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棉花作为我国重要的经济作物和国家战略物质,目前面临劳动力短缺和种植成本高等制约产业发展的问题,实现棉花生产全程机械化是解决这些制约因素的必然选择。培育具有抗倒伏,适宜高度密植和较高收获指数等特征的棉花矮化品种,是实现全程机械化生产的前提,而矮化基因的广泛发掘和精准应用是开展棉花矮化分子育种的关键。相对和绝对定量同位素标记（iTRAQ）定量蛋白质组学技术具有高通量、高灵敏度和高准确性等特点,目前被广泛应用于特异功能蛋白的大范围筛选。本论文以自主培育的陆地棉矮化突变体LA-1及其近等基因系LH-1为研究材料,应用iTRAQ结合LC-MS/MS分析的定量蛋白质组学技术,运用生物信息学分析方法筛选矮化相关的差异表达蛋白,并通过实时定量PCR技术进行基因转录表达验证,然后综合两种棉花材料的组织细胞学检测和光合性能指标的比较分析结果,探索与棉花株高相关的分子调控网络,为确定LA-1中调控棉花株高的关键基因和培育棉花矮化品种提供理论指导。具体研究结果如下:1、通过iTRAQ定量蛋白质组学技术检测和分析LA-1及LH-1茎尖组织中总蛋白质的表达,共鉴定到14417个唯一肽段（unique peptide）和4849个蛋白,包含差异表达蛋白697个,其中在LA-1中,上调蛋白239个,下调蛋白458个。将所有的差异蛋白进行GO注释发现,75.21%的蛋白定位在细胞、细胞组分、细胞器及膜结构中;绝大部分差异表达蛋白具有催化、连接和运输活性,占总差异蛋白的90.06%;一半以上的差异蛋白包含在细胞途径,代谢过程和single-organism processes及外界刺激响应途径中（51.71%）。通过pathway代谢通路分析发现525个蛋白参与到新陈代谢途径、植物次生代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢、光合作用、激素的合成及代谢、糖酵解和糖异生、脂类的合成和代谢等98个代谢通路途径。2、利用组织细胞学检测发现,LA-1倒3节间纵向细胞数目少于LH-1。从倒1节间到倒6节间,LA-1维管层与皮层宽度的比值均极显著大于LH-1,在相同节间,LA-1的导管的数目明显多于LH-1,维管层的发育要早于LH-1。作为植物细胞内管状物的基础物质木质素,它的合成原料苯丙氨酸的合成途径关键调控蛋白trp D在LA-1中表达下调;苯丙氨酸代谢途径关键酶4CL、CCo AOMT和CYP73A在LA-1中表达上调。实时定量PCR检测发现这些基因转录表达与蛋白表达的变化趋势一致。这些研究结果揭示了LA-1的矮化与苯丙氨酸合成和代谢途径存在相关性。3、对差异蛋白中光合作用系统元件的分析发现,关键信号元件Psb O、Psa E、Psa H、Pet F-1、Pet F-2在LA-1中表达量下调,Pet C、delta表达量上调。通过实时定量PCR验证,发现这些基因的转录水平和蛋白水平的表达变化趋势一致,只有delta基因的转录表达量在两种材料中无显著差异。进一步对这两种材料进行光合作用及叶绿素荧光检测,结果表明,现蕾后LA-1的净光合作用速率（Pn）,气孔导度（Cond）,蒸腾速率（Tr）均显著小于LH-1,而胞间CO2浓度（Ci）无显著差异,表明LA-1净光合速率降低可能是非气孔限制的结果。叶绿素荧光检测的结果表明,LA-1的Y（II）显著小于LH-1,减少了23.2%;NPQ显著大于LH-1,增加了14.2%;Fv/F0显著小于LH-1（P<0.05）,减少了25.5%,但是F0、Fm、Fv/Fm、qP、qN无明显的差异。由于单一的Pet C基因的变化不会影响植物生长,所以LA-1中光合作用相关蛋白的表达量降低,导致其光合能力的降低。4、对差异蛋白中激素相关蛋白的分析发现,激素合成代谢及传导途径中共有六个差异表达蛋白在LA-1中的表达显著低于LH-1,包括两个赤霉素（GA）受体（GID1-1,GID1-2）,2个细胞分裂素（CTK）受体（CRE1-1,CRE1-2）,细胞分裂素合成酶CKX和UGT76C12;赤霉素信号途径负调控因子GA3ox1,GA20ox在LA-1中上调。通过实时定量PCR的检测发现,除CRE1-4外,其他基因的转录表达都与蛋白表达一致。此外,蛋白泛素降解系统中的泛素激活酶UBE1在LA-1中的表达低于LH-1,两个泛素偶连酶UBE2DE和UBE2G1在LA-1中上调,E3连接酶蛋白和DELLA蛋白的表达量在两种材料中无明显区别。结果说明不依赖于DELLA蛋白的GA信号途径是激素调控LA-1矮化的主要原因。此外,CRE1-2,GID1-1,GID1-2,CKX,GA20ox可以作为棉花矮化的潜在指示基因。