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棉纤维是着生于棉花种子上的表皮毛，是一种由表皮细胞分化而来、极度伸长的单细胞结构。棉纤维是纺织工业中最重要的天然原料。到目前为止，关于棉纤维发育，尤其是纤维伸长调控的相关研究还相对较少。 在本博士论文所述的工作中，鉴定了一个在纤维快速伸长期特异表达的homeodomain leucinezipper(HD-ZIP)类转录因子GhHOX3。在棉花体内过表达和抑制GhHOX3基因表达的数据均表明，该基因在棉纤维伸长的过程中发挥了决定性的调控作用。进一步实验证明，两个已报道的纤维伸长相关的细胞壁蛋白，GhRDL1和GhEXPA1，是GhHOX3的直接下游。GhHOX3可以通过直接结合这两个基因启动子上的L1-box顺式作用元件发挥调控作用。随后以GhHOX3作为饵蛋白对酵母双杂交文库进行筛选，找到了一个与GhHOX3同属于HD-ZIPⅣ类转录因子的共调控因子GhHD1。GhHOX3可以通过与GhHD1的相互作用，增强对下游基因的激活能力。赤霉素(gibberellin，GAs)是正调控棉纤维伸长发育的重要激素。在体外培养体系中，外源添加的赤霉素可以促进野生型纤维伸长，诱导GhHOX3及其下游基因GhRDL1和GhEXPA1的表达。然而，在GhHOX3表达受到抑制的胚珠中GhRDL1和GhEXPA1的表达水平大大降低且不受GA诱导，纤维也无法正常伸长。DELLA类蛋白是赤霉素途径的重要负调控因子，GhHOX3能够同棉花中的DELLA类蛋白GhSLR1相互作用;GhSLR1竞争GhHOX3同GhHD1的结合位点，从而影响GhHOX3对下游基因的激活。通过对野生型和GhHOX3抑制株系的数字基因表达谱(DGE)比较分析，发掘出一批GhHOX3潜在的下游基因并进行了初步验证。 该研究不仅鉴定了一个控制棉纤维伸长的重要转录因子GhHOX3，而且揭示了植物激素在纤维发育过程中调控下游转录因子的机制，进而找到了一批可能与纤维伸长发育密切相关的下游基因，为基因工程改良棉纤维提供了大量候选基因，为进一步深入研究棉纤维伸长发育的调控机制打下了基础。