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棉纤维是由棉花种子表皮细胞分化产生的，为极度伸长的单细胞结构，它是研究细胞发育的模式系统。棉纤维是纺织工业重要的天然原料，棉制品与我们的日常生活息息相关。对棉纤维发育调控机理的认识，具有重要的理论意义和应用价值。随着研究的深入，一些调控棉纤维发育的关键基因陆续被分离鉴定，如MIXTA类的MYB蛋白GhMYB25-like控制棉纤维细胞的起始，HD-ZIP类转录因子GhHOX3介导赤霉素信号调控纤维细胞伸长等。即便如此，我们对棉纤维发育的调控机制依然知之甚少。 本博士论文所论述的研究工作，首先从陆地棉中克隆鉴定了一个在棉纤维伸长期高表达的TCP类转录调控因子GhTCP4。棉纤维品质相关QTL的分析结果显示GhTCP4与纤维的长度和整齐度有显著关联。GhTCP4是拟南芥TCP4的直系同源基因，具有TCP4调控叶片细胞增殖与分化的保守生物学功能，并同样受到miR319的调控。miR319在棉纤维发育的早期表达起到了限制GhTCP4活性的作用，对于纤维细胞的正常发育至关重要。抑制GhTCP4的表达促进纤维细胞伸长生长;特异地在纤维细胞中过表达GhTCP4则抑制纤维细胞伸长生长，导致纤维整齐度下降。激素诱导实验表明GhTCP4参与赤霉素信号的传导。基因表达检测显示GhHOX3下游细胞壁生长相关基因GhRDL1和GhEXPA1的表达同样受到GhTCP4调控，说明GhHOX3与GhTCP4间存在某种遗传互做。蛋白相互作用实验证明GhTCP4与GhHOX3在植物细胞核内存在直接的相互作用。GhTCP4与GhHOX3的蛋白相互作用削弱了GhHOX3自身以及GhHOX3与GhHD1形成的异源二聚体对下游基因GhRDL1和GhEXPA1启动子的激活作用。 在对GhHOX3转基因植物进行转录组分析时，我们分离鉴定了一个bHLH类的差异表达基因GhPRE1。棉花PRE1在纤维细胞伸长特异高表达，其表达量在进化选择的作用下逐步增强。研究发现四倍体棉花中PRE1呈现出强烈的A亚组偏向性表达，其核心启动子上TATA box的变异是导致PRE1偏向性表达的主要原因。转基因分析证明GhPRE1是棉纤维伸长的正调控因子，与可纺长纤维重要品质的形成直接相关。我们发现GhPRE1还与GhTCP4存在蛋白相互作用，可能对GhTCP4及GhHOX3蛋白的生理生化功能进行调节。 综上所述，GhTCP4是控制棉纤维细胞伸长生长的一个关键抑制因子。GhTCP4和GhHOX3以及GhPRE1可能组成了一个调控节点，对棉花纤维细胞的发育进行精确调控。该研究工作为进一步深入阐述棉纤维发育的调控机制打下了基础，也为棉花遗传改良提供了科学依据。