棉花纤维是世界上最重要的天然纺织纤维,在纺织工业中具有重要的地位。棉纤维是胚珠表皮细胞分化发育而成的单细胞种子毛,其发育过程可分成四个独立但又相互重叠的时期:起始期、伸长期、次生壁沉积期和成熟期。棉纤维是最长的植物细胞之一,在伸长期以极快的速度进行同步化延伸,被认为是研究植物细胞极性伸长的理想模式体系。　　 规模化分离鉴定棉纤维伸长相关基因和蛋白不仅能为阐明植物细胞伸长的分子机理提供依据,也可为通过基因操作方法定向改良纤维长度提供目标基因。在本论文第一部分研究工作中,我们利用双向电泳技术,通过系统比较棉花短纤维突变体Ligon-lintless(Li1)及其野生型纤维的蛋白质组,结合本地化EST数据库辅助的质谱鉴定分析,从开花后12天突变体纤维中鉴定了81个差异表达蛋白,其中54个蛋白的表达量下调,27个蛋白的表达量上调。数据库分析表明下调蛋白主要属于细胞骨架、蛋白折叠和稳定、细胞核与细胞质间运输、信号转导以及囊泡介导的运输等功能组,上调的蛋白主要归为胁迫应答、内质网UPR(unfolded protein response)响应及代谢/能量功能组。由于在下调蛋白中细胞骨架相关蛋白及分子伴侣占比例较大并且其表达受到明显抑制,我们对突变体中与这些蛋白功能相关的细胞学影响进行了深入分析。结果表明在突变体纤维中微丝骨架排列高度异常、微管骨架排布明显改变、囊泡运输受阻；用分子伴侣HSP90特异性抑制剂radicicol处理体外培养野生型棉花纤维后,其细胞伸长受到明显抑制；进一步证明细胞骨架及分子伴侣蛋白家族在纤维伸长中具有重要功能。这些蛋白质组水平加之细胞学水平的分析结果增进了我们对棉纤维伸长相关分子机制的了解。　　 在本论文另一部分研究工作中,我们通过筛选纤维和棉花叶抑制性扣除杂交(SSH)cDNA文库,得到1个编码TCP(TB1,CYC,和PCFs)结构域的基因片段,进一步数据库搜索得到几条同源的EST序列,通过RACE技术获得各自的全长cDNA,相应基因分别命名为GhTCP1、GhTCP2和GhTCP3。RT-PCR分析表明这三个基因均在纤维快速伸长期特异表达。我们选取GhTCP1基因进行了深入功能分析。随机结合位点实验及EMSA实验表明GhTCP1的特异性结合位点序列同其它TCP蛋白相似,表明该蛋白属于TCP转录因子家族成员。亚细胞定位实验证实GhTCP1蛋白主要定位于细胞核。在拟南芥中过量表达GhTCP1基因导致植株发育异常,表现为植株矮小、生长缓慢、细胞伸长受阻。转基因植株萼片表皮毛数目增多,叶、茎及萼片上的表皮毛长度增加。表明GhTCP1能影响转基因植物细胞的伸长和表皮毛的生长发育。这些实验结果表明在棉花中GhTCP1可能作为一个重要的转录因子参与控制棉纤维细胞的分化和伸长。