棉花是重要的经济作物,棉纤维是纺织和精细化工的原料,也是重要的战略物资。纤维次生细胞壁（SCW）的生物合成直接影响纤维的产量及品质,而SCW生物合成过程受多层转录调控网络的调节,其中转录因子（TF）起着重要的作用。NAC转录因子是植物特有的一类转录因子,在不同植物中广泛存在。实验室前期研究发现,NAC140是一个棉纤维次生壁专化表达基因。本研究进一步对该基因的结构、功能及调控网络等分子特征进行分析,主要研究结果如下:（1）NAC140基因的表达分析:定量表达分析表明,在陆地棉TM-1根、茎、叶、不同时期的纤维和胚珠组织中,NAC140基因在纤维组织专化表达;在TM-1不同组织中,GhNAC140-At和GhNAC140-Dt的表达趋势相同,但GhNAC140-Dt的表达量极显著高于GhNAC140-At的表达量。陆地棉TM-1中GhNAC140的表达量显著高于海岛棉Hai7124中GbNAC140的表达量。（2）GhNAC140下游调控基因的分析:利用基因的共表达分析,发现GhNAC140可能参与下游33个基因的调控。其中包括本实验室已经报道的次生壁专化表达基因GhCOBL9。GhCOBL9基因的启动子有13个NAC转录因子结合位点,构建可以启动LUC基因的载体,表明GhNAC140转录因子能够增强GhCOBL9基因启动子的活性。使用双荧光素酶系统进一步证明GhNAC140转录因子增强了GhCOBL9基因启动子的活性。（3）过量和干扰GhNAC140表达的转基因棉花创制:分别克隆陆地棉TM-1中GhNAC140 A、D亚组的cDNA序列,同时加入Flag标签连入pCAMBIA2301载体,构建五个有无标签的过量表达NAC140的载体。将NAC140的ORF序列中的453 bp分别以正向和反向互补的序列连入pART27载体中,构建出NAC140干扰表达载体。将上述6种载体分别转入农杆菌后,侵染棉花愈伤组织,获得了不同的转基因棉花T0代材料。（4）不同棉种NAC140启动子结构分析:通过分析NAC140基因和启动子序列,发现在陆地棉TM-1中,GhNAC140-Dt的启动子含有一个长度为5107 bp的copia-LTR型逆转座子插入。检测发现该逆转座子是陆地棉驯化过程中,转座插入到半野生棉,并进一步在陆地棉品种选育中保留下来,存在于部分陆地棉品种中。（5）逆转座子有无与陆地棉产量性状关联分析:通过利用2套不同来源的陆地棉自然群体,结合多年多点产量构成因子表型鉴定结果,对NAC140基因启动子区有无逆转座子与棉纤维产量性状进行关联分析。在277份陆地棉核心种质资源材料组成的自然群体中,167份材料的GhNAC140-Dt启动子中含有逆转座子序列,110份材料无此序列。利用该陆地棉自然群体3年3点的产量表型数据进行关联分析,结果表明,与无逆转座子的材料相比,有逆转座子的材料其衣分和铃数显著增高,而铃重和籽指则显著降低。利用331份陆地棉品种自然群体进行关联分析,检测发现有逆转座子的材料的衣分和衣指显著高于无逆转座子材料。综合两套群体分析结果发现,GhNAC140启动子区逆转座子的有无与棉花产量性状密切相关,特别与衣分性状显著关联。（6）逆转座子增强了NAC140的启动子活性:以烟草叶片为受体,分别克隆陆地棉TM-1中GhNAC140-Dt含逆转座子的7100 bp启动子和W0中GhNAC140-Dt不含逆转座子的2300 bp启动子,利用双荧光素酶实验,发现含有逆转座子的启动子活性显著高于无逆转座子的启动子。（7）棉纤维瞬时表达体系的创建:以不同发育时期的纤维组织为受体,对农杆菌侵染纤维时不同侵染菌株、不同侵染时间、不同培养时间进行比较分析,利用GFP和GUS两个外源基因在纤维中的表达,确定了农杆菌侵染纤维以检测目标基因表达的具体条件。进一步利用该体系快速分析了纤维表达基因GhFSN1、GhMYB212、GhCFE、GhSusc4的表达特征,证实了 GhFSN1、GhMYB212基因的启动子可在纤维组织中启动报告基因表达。应用该方法也证明了来源于TM-1的GhNAC140-Dt基因的启动子活性大于GhNAC140-At的启动子活性,并且含有逆转座子的启动子活性比无逆转座子的活性高。