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纤维素是世界上最丰富的碳水化合物和生物质资源,也是植物细胞壁的主要成分之一。纤维素由葡聚糖通过分子间氢键形成,葡聚糖则是通过葡萄糖β-1,4糖苷键聚合而成。纤维素由定位于膜上的纤维素合酶(Cellulose synthase, CESA)复合体合成。虽然已经清楚复合体是由CESA组成,但对于复合体的结构和组成及其与纤维素合成的关系仍不完全清楚。对于复合体外影响纤维素合成的因子也不完全清楚。本研究利用棉花纤维原生质膜进行体外合成反应,用免疫共沉淀(Co-IP)分离棉花纤维中复合体并测定其合成纤维素活性,用液相色谱质谱联用仪(LC-MS)鉴定复合体蛋白组成。另外,本研究克隆并表达了GhSGT1和GhSGT2。比较了它们在酶活、表达及热激反应方面的异同,期待在揭示SGT和纤维素合成关系方面提供线索和基础。主要研究结果如下：1.添加纤维素酶有利于原生质膜合成结晶纤维素。Western-blotting显示有助于释放更多CESA。在提取棉花纤维细胞的原生质膜时添加适量的纤维素酶,有助于释放更多完整的纤维素合成复合体,提高体外合成结晶纤维素的产量。2.用GhCESA1抗体免疫沉淀纤维素合成复合体,然后分别用GhCESA1、GhCESA2和GhSuSy抗体检测复合体蛋白,发现复合体中包含GhCESAl、GhCESA2和GhSuSy,这说明通过Co-IP可以沉淀到复合体组成蛋白。3.用GhCESA1抗体免疫沉淀开花后24d棉纤原生质膜的裂解液,获得的纤维素合成复合体具有纤维素合酶活性,但是不能合成结晶纤维素。沉淀蛋白经过SDS-PAGE分离后取抗体带外的部分进行LC-MS鉴定,发现存8个CESA,经过与拟南芥CESA比对后,可将这8个CESA分为两种类型,即初生壁CESA和次生壁CESA。4. GhSGT1和GhSGT2被克隆出来,其蛋白序列与其它物种SGT比对,可发现GhSGT均存在SGT特有的PSPD和PSPG保守序列。跨膜预测显示GhSGT2包含一个跨膜区段,而GhSGT1则无。GhSGT洋葱表皮亚细胞定位实验结果证实了预测结果。5.纯化GST-GhSGT融合蛋白能以UDP-[U-14C]-glucose和β-谷甾醇或总甾醇为底物合成甾醇糖苷。6. GhSGT1与GhSGT2在体外活性上存在很多差异。虽然用总甾醇作底物两个SGT掺入葡萄糖效率都增加,但GhSGT2增加更多,这说明膜上的某种物质能更有效提升GhSGT2活性。GhSGT2可以在较宽温度范围和更高温度条件下保持活性,GhSGT1则随着温度超过最适温度活性迅速衰退。Triton-100能显著提高GhSGT2活性而减少GhSGT1活性；β-巯基乙醇能显著提升GhSGT1活性对GhSGT2影响不明显。Mg2+和Na+对两个SGT活性有促进作用,但Mg2+对GhSGT2促进作用更明显,而Na+对GhSGT1活性促进作用更显著。动力学数据表明GhSGT2比GhSGT1有更高催化效率,对两种底物的亲和力更高。7. Real-time分析结果表明,GhSGT随着棉纤发育表达量增加。GhSGT表达呈现一定组织特异性。在叶片和棉纤中,GhSGT2表达占优,而在根、茎及幼苗中,GhSGT1表达占优。它们表达对热激反应不同。GhSGTl在热激的前期表达升高后期下降,而GhSGT2在热激的后期表达升高。棉花纤维作为重要的工业原料,其产量和品质对农业和工业的发展有重要的影响。海岛棉(Gossypium barbadense)和陆地棉(Gossypium hirsutum)是棉花主要的两个栽培种,陆地棉产量高,品质中等,海岛棉品质好,产量低,因此,培育产量高、品质好的棉花品种一直是棉花品种选育的重要方向。棉纤维的发育可分为起始、伸长、次生壁增厚和脱水成熟4个时期,其发育过程与棉纤维的品质具有密切的关系,其棉纤维发育机理是棉纤维品质改良的基础。围绕着棉花纤维品质改良,本研究做了如下工作：(1)克隆两个可能与棉花纤维品质有关的木葡聚糖转移酶(XET/XTH)基因,对其棉纤中的表达做了分析,并将其构建到表达载体上。(2)克隆棉花KORRIGAN基因(AF511048),分别构建到棉花超表达载体和RNAi载体上(3)将上述构建好的载体通过花粉管导入法转入棉花中。获得的主要结果如下：1、在棉纤中克隆一个新的XET全长序列,该序列提交NCBI, Genbank号为JN968478；2、半定量表达分析显示,JN968478在棉纤中的表达比另一个XET(AY189971)表达量高；3、构建了棉花KORRIGAN的超表达载体和RNAi载体；4、转基因苗的PCR鉴定通过鉴定没有棉花转基因苗,可能转基因方法存在问题。