棉花是世界范围内重要的经济作物,是天然纤维的主要来源。棉纤维是胚珠外珠被的表皮细胞分化而成的单细胞,其发育过程分为起始、伸长、次生壁增厚和脱水成熟四个阶段。棉纤维的品质形成与各个时期的发育过程密切相关。分离鉴定棉纤维发育相关基因,分析其在纤维发育及品质形成中的功能具有重要的理论意义和应用价值。　　 微丝骨架在植物细胞的生长发育过程中具有重要作用。为了了解微丝骨架在棉纤维发育中的功能,在本论文的第一部分研究中,我们从棉花中克隆到一个纤维优势表达的细胞骨架相关基因GhPFN2,该基因编码一个肌动蛋白结合蛋白profilin。通过对过量表达GhPFN2的转基因棉花连续三代的表型分析,我们鉴定了GhPFN2的生物学功能。我们发现:转基因棉纤维的细胞伸长提前终止,导致成熟的转基因纤维长度变短；微丝骨架染色结果表明,过表达GhPFN2的转基因棉纤维在伸长期比同时期野生型纤维中微丝束数目增多,结构变粗；转基因棉纤维中微管从横向向斜向的重排时间提前两天；晶体纤维素的双折射特征等分析表明次生壁的沉积也提前开始,说明转基因棉纤维比野生型纤维提前进入了从细胞伸长到次生壁合成的发育转换时期。以上结果暗示微丝高级结构的变化在纤维细胞的发育进程中起重要作用,而GhPFN2在这一过程中发挥了关键的调控功能。　　 在本论文的另一部分研究工作中,我们通过筛选棉纤维和叶的抑制扣除杂交库,得到一个编码C3H2C3型RING蛋白的纤维特异表达的基因GhRFP1。序列预测GhRFP1可能是一个跨膜蛋白:亚细胞定位实验结果表明GhRFP1-EGFP主要分布在细胞膜和核膜上。GhRFP1在陆地棉中以低拷贝存在,其表达受发育时期的调控,随着纤维伸长的加快表达量上升,当纤维伸长减慢时表达量下降。GhRFP1在无长绒突变体及其野生型纤维中的表达量存在明显差异,表明GhRFP1与纤维的伸长发育有着密切的联系。此外,GhRFP1的启动子可以启动GUS在转基因拟南芥生命活动旺盛,代谢活跃的时期和部位表达。体外生化实验结果证明GhRFP1是一个有功能的E3连接酶,它可以进行自身的多聚泛素化,并且泛素化水平呈现时间依赖特征。上述结果暗示GhRFP1在纤维的伸长发育过程中可能通过介导特异底物的泛素化修饰而发挥重要的调控功能。