棉花是全球重要的经济作物之一,是天然纤维的主要来源,主要应用于纺织工业。棉纤维是棉花的主要产物,是由胚珠外表皮细胞发育而来的单细胞毛状体。在棉纤维发育过程中,胚珠表皮纤维细胞的数量直接影响棉花的产量,纤维细胞的伸长程度影响棉花的纤维品质。因此通过定位与棉花纤维细胞生长发育相关的基因,克隆并进行功能预测和验证,对系统阐述棉花纤维生长发育调控机制以及棉花植株形态建成的分子机制具有重要的理论及现实意义。棉花超短纤维突变体li1是研究纤维伸长,初生细胞壁和次生细胞壁增厚的理想材料。研究表明,li1突变体是因在纤维伸长初期缺失导致纤维伸长受阻的,LI1基因是一个肌动蛋白基因,是细胞骨架的原材料,在纤维细胞生长过程中扮演着重要角色。本研究以陆地棉超短纤维突变体li1为材料,用图位克隆的方法确定LI1基因,初步提供其在纤维伸长过程中的功能。通过图位克隆的方法,将LI1基因定位于分子标记W260和W385之间,约890Kb的物理距离。结合最新研究进展,克隆并分析LI1基因,该基因全长1134 bp,由4个外显子和3个内含子组成,编码377个氨基酸,cDNA序列192 bp处G碱基突变为T碱基,碱基的突变在氨基酸水平上表现为甘氨酸突变为缬氨酸。通过LI1基因同源序列分析和蛋白结构分析,得知LI1基因是高度保守的肌动蛋白基因。利用VIGS技术对LI1的功能分析进行初步验证,结果出现与li1突变体叶片相似的表型,与预期结果相符,初步预测该基因可能就是目的基因。接着克隆并分析了LI1基因的启动子序列,发现克隆出的陆地棉li1突变体和海岛棉3-79的启动子序列,经比对两者的启动子序列相同,但该基因在两种材料中的表达量差异巨大,由此推断在两亲本中基因的表达量差异是由转录后调控造成的,有可能有特异的siRNA在调控。为确定LI1基因核心启动子区域,构建7个与GUS报告基因相连的启动子缺失表达载体,经GUS组织化学染色后发现,441 bp的启动子片段就具有较强的转录活性,该启动子序列可以代替一般的启动子序列应用于棉花转基因育种。另外,构建了超表达载体,CRISPR/Cas9载体,酵母双杂交诱饵载体和瞬时表达载体,为进一步完善实验打下基础。本次研究主要是LI1基因的基础性研究。到目前为止,关于LI1基因启动子序列的相关分析尚未报道,我们最主要的研究成果就是发现LI1启动子具有较强活性,通过在线软件PlantCARE初步分析和相关植物表达载体构建,以期丰富植物诱导型启动子种类,为植物遗传育种改良提出理论依据。