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棉花是全世界最重要的经济作物之一。棉纤维是棉花种子表皮上突起的单细胞结构,成熟纤维的长度是衡量其品质的一个重要指标。据报道,拟南芥bHLH (basic helix-loop-helix)家族蛋白参与细胞伸长的调控。虽然在二倍体棉花基因组中已发现有多达208个bHLH/HLH家族蛋白,但对于这些棉花bHLH/HLH家族蛋白对纤维发育的调控研究基本属于空白。本研究从陆地棉(Gossypium hirsutum)中克隆鉴定了一些参与纤维发育的bHLH/HL1基因,并对其中的GhFPl的功能及其调控机制等进行了研究,取得的主要结果如下：1. GhFPl基因克隆鉴定及表达分析。从棉花中分离鉴定了一个bHLH家族基因,命名为GhFP1。表达分析结果显示,GhFP1在棉花各组织中均有表达。该基因在开花后3-12天的纤维中表达量较高,但在开花后18天的纤维中其表达量显著下降。利用Genome Walking方法从棉花基因组中分离获得GhFP1基因5’-上游区1061bp的DNA序列,构建了GhFP1p::GUS融合表达载体,转化了棉花,获得转基因棉花植株。GUS组织化学染色分析表明,在开花后3-20天的棉纤维中都检测到明显的GUS信号,这说明GhFP1可能参与棉纤维伸长发育的调控。2.在拟南芥中过表达GhFP1足进表皮毛细胞伸长膨大。构建了GhFP1过量表达载体,转化拟南芥,获得转基因植株。对拟南芥转基因植株的表型观察发现,GhFP1过量表达导致拟南芥表皮毛形态及大小发生变化。与野生型相比,转基因植株叶表皮毛明显伸长膨大,统计分析表明GhFP1过量表达显著增加了转基因拟南芥表皮毛的长度。3. GhFP1可能通过增强细胞内BR信号来促进棉纤维细胞伸长发育。为了研究GhFP1基因在棉纤维发育中的功能,我们利用一个纤维特异性启动子GhTUA9p,构建了GhFP1过量表达载体,进行棉花转化,获得转基因棉花植株。对成熟棉纤维长度进行统计发现,GhFP1过量表达促进棉纤维伸长,成熟纤维的长度增加。而且,对转基因棉花以及野生型棉花的胚珠进行离体培养,研究该基因可能涉及的调控途径。实验结果表明,GhFP1可能是通过增强纤维细胞内油菜素内酯(BR)信号来促进纤维伸长发育的。4. GhFP1作为转录激活子调控下游靶基因的表达。转录激活及亚细胞定位的结果显示GhFP1是一个转录激活子。利用EMSA及ChIP实验,证明GhFPl能够结合到下游BR合成基因启动子序列上的顺式作用元件E-box上。转录组分析显示,GhFP1过量表达影响纤维内一些激素应答基因及其他类别转录因子的表达,表明GhFP1可能通过一个复杂的机制来调控棉纤维细胞发育。5.棉花bHLH/HLH家族蛋白可能通过相互作用而实现对棉纤维发育的调控。为进一步研究棉花bHLH/HLH家族蛋白对纤维发育的调控机制,我们从陆地棉开花10天后的纤维中克隆鉴定了一些新的bHLH/HLH家族基因,这些基因在纤维发育中有着不同的表达模式,暗示它们在纤维发育中可能发挥不同的功能。利用酵母双杂交及Pull-down实验,证明这些棉花bHLH/HLH家族蛋白间存在着相互作用。EMSA实验结果也表明,GhFP1以同源二聚体的形式与DNA发生结合,而GhFP1与其他的棉花bHLH/HLH家族蛋白形成异源二聚体后,则失去了与DNA结合的能力,这说明棉花bHLH/HLH家族蛋白间的相互作用对其正常行使功能具有重要意义。