棉花是世界上重要经济作物之一。新疆是中国棉花的主产区,然而新疆地处干旱荒漠地带,气候干燥,棉花产业发展受到限制。因此,了解棉花响应干旱和盐胁迫的分子机制以及培育具有抗旱耐盐的棉花品种至关重要。本研究对前期克隆的GbTCP4、GbTCP5和GhMYB4基因在棉花干旱和盐胁迫应答中的功能及分子机制进行研究。研究内容主要包括通过荧光定量PCR对GbTCP4、GbTCP5和GhMYB4 3个基因的表达模式进行分析。利用转基因拟南芥、VIGS沉默棉花和转录组测序研究GbTCP4和GbTCP5基因的功能。通过转基因拟南芥、VIGS沉默棉花、遗传转化棉花、酵母文库筛选和转录组测序进一步分析GhMYB4的功能。主要研究结果如下:1.在ABA、干旱和氯化钠处理条件下,棉花GbTCP4的转录水平增加。干旱条件下,过表达GbTCP4拟南芥种子的萌发率、萌发根长和存活率增加,叶片水分丧失率减少。与Col相比,35S:GbTCP4在拟南芥种子萌发期对ABA不敏感,苗期则相反,降低了气孔开放度,增加了ABA含量。盐条件下,过表达GbTCP4拟南芥种子的萌发、存活率和SPAD含量增加,MDA含量减少。GbTCP4通过结合At CAD5启动子中的TCP顺式作用元件,上调At CAD5的转录水平,进而提高拟南芥的木质素含量。利用VIGS降低GbTCP4在棉花中的表达,与p TRV2相比,p TRV2-GbTCP4根系长度、根面积、根体积、存活率和SPAD含量降低,水分丧失率和MDA含量增加。RNA-seq和q PCR分析显示,GbTCP4影响了与非生物胁迫反应相关的多种代谢途径中基因的转录水平。2.在ABA、干旱和氯化钠处理条件下,棉花GbTCP5的转录水平增加。干旱条件下,过表达GbTCP5拟南芥的存活率增加,叶片水分丧失率减少。盐条件下,过表达GbTCP5拟南芥的种子萌发、萌发根长、存活率和SPAD含量增加,MDA含量减少。此外,35S:GbTCP5在拟南芥种子萌发期对ABA不敏感。GbTCP5不仅通过结合At CAD5和At CCOMT1启动子中的TCP顺式作用元件,上调At CAD5和At CCOMT1的转录水平,进而提高拟南芥的木质素含量,还可以结合At MYB46、At LBD30、At Ces A4和At VND7启动子中的TCP顺式作用元件,上调At MYB46、At LBD30、At Ces A4和At VND7的转录水平,进而提高拟南芥次生壁增后期的表达。利用VIGS降低GbTCP5在棉花中的表达,与p TRV2相比,p TRV2-GbTCP5根系长度、根面积、根体积、植物的存活率和SPAD含量降低,叶片水分丧失率和MDA含量增加。q PCR实验表明,GbTCP5通过影响拟南芥中At RD29A、At COR15A、At COR414、At PUB22和At LTP4基因的转录水平提高抗旱性。q PCR和RNA-seq实验表明,GbTCP5通过影响Gb GLOS2、Gb UBC19和Gb ERD7基因的转录水平降低棉花抗旱性。3.过表达GhMYB4使拟南芥的根毛长度和茎秆表皮毛密度增加,但是叶片表皮毛数量没有显著变化。GhMYB4通过结合At CCR启动子中的MYB顺式作用元件,上调At CCR的转录水平,结合At C4H启动子中的MYB顺式作用元件,下调At C4H的转录水平。在ABA、干旱和氯化钠处理条件下,棉花GhMYB4的转录水平增加。干旱条件下,过表达GhMYB4拟南芥的种子萌发率、萌发根长和存活率增加,叶片水分丧失率和MDA含量减少。与Col相比,35S:GhMYB4在拟南芥种子萌发期对ABA不敏感,苗期则相反,降低了气孔开放度,增加了ABA含量。盐条件下,过表达GhMYB4拟南芥的种子萌发、存活率和SPAD含量增加,MDA含量减少。与Col拟南芥相比,过表达GhMYB4的转基因拟南芥木质素含量无显著变化。代谢组表明过表达GhMYB4基因增加转基因拟南芥茎秆中木质素代谢物香豆醛和4-香豆酸的含量。q PCR实验表明,GhMYB4通过影响拟南芥中At RD29A、At COR414、At PUB22和At LTP4基因的转录水平提高抗旱性。VIGS降低GhMYB4在棉花中的表达,在干旱和盐胁迫下,与p TRV2相比,p TRV2-GhMYB4根系长度、根面积、根体积、植株的存活率、SPAD含量、木质素含量和木质部层数降低,水分丧失率和MDA含量增加。遗传转化GhMYB4棉花结果表明,干旱和盐胁迫下,与对照CQJ-5相比,过表达GhMYB4棉花存活率、叶绿素含量和木质部层数增加,水分丧失率降低;沉默GhMYB4棉花则表现出相反的结果。GhMYB4不具有转录自激活活性。酵母双杂交文库筛选表明,GhMYB4与Gh MYB6、Gh LBD42和Gh WRKY44相互作用。在ABA、干旱和氯化钠处理条件下,Gh MYB6、Gh LBD42和Gh WRKY44的转录水平增加。VIGS结果表明,Gh MYB6、Gh LBD42和Gh WRKY44降低棉花抗旱耐盐性。q PCR、RNA-seq、酵母单杂交和VIGS实验表明,GhMYB4通过结合Gh ERF109启动子中的MBS顺式作用元件影响棉花抗旱和耐盐。