棉花（Gossypium spp.）是世界上最重要的经济作物之一,棉纤维是天然纺织纤维的主要来源,在人们的日常生活和国家的物资储备中都占据着重要位置。我国是产棉和用棉大国,但日趋严重的盐渍化土壤已成为限制我国棉花生产的主要因素之一。提高棉株耐盐能力可以充分利用滨海滩涂等盐碱地,扩大种植面积。同时,棉花株型育种是提高光能利用力,增加棉花产量的重要途径。矮杆紧凑的株型利于密植和机械化作业,可以提高单产并降低劳动力投入。因此,选育耐盐和矮杆棉花新品种是提高棉花产量和实现现代农业可持续发展的重要途径。NADP依赖型异柠檬酸脱氢酶（ICDH）是三羧酸循环中的限速酶之一,参与植物的氨同化、抗逆和维管束发育等过程。鉴于植物ICDH在氧化应激和株高调节中的积极作用,本研究系统地研究了陆地棉（G.hirsutum）过氧化物酶体ICDH（per ICDH）的特点和功能,探讨其在棉花盐适应性和株型矮化中的作用,为棉花耐盐和株型育种提供理论依据和相关的基因,主要研究结果如下:1.棉花per ICDH鉴定。陆地棉基因组中共含有5个棉花ICDH,分别命名为Gh ICDH1～Gh ICDH5,其中Gh ICDH5为per ICDH,亚细胞定位于过氧化物酶体。Gh ICDH5在茎秆和15 DPA胚珠中表达较高,响应ABA、JA、SA、PEG和Salt等信号和非生物胁迫,且在维管组织中的表达量高于叶肉和表皮细胞。2.棉花Ghicdh5矮杆突变体表型与分子特征鉴定。Ghicdh5株型矮小紧凑,叶片上扬,主叶脉蜜腺结构异常;茎秆、叶柄和叶脉的色素腺体密度降低;下胚轴表皮细胞变短;气孔多数为半闭合状态;种子大小和发芽率显著低于野生型,且对环境极为敏感。FPNI-PCR外源基因侧翼序列扩增实验和基因组变异检测明确突变体中的Gh ICDH5（GH＿D13G1452）的第12个内含子被外源T-DNA插入,导致Gh ICDH5不表达,但ICDH总活性、NADP和NADPH含量无明显影响。另开发了两对Ghicdh5特异性分子标记,用于鉴定和保护该突变体材料。3.突变体Ghicdh5的株高和Gh ICDH5基因高度关联。通过Ghicdh5×野生型创建的F1和F2分离群体进行突变体株高遗传分析。二叶期F1植株的平均株高11.6cm,介于突变体（9.9 cm）与野生型（16.5 cm）之间。F2群体中突变型、杂合型和野生型植株数量分别为19株、39株和25株,符合1:2:1（χ~2=1.17,p＞0.1）,矮杆性状为不完全显性。F2株高和Gh ICDH5基因的关联系数为0.8。4.Gh ICDH5缺失致棉花排钠和抗氧化能力减弱,植株耐盐性降低。以无盐胁迫处理为对照组,使用0.1M Na Cl进行盐处理实验。Ghicdh5盐处理组叶片提前枯萎,根系明显弱于野生型。共测量22个性状并计算每个性状的耐盐指数（Salt tolerance index,STI）用以评估植株的耐盐能力,其中5个性状的STI在Ghicdh5和野生型间无显著差异,17个性状STI在Ghicdh5中显著降低。盐处理致使Ghicdh5叶片钠离子含量和活性氧（ROS）产生速率增加至野生型的1.5倍以上。5.Gh ICDH5可以提高拟南芥耐盐能力。正常培养条件下,拟南芥pericdh突变体可以正常生长、开花和结种,植株形态与野生型无明显差异,但其对盐胁迫更敏感。棉花Gh ICDH5分别在拟南芥野生型和pericdh突变体过表达后,可以显著改善转基因植株的盐适应性,pericdh的功能缺失可以被Gh ICDH5恢复。6.Gh ICDH5通过BR信号调控NHX和抗氧化酶系统影响植株耐盐性。以无盐胁迫处理组为对照,对突变体Ghicdh5和野生型盐处理后15 d的顶叶进行转录组测序。Ghicdh5的NHX在叶片和根部转录水平较低,而Na离子泵失衡导可致叶片Na+高积累,破坏Cu、Zn、K和Ca的吸收和平衡。Ghicdh5中不仅过氧化物酶体中的抗氧化酶（CAT、APX3和SODCC.2）的转录下调,胞质和叶绿体的APX和SOD[Cu-Zn]的转录水平也降低。沉默BR合成基因BR6ox2,可下调NHX、CAT、APX和SOD的表达,外源BR可上调它们的表达。7.Gh ICDH5调控BR6ox2编码基因Gh＿D07G086000影响茎秆组织中BR的合成,控制组蛋白、驱动蛋白和纤维素合成酶等的表达,进而调节细胞的伸长和分裂,最终决定株高。对Ghicdh5和野生型的下胚轴、茎秆以及叶片组织进行转录组测序。BR生物合成通路和棉酚合成通路在Ghicdh5茎秆特异性下调表达。沉默棉酚上游调控因子PGF只影响色素腺体形成,不影响株高;沉默BR生物合成限速酶BR6ox2的茎秆编码基因Gh＿D07G086000不影响色素腺体密度,但显著降低植株高度。Ghicdh5茎秆中BR的合成和分解代谢严重紊乱,不受BR信号调控,其中分解代谢受到的抑制更强烈,导致BR在植株体内累积。外源BL可恢复Ghicdh5株高至野生型水平,且BR信号正向调控组蛋白、驱动蛋白和纤维素合成酶的表达。