棉花是世界上广泛种植的天然纤维作物,是纤维素纯度最高的天然资源,其纤维发育机制一直是科学家研究的热点。棉纤维是由胚珠表皮细胞分化而成,其表皮细胞可发育成长纤维和短绒,其中长纤维是纺织工业的材料来源。所以揭示长纤维发育机制对创制纤维品质优异的新种质具有重要意义。转录组测序技术广泛应用于棉花纤维发育相关基因的挖掘,然而当前纤维转录组测序所用的材料都无法排除短绒发育的干扰。因此,本研究以有长纤维无短绒n2和无长纤维无短绒徐州142光籽突变体（对照）为材料,研究了 n2与对照相比纤维早期发育的转录组;本文所用棉花材料的胚珠都没有短绒的发育,可有效排除短绒发育的干扰,获得控制长纤维发育的特异基因。转录组分析发现扩展蛋白基因在开花当天即开始上调表达,由此进一步研究了棉花扩展蛋白基因家族。主要结果如下:1.对n2和徐州142光籽突变体（XZ142FLM）两个材料开花后0、1、2、3、4、5天（0～5 DPA）共6个时间点的胚珠进行了转录组测序。n2各时间点（1～5 DPA）与n20 DPA以及XZ142FLM各时间点相比较,两次比较后的对应时间取交集,获得n2材料特异上调的差异基因集;分别得到开花后0、1、2、3、4和5天长纤维发育上调基因245、337、1123、1583、1411和2181个。2.针对开花后0、1、3、5天的上调差异基因进行了 GO功能富集和代谢途径分析。有长纤维无短绒材料n2中各时期显著富集途径及纤维特异表达基因主要结果如下:（1）0 DPA时期最为富集的途径是细胞壁松弛和细胞壁代谢相关途径,其中包括两个重要的已经报道的扩展蛋白基因Ghir D10G012330和Ghir A10G015240;（2）1 DPA时期最为富集的途径是超长链脂肪酸合成和脂类代谢途径,主要包括超长链脂肪酸合成基因4个,脂质转运蛋白关键基因4个从1DPA开始上调表达;（3）3 DPA时期细胞骨架蛋白、激素代谢和钙信号等途径显著富集,其中主要包括3个肌动蛋白,3个微管蛋白相关基因从3 DPA开始上调表达;（4）5 DPA时期羧酸代谢、氨基酸代谢以及有机氮化物代谢等途径显著富集,包括编码脂肪酸酰胺水解酶、醛缩酶GhirD04G003610和GhirD01G021670基因。提出了纤维细胞早期发育从细胞壁松弛开始的动态进程模式,并利用qPCR技术验证了部分纤维伸长关键基因的先后时序性。3.在全基因组水平鉴定了陆地棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉三个棉种的扩展蛋白基因家族,分别包括了 93个、49个和45个成员。棉花扩展蛋白均含有两个典型的保守结构域DPBB-1和Pollenallerg1（CBM63）,多个扩展蛋白都含有信号肽序列。陆地棉是棉花纤维的主要来源,因此对陆地棉扩展蛋白家族进行了详细分析。染色体定位分析表明,陆地棉93个扩展蛋白基因分布在除GhirA02和GhirD06之外的24条染色体上。进化分析表明93个陆地棉扩展蛋白包含EXPA、EXPB、EXLA和EXLB等4个亚家族,15个亚类。启动子区的顺式作用元件分析表明,93个扩展蛋白基因启动子区含有丰富的激素调控、发育相关元件、环境胁迫元件和光响应元件等。基因家族成员的特征分析为阐释纤维特异扩展蛋白的功能打下了基础。4.陆地棉扩展蛋白家族基因表达谱分析和RT-qPCR分析表明,在纤维发育的不同阶段,扩展蛋白基因有不同的表达模式。鉴定了陆地棉中14个纤维发育关键基因,包括起始期3个,伸长期9个,由伸长期过渡到次生壁加厚的转换期2个。5.选择伸长期优势表达的GhEXPA8g基因在拟南芥中进行异源表达,发现该基因能显著促进拟南芥表皮毛的伸长,双荧光素酶实验证明转录因子GhACE3是GhEXPA8g的上游激活因子。该结果为研究扩展蛋白在纤维发育中的作用机制提供了候选基因。综上,转录组分析获得一批长纤维早期发育上调基因,发现了胚珠表皮细胞从细胞壁松弛、脂肪酸合成,到多种激素信号途径激活、细胞骨架重构的纤维发育有序动态进程。扩展蛋白基因家族研究鉴定了纤维发育优势表达的扩展蛋白基因14个。其中GhEXPA8g基因能显著促进拟南芥表皮毛的伸长,并受GhACE3的调控。该论文深入分析了棉花纤维发育关键基因表达及调控模式,为棉花纤维品质性状的遗传改良提供了理论基础和候选基因。