中文摘要：

棉花胚珠由不成熟的种子和发育中的纤维构成。种子和纤维通过株柄分配同化产物。二者在遗传学上呈负相关性，目前有关棉纤维和种子发育的相互关系的分子基础知之甚少。课题组从棉花基因组中克隆到两个GhDGAT3家族基因（GhDGAT3-1、GhDGAT3-2）。GhDGAT3基因在烟草中超量表达时烟草种子含油量基本没有变化，油脂的成分却发生了变化（亚油酸和花生酸含量提高）。由于GhDGAT3只在未成熟种子中表达，推测GhDGAT3在棉花胚珠的发育过程起着至关重要的作用，可能促进棉花纤维和种子协调发育。为了进一步研究并解析其原因和机制，本项目拟构建GhDGAT3基因的超量和反义抑制表达载体进行棉花遗传转化，通过对转基因植株的不同时期的胚珠的发育情况来该基因对棉花胚珠发育的影响，来明确该基因在棉花胚珠发育中的功能，探索使棉花纤维和种子协调发育的阀门。本研究将为植物转基因的研究提供新的基因材料和新思路。

结论摘要：

本课题组已经顺利完成项目中的实验内容。主要研究成果如下从陆地棉中克隆了两个长度分别为585bp和811bp的GhDGAT3-1和GhDGAT3-2基因，这两个基因序列的相似度为46%，表达量分析并选取开花后25DPA至35DPA时表达量达到高峰的GhDGAT3-1基因。将该基因融合在组成型启动子35s，诱导型启动子D113和特异性启动子SCFP下在棉花中超量表达，结果显示，与野生型相比，融合不同启动子的转基因植株在盛花期阶段均表现为植株高大，叶面积增加，果枝长度增长，叶重和茎枝重增加，蕾铃数增加，枝节间距变短，在盛铃期阶段，转基因植株的平均结铃数明显增加。叶片中的叶绿素含量增加，提高了植株中CO2的同化作用，光合效率增强，籽指增大。糖和淀粉含量降低，可溶性蛋白含量增加。D113-GhDGAT3转基因棉花的籽指和含油量增加显著，分别增加了35和7个百分点，衣分和衣指降低，棉纤维长度无显著变化。SCFP-GhDGAT3转基因棉花的衣分和衣指增加（分别为2.5%和3%），种子含油量降低，对纤维细胞的起始具有促进作用。油脂、糖酵解及蛋白合成途径中的关键基因分析结果显示，超量表达GhDGAT3-1的转基因植株中与油脂合成相关基因Oleosin1和Oleosin4表达显著上调，分别比野生型提高了7倍和4倍。同时也利用RNAi技术研究了35s启动子控制下的抑制GhDGAT3基因在陆地棉中的表达对棉花纤维及棉籽含油量的影响。结果显示下调棉花的GhDGAT3基因时，植株的高度没有明显变化，转基因植株能正常结铃，棉铃变小、种子变大，含油量降低。籽指比野生型增加了25%，衣指增加了26%，T0 和T1代衣分及纤维增长。抑制GhDGAT3-1的转基因植株40DPA胚珠中油脂合成相关的基因FAD2, FAD3, FAD6, FAD7, KASI, KASII, PAP, ROD1,ACCase，Oleosin1和Oleosin4的表达结果显示FAD2、LPAAT、PAP、ROD1、ACCase、Oleosin1和Oleosin4的表达水平下调，其余基因的表达水平上调。糖酵解途径中的3个关键基因GPAC, PDHα, PFK表达结果显示， GPAC、PDHα的表达水平明显上调，而PFK的表达水平下调。蛋白质合成中的2个关键基因GPT, GS基因的表达水平均明显下调。