棉纤维是世界上最重要的天然纤维。随着生活水平的提高和纺纱技术的进步,人们对高品质棉纤维的需求不断增加。棉花黄萎病（Verticillium wilt）是一种高度破坏性的土传病害,严重影响棉纤维产量和品质。因此,增强棉株抗病能力、提高棉纤维品质成为棉花育种的重要目标。但已有研究大多关注基因在棉纤维发育或抗病性单方面的功能,对于同时参与纤维发育和抗黄萎病响应的基因研究较少。本课题组前期通过对419份陆地棉核心种质材料进行品质相关性状的全基因组关联分析,获得了大量候选基因,其中D11号染色体上21829692位SNP与纤维长度显著关联,定位于Gh D11G1873外显子区。该基因编码C2H2锌指蛋白GhIDD57,推测其与纤维发育密切相关,但是尚无具体功能报道。已有报道表明水稻、拟南芥等植物中IDD家族基因既参与植物生长发育,又响应病菌胁迫。为了明确该基因在棉纤维发育和黄萎病胁迫过程中是否发挥作用,本研究从陆地棉TM-1中克隆了 GhIDD57,并对该基因进行了生物信息学分析、编码蛋白亚细胞定位分析、组织表达特异性检测、不同抗性棉花品种中的表达分析、不同纤维长度棉花品种中纤维发育不同阶段表达分析、转基因拟南芥表皮毛长度和抗病性分析,以及VIGS沉默GhIDD57棉株抗病性检测等试验,初步揭示了 GhIDD57在抗黄萎病和棉纤维发育中的作用及机理,为高抗、优质棉花品种选育提供了理论基础和基因资源。主要研究结果如下:1.从陆地棉品种TM-1中克隆获得GhIDD57序列,ORF框长度为1 590 bp,编码529个氨基酸,蛋白相对分子质量为55.4 kDa,等电点为8.73;其氨基酸序列包含保守的锌指结构域,属于C2H2型锌指蛋白中的IDD（Indeterminate Domain）家族;种间系统进化树分析显示,GhIDD57与可可同源基因之间存在着较密切的关系。2.构建了植物GFP融合表达载体pGreen-GhIDD57-GFP,转化拟南芥原生质体,通过激光共聚焦显微镜观察亚细胞定位,结果显示该基因编码蛋白定位于细胞核。3.利用实时荧光定量PCR技术分析了 GhIDD57在棉花各组织的表达水平,结果显示该基因在棉花根、茎、叶和胚珠组织中均有表达,其中在茎中的表达量较高,在胚珠中的表达量较低。4.基因在不同抗病品种中的表达分析结果显示,GhIDD57在抗、感品种中均有表达,但感病品种中的表达量显著高于抗病品种;通过VIGS沉默棉花中GhIDD57能显著提高棉株对黄萎病的抗性;而拟南芥转GhIDD57基因超表达材料较野生型更感病。这些结果表明GhIDD57负调控植物对黄萎病的抗性。5.从植株生理生化抗性和组织结构抗性两方面对GhIDD57负调控棉花抗黄萎病的机制进行了解析,棉花GhIDD57沉默会诱导植株中过氧化氢积累、SA信号途径被激活、木质素积累,从而抵御黄萎病菌入侵,提高棉株抗性;而拟南芥GhIDD57超表达后SA信号途径受到抑制,降低了拟南芥对黄萎病抗性。6.对3个长纤维品种和3个短纤维品种起始和伸长期纤维中的GhIDD57表达水平进行了实时定量PCR分析,结果表明该基因的表达在两类品种中没有显著差异,表达模式均为从0 dpa开始逐渐上调表达,大约在10 dpa左右达到峰值,随后下调表达;转GhIDD57基因拟南芥叶片表皮毛的长度较野生型显著变短,推测该基因在细胞伸长中起负调控作用。综上,本研究克隆的陆地棉锌指蛋白GhIDD57基因,编码蛋白定位于细胞核,通过影响过氧化氢、SA信号途径和木质素积累,负调控棉花黄萎病抗性,同时可能负调控细胞伸长。