植物肽类激素是一类新型的植物激素,对植物的生长、发育、代谢等生理过程有着重要的调节作用。PSY1（plant peptide containing sulfated tyrosine 1）是一种磺化肽激素,能够促进植物细胞增殖和扩张。为了探究GhPSY的功能,本论文首先在全基因组水平上对陆地棉PSY家族基因进行鉴定与生物信息学分析,并研究了其表达模式。然后,利用拟南芥突变体验证了GhPSY的生物学功能,最后通过在陆地棉中上调和下调GhPSY的表达,研究了GhPSY对棉花植株和纤维细胞发育的影响。主要研究结果如下:1.陆地棉中PSY家族基因的鉴定及其生物信息学分析本研究从陆地棉全基因组数据库中共鉴定到了10个PSY基因。利用MEGA7对拟南芥和陆地棉的PSY进行系统进化树的构建,将其划分为2个亚族,分别是Sub-cladesⅠ和Ⅱ。这些PSY基因编码的蛋白是由65-100个氨基酸构成的前体肽,在多肽的N端可以预测到一个较保守的信号肽结构域,即L-FL-SS区域,在C端包含保守的成熟PSY肽区域,即DY-AN-HDP区域,该区域由15-18个氨基酸构成。2.GhPSY1和GhPSY5在陆地棉各组织器官中的表达模式分析为了明确GhPSY的时空表达模式,本文分别对GhPSY1和GhPSY5在陆地棉各组织器官中的表达模式进行分析。GhPSY1和GhPSY5在陆地棉各个组织中均有表达,其中在根中优势表达。除在20 d纤维和发育后期的胚珠中表达量较高外,GhPSY1在其他组织中的表达普遍较低。GhPSY5主要在快速伸长的纤维中表达,另外在幼茎,叶,子叶,雌蕊及下胚轴中也有一定的表达。转p PSY1::GUS和p PSY5::GUS基因植株的组织化学分析结果表明,GhPSY1和GhPSY5在叶、根、荚果等部位均有表达。3.异源表达GhPSY促进拟南芥根的伸长和植株鲜重的增加为了检测GhPSY的生理功能,故构建了由组成型35S启动子驱动的超表达载体,并获得单拷贝的GhPSY1和GhPSY5转基因拟南芥纯系。与野生型相比,异源表达GhPSY1和GhPSY5可促进主根生长和地上部生物量的增加。荧光显微观察结果表明,GhPSY1和GhPSY5对根长的促进作用,都是通过增加细胞数目实现的。4.调控GhPSY1对纤维数目和早期伸长的影响为了探究GhPSY1在棉花发育中的功能,分别在陆地棉中下调和上调了该基因的表达。实验结果显示,下调该基因的表达会导致陆地棉植株的营养生长受到抑制;上调该基因的表达不仅能促进纤维数目的增加,而且还能促进早期纤维细胞的伸长,但成熟纤维变短。另外,上调该基因的表达还能增加纤维衣指和胚珠籽指。5.上调GhPSY5对棉花植株生长速率的影响为了探究GhPSY5在棉花发育中的功能,在陆地棉中上调了该基因的表达。实验结果显示,上调该基因的表达能促进棉花植株的生长,同时,不仅能促进纤维数目的增加,而且还能促进早期纤维细胞的伸长,但成熟纤维变短。另外,上调该基因的表达同样能增加纤维衣指和胚珠籽指。