棉花是重要的能源和纺织工业物资。提高棉花产量和纤维品质是棉花育种工作的首要任务。棉纤维的发育是一个错综复杂的过程,受到各种遗传因子,转录和环境信号的调控。随着科学技术不断发展,已经有越来越多的纤维起始和伸长等发育调控基因被发掘和研究。然而,棉纤维发育过程中的表观遗传调控机制还不是很清楚。组蛋白乙酰化是最重要的表观修饰之一。前期研究表明,组蛋白乙酰化复合体SAGA亚基中的接头蛋白GhADA2b可以和不同因子互作参与调控叶片表皮毛等植物发育的多个过程,但是否对纤维发育具有调控作用还不清楚。因此,本研究分析和克隆棉花GhADA2b基因,转化拟南芥和棉花,研究其在调节拟南芥毛状体和棉纤维发育中的功能和分子机制。同时,我们利用一个新的光籽突变immunocompetence handicap体ZM24fl为材料,进行RNA-Seq以期挖掘到新的与纤维发育相关的lncRNA转录本,以完善非编码RNA对棉纤维发育的表观调控机制。主要研究结果如下:1)陆地棉GhADA2b通过促进组蛋白乙酰化调节棉纤维发育通过克隆GhADA2b基因,创制了过表达GhADA2b拟南芥和棉花。通过表型分析,发现GhADA2b能够促进拟南芥根毛和叶片表皮毛起始发育。经过组蛋白(去)乙酰化抑制剂MB-3和TSA处理,发现根毛密度的变化响应乙酰化水平的变化。此外GhADA2b还能促进表皮毛的分枝发育,增加第一对真叶上4枝表皮毛的比例。Western blot实验表明GhADA2b过表达增强了拟南芥组蛋白H3K9ac和H3K14ac水平。在转基因棉花中,GhADA2b的过量表达也促进H3K9ac水平增加,但H3K14ac水平降低,和拟南芥毛状体不同,GhADA2b的过量表达抑制纤维的起始和伸长。这和MB-3/TSA外源处理胚珠离体培养结果相似,表明适当的抑制组蛋白乙酰化,可以促进纤维的起始和伸长,反之则抑制纤维发育。以上结果表明,GhADA2b作为SAGA复合体核心亚基能通过促进组蛋白的乙酰化水平调节拟南芥毛状体和棉纤维的发育,但在两者之间作用相反,机制不同。2)陆地棉GhADA2b的互作蛋白分析为了解析GhADA2b的作用机制,利用结构域分析的方法将GhADA2b进行蛋白分段,并在酵母中研究了GhADA2b截短肽段与GhGCN5之间的关系。结果表明GhADA2b中的Myb＿binding结构域含有18个核心氨基酸(376-393)与GhGCN5能够在酵母中发生互作。此外,GhADA2b中的ZZ＿Zn F-SANT(44-153)或SANT-L1(104-244)肽段与GhGCN5互作,而其它肽段与GCN5不互作,表明GhADA2b不同的结构域可能具有不同的功能,其所参与的组蛋白乙酰化复合体复杂多样,为解析与GhGCN5的三维互作模型提供了线索。为了解析棉纤维发育中GhADA2b-GhGCN5复合体其他关键成员,以GhADA2b为诱饵,通过酵母筛库,在棉纤维组织c DNA文库中,筛选到30个候选互作蛋白。结合公共转录组数据分析,生物信息网站预测,Y2H和BiFC系统点对点验证,确定了9个与GhADA2b互作的蛋白,它们分别是泛素60S核糖体蛋白L40、果胶裂解酶(PEL48＿Dt)、1,2-二羟基-3-酮-5-甲硫基戊烯双加氧酶2、AGAMOUS、高叶绿素荧光107、HD-2型组蛋白去乙酰化酶、两个木葡聚糖酶、一个网格轻链蛋白CLC2。其中果胶裂解酶(PEL48＿Dt)此网站已被报道参与纤维的伸长发育,而木葡聚糖酶也与细胞壁发育相关。这些结果表明,GhADA2b在调节植物生长发育中功能广泛,可能和不同的因子互作参与多种通路。3)GhCLC2通过影响GhADA2b的运输来影响组蛋白乙酰化和表皮毛发育GhADA2b的互作蛋白GhCLC2是一个网格轻链蛋白,它在拟南芥中的突变体影响侧根原基和表皮毛发育。利用BiFC和Pull-down等技术证明了GhCLC2与GhADA2b的互作,且GhCLC2和GhADA2b能够在细胞核中共定位,同时Y2H证明拟南芥中的At CRoxadustat价格LC2和At ADA2b也存在互作关系。因此,我们克隆了GhCLC2基因,并转化拟南芥,表型分析显示,GhCLC2过表达拟南芥表征下胚轴缩短,根毛密度下降。Western blot实验表明,在clc2 clc3双突变体中H3K9ac水平下降,而OE-GhCLC2则促进组蛋白乙酰化。表明,GhCLC2可能是通过影响GhADA2b的运输来影响GhADA2b在细胞核中的蛋白作用,进而影响组蛋白乙酰化水平变化,调节了表皮毛发育。4)光籽突变体ZM24fl中纤维起始发育相关lncRNA的鉴定和表观转录调控分析利用光籽突变体ZM24fl和野生型两个材料在-2,0和5 DPA进行RNA-Seq,从中鉴定到3288个lncRNA。经过差异表达分析,分别在这3个时期鉴定到87、27和201个DELs,类似地,452、389和3986个基因在-2、0和5 DPA时期差异表达。这些DEGs的GO富集分析显示,主要富集在茉莉酸、几丁质和脂肪酸生物合成等通路。利用韦恩图比较“ZM24＿0 vs fl＿0”和“ZM24＿0 vs ZM24＿-2”共有的DELs和DEGs,这些转录本可能是潜在的纤维起始相关因子,结果鉴定到1个lncRNA转录本MSTRG.2723.1和273个DEGs,其中MSTRG.2723.1靶向调控36个DEGs。KEGG分析表明这些差异表达基因富集在脂肪酸伸长,淀粉和蔗糖代谢,苯丙烷生物合成等通路。qPCR实验表明,MSTRG.2723.1、脂肪酸伸长通路基因KCS9、KCS19、以及一些已报道的与纤维发育相关基因如Gh MYB25-like等在ZM24fl中表达下调。lncRNA-mRNA联合分析表明,除了MSTRG.2723.1以外,MSTRG.3390.1,MSTRG.48719.1和MSTRG.31176.1都对棉纤维的发育具有潜在的转录调节作用。综上所述,GhCLC2介导的囊泡运输作用可能影响了GhADA2b所在的SAGA复合体在细胞核中的积累,进而影响组蛋白乙酰化水平,调节植物单细胞表皮毛的生长发育;而光籽突变体ZM24fl的转录组学分析发掘了新的lncRNA参与调节纤维起始发育的转录调控机制,这些结果为研究表观遗传修饰调节棉纤维发育提供新的线索。