棉花是我国及全球重要的经济作物,是天然纤维、食用和工业用油脂以及植物蛋白的优质来源。成熟种子油脂和蛋白质等贮藏物质的有序降解及再利用决定着种子萌发、幼苗形态建成和生长发育。然而,种子萌发过程中贮藏物质降解及调控分子机制还未详尽解析。本研究以陆地棉（Gossypium hirsutum）为材料,分析成熟棉籽萌发过程中油脂等贮藏物质降解时空特征,鉴定催化三酰甘油（TAG）降解的关键酶基因和参与油脂降解调控的转录因子,以期揭示棉花种子贮藏油脂降解及其调控分子机制,拓展有关种子萌发、物质代谢和幼苗形态建成等生物学过程精准调控网络的认知。主要研究结果如下:1.催化棉籽三酰甘油降解的关键酶基因鉴定基于陆地棉基因组数据库,鉴定获得2个编码催化三酰甘油降解的脂肪酶SDP1（SUGAR DEPENDENT1）基因,命名为GhSDP1-1和GhSDP1-2。多序列比对显示GhSDP1酶蛋白具有GXSXG脂肪酶的基本特征序列“GSSVG”。进化树分析表明陆地棉GhSDP1与雷蒙德氏棉、木槿的亲缘关系较近。启动子序列分析显示GhSDP1启动子含有多个与光响应、激素响应及逆境应答等相关的顺式作用元件。棉籽萌发时期总油脂含量变化与SDP1-1的转录表达水平呈负相关关系（r=-0.869,p=0.025）,预示着GhSDP1-1非GhSDP1-2在棉籽萌发时期油脂降解过程中起主要作用。2.参与棉籽油脂降解调控的转录因子鉴定基于棉籽萌发转录组基因共表达网络分析,AHL（AT-Hook Motif Nuclear Localized）转录因子与一些油脂降解酶基因表达密切关联。以拟南芥At AHL4蛋白序列为索引序列,BLAST棉花基因组,全基因组鉴定获得10条AHL蛋白序列,命名为GhAHL1-GhAHL10。生物信息学分析显示,陆地棉GhAHL蛋白均含有AT-hook结构域及PPC/DUF结构域,10个GhAHL基因分布于A、D亚组的4条染色体。多序列比对及系统发育分析表明,GhAHL1和GhAHL4蛋白与拟南芥At AHL4的亲缘关系近,推测二者可能行使与At AHL4相同的功能。q RT-PCR检测种子萌发时期的基因表达谱显示,GhAHL4与SDP1-1基因的表达显著负相关（r=-0.958,p=0.003）,与油脂含量变化趋势一致。推测AHL4转录因子可能参与SDP1-1基因的表达和油脂降解的调控。3.GhAHL4转录因子亚细胞定位及过表达效应分析构建重组载体35S::GhAHL4::GFP,采用农杆菌介导侵染烟草叶片,同时以导入35S::GFP载体的烟叶为对照。荧光显微镜下观察烟叶表皮细胞绿色荧光分布模式。过表达GhAHL4的烟草叶片细胞绿色荧光主要聚集在细胞核中,证实GhAHL4转录因子定位于细胞核。相关基因表达分析和生化测试表明GhAHL4过表达抑制Nt SDP1基因的表达,导致烟叶淀粉含量减少以及油脂和可溶性糖含量增加。4.酵母单杂（Y1H）揭示GhAHL4转录因子结合GhSDP1-1基因启动子构建猎物载体p GADT7-GhAHL4及诱饵载体p AbAi-proGhSDP1-1,通过酵母单杂交技术鉴定GhAHL4转录因子是否能结合GhSDP1-1的启动子。测试结果显示,GhAHL4转录因子可与GhSDP1-1基因启动子区的AT1-motif顺式作用元件相结合,从而调控GhSDP1-1基因的转录表达。5.共表达GhAHL4和GhSDP1-1启动子+GUS测试证明GhAHL4负调控GhSDP1-1基因表达克隆SDP1-1启动子并构建该基因启动子+GUS重组表达载体proGhSDP1-1::GUS,农杆菌介导在烟草叶片共表达35S::GhAHL4::GFP和proGhSDP1-1::GUS表达载体,检测GUS基因表达量及GUS酶活性。与仅表达proGhSDP1-1::GUS烟叶相比,共表达35S::GhAHL4::GFP和proGhSDP1-1::GUS的烟叶GUS显色较浅,GUS基因表达量和GUS酶活性显著降低。证明转录因子GhAHL4能与GhSDP1-1基因启动子相互作用,负调控GhSDP1-1基因表达。综上所述,本研究鉴定获得参与棉籽萌发过程油脂降解调控的转录因子GhAHL和催化TAG降解的GhSDP1等酶基因,明确了GhAHL 4负调控GhSDP1-1基因表达的机制。研究为深入解析种子萌发和油脂降解等生物学过程协同调控机制和棉籽油脂遗传改良提供了新的科学依据。