水平较高,即在纤维次生壁沉积阶段优势表达;GhPMA4-1在纤维发育的伸长期和次生壁合成期优势表达;GhPMA4-2、GhPMA7-1在8DPA纤维细胞中转录水平最高,即在纤维快伸长阶段优势表达。除GhPMA4-2以外,GhPMA5-1、GhPMA5-2、GhPMA4-1和GhPMA7-1在胚珠发育的各个时期的转录水平无明显变化,但转录水平都比纤维中低。同时,以上五个基因在陆地棉各个组织中均有表达,其中GhPMA5-1、GhPMA4-2在雄蕊中表达量最高;GhPMA5-2、GhPMA7-1在花瓣中高表达;GhPMA4-1在雌蕊中高表达。4.GhPMA5-1、GhPMA5-2、GhPMA7-1定位在细胞质膜上分别在烟草叶片中瞬时共表达GhPMA5-1、GhPMA5-2、GhPMA7-1和细胞质膜定位蛋白PiP2a,发现GhPMA的绿色荧光信号与PiP2a的红色荧光信号完全重合,表明GhPMA5-1、GhPMA5-2和GhPMA7-1定位在细胞质膜上。5.拟南芥突变体aha11根部泵H+能力受损拟南芥AHA基因家族是跟陆地棉中PMA基因家族同源。分析拟南芥突变体aha11在不同pH（3.7、5.7、6.7、7.7）的MS培养基上主根生长情况,发现在pH=3.7时主根长度跟野生型相比无显著变化,而在pH高于5.7的MS平板上生长时,主根变短。进一步利用溴甲酚紫观察其泵H+能力发现,aha11向外泵氢离子数少于野生型,表明突变体向外泵H+的能力受损。6.改变GhPMAs转录水平后影响纤维发育为了分析GhPMAs在纤维发育过程中的生理功能,利用转基因手段在棉花中改变GhPMA的转录水平,扫描电镜观察转基因棉花纤维起始发现,无论是上调GhPMA5-1、GhPMA5-2,还是下调GhPMA5-1、GhPMA5-2、GhPMA4-1、GhPMA4-2的表达均不能改变胚珠表面纤维细胞的数目。观察成熟纤维长度发现,下调GhPMA5-1的表达纤维长度缩短了16.4%;下调GhPMA5-2的表达纤维长度缩短了7.2%;下调GhPMA4-1、GhPMA4-2的表达,纤维长度分别缩短了4.1%和4.7%。上调GhPMA5-2的表达纤维长度缩短了8.6%。7.GhPMA与GhPSYR1的互作利用分裂泛素酵母双杂系统验证GhPMA4-2或GhPMA5-1与GhPSYR1的互作,结果发现GhPMA4-2与GhPSYR1存在互作,GhPMA5-1与GhPSYR1不存在互作。