棉花是世界上重要经济作物之一，由大丽轮枝菌引起的黄萎病是危害棉花的严重病害。种植抗病棉花品种是控制该病危害的根本途径，但抗源材料匮乏限制了抗黄萎病棉花品种选育速度，是亟待解决的重大问题。传统抗源材料的选择主要通过野生棉收集、远缘杂交及品种驯化等方法，效率低，远不能满足棉花抗病育种的需求。随着分子生物学的发展，更多科学家聚焦于通过分子技术调控或导入外源基因提高棉花免疫能力获得抗病品种的棉花分子育种，虽然取得了重要进展，但应用于棉花生产仍有很多科学问题需要解决。为了加快棉花分子育种效率，包括棉花与病原菌互作机理、抗病途径、病原菌致病机制等一系列关键技术成为首要解决的科学问题，明确棉花次生代谢产物及其在棉花抗瘸中的作用是相关重要工作之一。因此，本研究针对棉花黄萎病相关的棉花次生代谢产物开展研究，以期发现具有重要价值的病程相关次生代谢产物，为棉花分子育种提供更多的科学依据。
　　本研究在确定了遗传背景高度一致而在田间病圃中对黄萎病抗性具有显著差异的棉花材料基础上，采用超高压液相色谱串联四级杆飞行时间质谱技术(UPLC-Q/TOF-MS)对12组棉花苗期组织样本进行了次生代谢产物检测，通过统计学方法处理数据并对各代谢产物同一品种不同处理间差异、同一处理不同品种间差异进行了分析，获得重要差异次生代谢产物，进一步采用关联分析挖掘出指纹次生代谢产物、通用病程相关次生代谢产物等重要物质，根据已有文献和数据库中有关棉花次生代谢产物数据，构建了棉花次生代谢产物专用数据库，为进一步对重要差异次生代谢产物定性制定了解决方案。主要研究结果如下:
　　1、获得遗传背景高度一致而对棉花黄萎病抗性显著差异的棉花材料2份:转基因棉花90472-4是以棉花91079-80为受体材料，转入几丁质酶和葡聚糖酶双价基因获得的后代材料，但SSR标记分析表明二者遗传背景完全一致。通过连续2年棉花黄萎病田间病圃鉴定表明亲本棉花91079-80病情指数低于60时，转基因棉花90472-4对棉花黄萎病具有较好抗性，显著优于棉花91079-80，抗病效果达到70％以上。
　　2、明确UPLC-Q/TOF-MS技术可以实现高通量分离和检测苗期棉花组织中的次生代谢产物:在正、负离子模式下，获得苗期棉花次生代谢产物特征离子分别为4744个和3370个，质荷比m/z分别为101.022312～1484.517108和100.040801～1483.382150。
　　3、建立棉花次生代谢产物专用数据库:该数据库包括115个棉花次生代谢产物及其相关的准确分子量等性状，涉及萜类物质61个、酚类物质28个、脂类物质8个、含氮物质6个、有机酸物质5个、芳香烃物质1个和糖类物质6个。
　　4、发现并挖掘出指纹次生代谢产物139个:112个为正离子模式下的棉花代谢产物特征离子，27个为负离子模式下的棉花代谢产物特征离子，这些物质在亲本棉花和转基因后代棉花中含量呈倍性增减，品种间比值变化方向较为稳定，不受不同处理的影响，是重要的品种间差异性生物标志，是区分2个供试棉花品种身份的潜在苗期棉花代谢产物
　　5、发现并挖掘出通用病程相关代谢产物228个:184个为正离子模式下的棉花代谢产物特征离子，44个为负离子模式下的棉花代谢产物特征离子，这些物质含量在病原菌侵染处理和自然发育处理间呈倍性增减，处理间具有稳定的倍性变化方向，不受供试品种差异的影响，是重要的处理间差异性生物标志，是潜在的病程相关代谢产物。
　　6、明确指纹代谢产物和病程相关代谢产物分布具有组织特异性，可能由这些物质的生理作用所决定:作为病程相关代谢产物的根部和茎部指纹代谢产物绝大多数分布在根部，而作为病程相关代谢产物的叶部指纹代谢产物分布具有一定的多样性，单独或同时分布在根茎中，并没出现在叶部本身。推测这可能与指纹代谢产物在根、茎、叶中均能合成，但由于病原菌侵染，这些物质优先运输和储存在根和茎中，其中根尤为重要，是寄主与病原菌互作的优先场所。
　　7、推定明确49个重要次生代谢产物的物质种类:38个正离子模式下重要次生代谢产物特征离子与棉花次生代谢产物专用数据库的物质建立匹配关系，对应其中的74个次物质，其中属于萜类物质59个次（倍半萜最多46个次），脂类、糖类和有机酸类物质各1个，酚类物质12个（生物碱5个次，黄酮类6个次，苯酚1个次）。11个负离子模式下重要次生代谢产物特征离子与棉花次生代谢产物专用数据库的物质建立匹配关系，对应18个物质，其中属于萜类物质15个次（倍半萜10个次、二萜1个、三萜3个次，杜松烷倍半萜1个），脂类1个，有机酸类物质2个。
　　通过本项目的研究，所获结果不仅丰富了棉花代谢组学研究数据，而且为进一步通过次生代谢产物鉴定棉花品种的身份及其抗病性提供了科学依据、为基于分子调控技术改造棉花免疫能力进而达到抗病棉花品种高效选育目标奠定了一定的理论基础。