棉花是纺织工业的重要原料,也是我国五大油料作物之一。油分是重要的基础代谢,种子的发育直接影响油分的积累,关乎许多重要的代谢途径；棉花纤维由种子的表皮毛分化而来,种子中影响油分代谢的基因可能影响纤维发育。研究表明,棉花种子含油量与棉花产量性状间无显著的负相关,与纤维品质指标均呈正相关(如纤维长度和比强),表明提高棉籽含油量或改变其脂肪酸组成可兼顾纤维优质高产。为进一步了解棉花纤维发育的分子机制,本研究选用不同类型、不同纤维品质的海岛棉(新海32号,HL)和陆地棉(17-24,L和62-33,S)的纤维为研究材料,利用RNA-Seq技术,分析其在纤维次生壁合成和加厚期(20DPA、25DPA和30DPA)的表达谱；通过基因表达量的变化筛选差异表达基因并对其进行GO功能显著性富集分析,寻找与棉纤维次生壁加厚相关的关键代谢通路和重要基因；同时,分析了脂肪酸合成酶GhKAR、GhHAD和GhENR的表达特征,并验证其功能。主要研究结果如下：1)不同基因型在次生壁发育的各个时期,都得到大量的差异基因。比较同一时期不同基因型的差异基因,发现不同棉种间的差异基因数量更多,如20DPA时,海岛棉(HL)和陆地棉(L)相比得到6215个差异基因；海岛棉(HL)和陆地棉(S)相比得到5364个差异基因；而两个陆地棉L和S之间相比,只有1236个差异基因。GO功能和Pathway富集分析表明,SNARE通路高度富集；这些差异基因在海岛棉(HL)中的表达量都低于短纤维材料(S)的,暗示海岛棉在20DPA时还处于纤维伸长期；此外,脂肪酸延长(Fatty acid elongation)通路在同一时期的不同棉种中高度富集,表明脂质合成相关基因在纤维伸长和次生壁加厚过程中起一定作用。2)同一基因型在纤维次生壁发育的不同时期所表现出的差异基因可能与纤维品质密切相关。差异基因的GO功能和Pathway富集分析表明,丙酸代谢(Propanoate metabolism)和不饱和脂肪酸生物合成(Biosynthesis of unsaturated fatty acids)通路只在长纤维材料(HL和L)里富集,这两个通路可能对纤维伸长和次生壁合成有促进作用；而缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解(Valine, leucine and isoleucine degradation)和脂肪酸延长(Fatty acid elongation)通路在不同材料、不同时间里都高度富集,暗示其在次生壁合成和加厚期起着重要作用。3)棉纤维在不同发育时期共有的差异基因主要表达模式不同。分析得到棉纤维在不同基因型、不同发育时期共有的差异基因46个,其主要表达模式有四类：a.先逐渐升高,后逐渐下降,共30个基因；b.逐渐升高,共7个基因；c.逐渐降低,共6个基因；d.先逐渐降低,后逐渐升高,共3个基因。推测a,b类37个上调表达基因可能在纤维发育的次生壁合成和加厚期有重要的作用,对纤维品质起着正向调控作用；这些基因涉及到细胞色素(Cytochrome)P450酶蛋白基因、糖基水解酶和糖基转移酶、结合蛋白基因等；对11个差异表达基因进行RT-PCR验证。4) GhKAR和GhENR有助于油分含量和抗寒性的提高。组织表达分析结果表明：GhKAR、 GhHAD和GhENR在纤维中表达量很高,在20DPA的纤维中出现表达量的峰值,并且能够对ABA、低温和MeJA产生应答反应；过表达GhKAR和GhENR基因有助于油分含量的提高；对转GhKAR和GhENR基因的棉花进行了抗寒性初探,结果表明：转GhKAR和GhENR基因T4代株系和对照(WT)在不同程度低温胁迫下的REC、MDA和Pro含量出现了显著或极显著差异,表明过表达脂肪酸基因GhKAR和GhENR对植物抗寒性有一定的提高。