自从Harland(1920)发现第一株棉花单倍体植株到上世纪八十年代，已在70个属、206种作物中获得了单倍体植株（潘家驹，1994）。利用单倍体加倍产生的纯系不但能缩短育种年限，而且还是进行遗传分析的理想材料。到目前为止，在棉花中能够有效进行单倍体育种的材料只有半配合生殖材料Vsg(virescent marked semigamy line)。本研究围绕产生单倍体植株的棉花Vsg材料进行研究，鉴定单倍体植株，并构建Vsg与TM-1、3-79、Pima90、海7124、中0312等9个F2遗传群体和4个BC1F1遗传群体;观察棉花Vsg材料的花粉减数分裂和胚珠生殖融合;在Vsg材料中克隆CENH3、ig1、msi1、kar5四个生殖相关的同源基因，分析相对表达量和进行棉花VIGS(Virus-induced gene silencing)功能验证;同时，克隆了Vsg材料中同源非等位的芽黄基因v1，并进行了功能分析。具体结果如下:　　1.单倍体植株的鉴定和棉花Vsg材料的遗传作图群体的构建　　形态学观察单倍体植株发现，单倍体植株瘦小，营养器官和生殖器官小，不散粉;但是在芽黄Vsg材料的自交后代中发现一株单倍体植株，结一个铃，仅一粒裸子，种植在海南发现此种子的单株为非芽黄性状，植株为正常大小，能正常散粉，能正常结铃和吐絮，种子有绒有絮。通过流式细胞仪法鉴定单倍体植株叶片的细胞数平均值在70左右，而二倍体植株叶片的细胞数平均值在300左右;叶片气孔数鉴定单倍体植株叶片气孔数为74±7.06，二倍体植株叶片气孔数为36.7±3.07;叶片气孔叶绿体数鉴定单倍体植株叶片气孔叶绿体数为8.6±2.28，二倍体植株叶片气孔叶绿体数为16.6±1.27。　　构建了9个F2群体分别为T586×Vsg、 Pima90×Vsg、中0312×Vsg、3-79×Vsg、 TM-1×Vsg、 Vsg×中0312、Vsg×TM-1、Vsg×3-79、Vsg×Pima90;构建了4个BCF1群体，分别为Vsg×(Vsg×TM-1)、Vsg×(Vsg×中0312)、(Vsg×TM-1)×Vsg、(Vsg×中0312)×Vsg。构建棉花Vsg材料的遗传作图群体的过程中发现:首先，Vsg与T586、Pima90、中0312、3-79、TM-1的正交与反交的F1群体中均发现单倍体植株;其次，在Vsg与T586、Pima90、中0312、3-79、TM-1的正交与反交的F1群体中出现的性状比较复杂，其中性状比较明显的是芽黄嵌合体，嵌合体比较显著的特征是对称性;第三，在9个F2群体和4个BCF1群体的单倍体植株调查中发现，鉴定的52株单倍体植株中只有2株为非芽黄性状;最后，9个F2群体和4个BCF1群体中，3-79×Vsg F2群体产生的单倍体植株最多，有8株单倍体植株;Vsg×3-79 F2群体，有4株单倍体植株。　　2.棉花Vsg材料的花粉母细胞和胚珠的细胞学观察　　用徒手压片的方法分别观察四种材料的不同发育时期（长度1-5 mm）的花粉母细胞，四种材料分别为正常的Vsg植株、有微量花粉的单倍体植株、无花粉的单倍体植株和鲁28。观察花粉母细胞的过程中发现:首先，四种材料的花粉达到四分体时期的花蕾长度不同。鲁28在花蕾4mm达到四分体时期，Vsg单株在2mm就已达到四分体时期，有微量花粉的单倍体植株和无花粉的单倍体植株都在5mm达到四分体时期;其次，有微量花粉的单倍体植株在中期Ⅰ出现染色体异常;三是无花粉的单倍体植株在终变期存在不规则的三分体和五分体，以五分体为主，并且存在染色体分布不均现象。　　在用石蜡切片法分别观察棉花Vsg材料的正常植株、TM-1材料和Vsg× TM-1 F1材料的胚珠过程中发现:在棉花Vsg材料授粉后2天的胚珠中发现半配子生殖现象，精核与极核融合后已分裂2次，而精细胞与卵细胞存在不融合或不均等分裂现象。在棉花Vsg材料授粉后4天的8核胚乳时期观察到棉花Vsg材料的游离胚乳核不止8核。　　3.对CENH3、ig1、msi1、kar5四个同源基因的克隆和荧光定量分析　　在棉花Vsg材料和TM-1材料的四个生殖相关基因的荧光定量表达分析中，基因CENH3和ig1的表达量具有显著差异。在基因的序列比对上，CENH3基因无明显差异;从棉花Vsg材料中克隆LBD家族的新基因ig1，该基因ORF全长915 bp，与TM-1材料中的基因序列相比，其第七位碱基T发生缺失，导致移码突变，提前产生终止子。实时定量PCR结果表明该基因在棉花Vsg材料开花前3天表达量最低，在其他时期均属于低表达;在TM-1材料中，该基因在开花后3天的表达量最高，在开花后5天表达量最低。亚细胞定位表明该基因在细胞核中表达。　　4.根据棉花Vsg材料的芽黄基因v7与T582材料的芽黄基因v1的同源非等位性，对隐性芽黄基因v1进行精细定位，并对候选基因进行了VIGS功能验证　　本研究分别构建了三个符合孟德尔遗传的1∶1的遗传作图群体:T582×(T582×3-79) BC1F1，(3-79×T582)×T582 BC1F1，(Pima90×T582)×T582 BC1F1。我们通过全基因组引物设计的多态性标记和重组单株，最终将目标基因精细定位在20Kb的范围内。通过检索EST库比对发现，该基因开放读码框为1269bp，编码423个氨基酸。在3-79和T582序列比较中发现，分别在第426位、第450位、第709位、第1，082位存在差异，其中第1082位碱基突变导致Arg(3-79)变成Lys(T582)。该候选基因在T582中的相对表达量远低于3-79。通过在12显无材料的VIGS功能验证发现，该候选基因能导致叶片变黄，并且该基因VIGS后的表达量低于空白对照。命名该基因为GhRVL(Gossypium hirsutum Regulator of Virescent Leaf)。