棉纤维是棉花种子的表皮毛，是纺织工业最重要的天然纤维原料。本实验室先前的研究表明棉花R2R3 MYB转录因子GaMYB2可以调控拟南芥表皮毛的发育，说明棉纤维细胞与拟南芥表皮毛发育可能具有相似的调控机制，GaMYB2可能是控制棉纤维细胞分化发育的一个关键转录因子。本研究主要从两个方面对MYB2基因在棉纤维分化发育过程中的生物学功能进行了进一步的分析。一方面是MYB2基因启动子的分离和活性鉴定，另一方面是利用过量表达和RNA干扰手段，通过转基因棉花来研究MYB2基因对棉纤维细胞分化发育的调控。 通过基因组步移法(genome walking)从二倍体亚洲棉(Gossypium arboreum)基因组中得到GaMYB2编码区上游2062 bp的DNA片段，将该片段融合GUS报告基因进行棉花、烟草及拟南芥转化。分析显示：GaMYB2启动子是一个棉纤维或表皮毛特异的启动子，能够驱动靶基因在单细胞的表皮毛如棉纤维和拟南芥表皮毛表达，在烟草中仅在多细胞腺毛顶端的腺体细胞表达，是一个多功能的表皮毛特异启动子，可以用于棉花基因工程改良和植物次生代谢工程的研究。5’端缺失实验表明，GaMYB2基因ATG上游360bp的片段足以驱动GUS报告基因在转基因拟南芥和烟草表皮毛特异表达，其表达强度和表达方式与全长启动子片段驱动的GUS基因表达相比无明显差异。进一步的分析结果显示：-233～-214位点的缺失可以严重影响GaMYB2启动子的活性，推测该区域中的T/G-box是调控GaMYB2启动子表皮毛转录活性的一个关键cis元件。酵母单杂交结果显示：拟南芥中调控表皮毛发育的bHLH类转录因子GL3可以结合该T/G-box元件，拟南芥中过量表达GL3基因可以提高GaMYB2启动子的转录活性。这暗示棉花中GaMYB2基因的表达受到与GL3同源的bHLH类蛋白的调控。 通过RNA干扰，降低四倍体陆地棉(Gossypium hirsutum)中GhMYB2基因的表达，棉纤维细胞的分化起始及纤维的伸长均受到明显的影响。转基因棉花主要表现为纤维细胞的分化起始延迟或受抑制，开花当天纤维细胞突起数量明显减少，3-DPA的纤维伸长明显短于野生型，成熟纤维最终长度与对照相比变短。同时发现，降低GhMYB2基因的表达对棉花种子发育也产生较明显的影响，主要表现为种子变小，成熟种子比例降低。与此相对应，过量表达GhMYB2基因可以观察到种子变大，纤维变长的表型。转基因棉花后代可以遗传这些表型。GhMYB3与GaMYBZ2氨基酸序列57％相同。同GaMYB2功能相似，GhMYB3基因可以调控拟南芥表皮毛的发育，暗示在棉纤维发育过程中这两个基因具有相似的功能。酵母双杂交结果显示这两个MYB类转录因子皆可与拟南芥中的bHLH类蛋白GL3发生相互作用，并且棉花中的WD40类转录因子GhTTG3也可以与GL3蛋白结合，这些蛋白之间的作用方式与拟南芥中同源蛋白之间的相互作用方式一致，推测棉纤维细胞的分化发育同样受到MYB-bHLH-WD40蛋白复合体的调控。