中文摘要：

油菜素内酯是广泛存在于植物体中的类固醇激素,外源施用油菜素内酯能促进棉花纤维细胞伸长，提高纤维的品质和产量。申请人从棉花纤维中克隆了油菜素内酯生物合成的关键酶基因GhDET2(类固醇5a-还原酶)和GhFE1基因。本项目拟通过棉花遗传转化，在不同发育时期和不同启动效率的纤维特异启动子作用下调控两个基因在棉花纤维中的表达强度，进而调节纤维的内源BR水平,促进纤维的生长发育。在分子水平上阐明BR与纤维生长发育的关系，明确GhDET2和GhFE1基因的功能，从内源调控激素水平的角度，改良棉花纤维的品质和产量，为棉花纤维的基因工程改良奠定基础。

结论摘要：

油菜素类固醇物质（BRs）对植物生长发育具有重要作用。外源施用BRs能促进棉花纤维细胞伸长，提高纤维的品质和产量。但外施效果不稳定，可操作性差，生产成本增加。基因工程是改良棉花纤维产量和品质的有效途径，但它依赖于纤维发育的分子机理以及直接与纤维品质和产量相关基因的研究进展。本项目从棉花纤维中克隆了BRs生物合成的关键酶基因GhDET2(类固醇5a-还原酶)和GhFE1基因。通过构建不同启动子的植物表达载体以及烟草和棉花的遗传转化，在转基因水平上阐明了GhDET2和GhFE1的生物功能。烟草中超量表达GhDET2促进烟草的营养生长和生殖发育，促进烟草下胚轴细胞伸长，促进烟草根系发育（不定根的发生和生长、根的伸长、侧根和根毛的生长）。通过种皮特异性启动子增加GhDET2和GhFE1在棉花种皮和纤维中的表达。提高GhDET2的表达促进纤维的伸长和起始；提高GhFE1的表达导致衣分明显增加。这些研究不仅说明了BRs及其合成酶基因在纤维发育中具有重要作用，而且获得纤维品质和产量得到改良的转基因棉花。为解析纤维发育的分子机理和利用基因工程改良棉花纤维找到一个重要的切入点。