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棉花是重要的战略资源,也是世界上最重要的经济作物之一。棉纤维是纺织工业优良的天然原料,而棉籽则是重要的营养资源。普通栽培棉的植株和种子都含有色素腺体,其中包含的有毒棉酚使棉籽脂肪和蛋白质等营养物质不能被充分利用。但是,棉酚的毒性能帮助棉花抵抗多种病虫害,对棉花的正常生长有重要作用。因此,选育植株有棉酚而种子无棉酚的棉花品种是低酚棉育种的主要目标。色素腺体的数量与棉酚的含量有密切联系,所以,克隆鉴定色素腺体发生的相关基因、探索腺体形成的分子机制一直是低酚棉育种的重要研究方向。单显性基因Gl2e可以调控无腺体性状的形成,是低酚棉育种的重要基因资源,并且对研究色素腺体的发生机制具有重要意义。本研究主要包括两方面内容:一是在精细定位的基础上对Gl2e候选基因进行克隆和功能验证;二是通过对7个腺体相关材料进行小RNA测序,分析差异表达的miRNA及其靶基因,探索腺体发生过程可能涉及的miRNA和信号通路。主要结果如下:1、根据已有结果,Gl2e基因被精细定位在12号染色体的15kb区间内,其中只有一个预测基因。本实验对此候选基因进行克隆,该基因长度为1428bp,没有内含子,编码475个氨基酸。该蛋白含有bHLH-MYCN端区域（pfam14215）和bHLH保守域（pfam00010）,NCBI注释为MYC2-LIKE蛋白,是bHLH-MYC转录因子家族成员,我们将其命名为GhMYC2。该基因在无腺体材料中有3个碱基的变化,第128位的碱基变化导致了bHLH-MYCN端区域内的氨基酸突变。GhMYC2基因在有腺体材料中表达量均高于无腺体材料。因此,GhMYC2基因很可能是控制腺体形成的基因。2、GhMYC2基因启动子序列在中12和中12显无之间有10个碱基的差异,并且中12显无启动子区有两个碱基序列缺失,分别是位于ATG上游1.5kb和1kb“TATTACC”和“T”,但是它们并没有影响启动子的顺式作用元件。挑选启动子区两段CpG岛区进行重亚硫酸盐测序,发现这两个片段在中12和中12显无之间甲基化情况没有明显差异,说明该基因在两材料中的差异表达受到其他因素的调控。3、亚细胞定位分析结果显示GhMYC2蛋白定位在细胞核内,进一步证明了它是一个转录因子。在酵母中对GhMYC2转录激活活性验证发现,单个氨基酸的变化对其活性有一定影响,但并没有使其活性丧失。MYC转录因子的活性区域一般在N端,本实验在酵母中证明了GhMYC2的bHLH-MYCN区的活性与全长蛋白的活性相似,也符合植物MYC转录因子的特征。4、GhMYC2基因在有腺体中高表达而在无腺体中低表达,因此,利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术沉默中12植株GhMYC2基因的表达,发现VIGS植株上色素腺体的形成受到抑制,出现无腺体表型。因此,确定GhMYC2转录因子在腺体发生过程中起关键作用。为了进一步确认该基因的作用,我们通过遗传转化成功获得了RNAi转基因植株,T0代的植株和种子都表现为无腺体性状,T1代植株也表现为无腺体性状,证明干扰该基因可以获得无腺体种子,并且RNAi植株的无腺体性状可以遗传。这是第一个克隆并验证功能的色素腺体控制基因,为腺体发生分子机制的研究奠定了坚实的基础。5、以中12vs中12显无和辽7vs辽7显无作为显无组合,中12vs中12隐性无腺体（中12隐无）和中17vs中17隐无作为隐无组合进行小RNA分析。七个材料中共鉴定得到58个已知miRNA和109个新的miRNA（novel1-novel109）,在显无组合和隐无组合中分别有10个和9个共差异表达miRNA,而两组合间共有的差异表达miRNA只有novel14和novel45,并且在无腺体中都下调表达。6、显无组合内有8个差异表达miRNA预测到73个靶基因,隐无组合内有5个差异表达miRNA预测到111个靶基因,其中novel14和novel45有相同的8个靶基因,除此之外,显无和隐无组合间靶基因没有重叠。分别对显无和隐无组合内靶基因进行KEGG分析,发现两组合内靶基因均涉及植物激素信号转导、吞噬体、代谢通路和植物MAPK信号通路,同时两组合间也得到了不同的信号通路。说明显无和隐无性状的调控通路有重叠,也有相互独立的部分。7、从亚洲棉、雷蒙德氏棉和陆地棉中分别鉴定到14、17和34个MYC蛋白,三个棉种MYC蛋白可以划分为三个亚家族,并且陆地棉的MYC蛋白在亚洲棉和雷蒙德氏棉中基本都能找到同源蛋白,表明MYC蛋白在棉属分化之前已经存在。Novel14和novel45的8个靶基因都属于MYC蛋白,它们与GhMYC2进化关系较近,并且在有腺体和无腺体间呈现差异表达,暗示多个MYC家族蛋白可能在色素腺体发育过程中均起到重要作用。