在棉花生产中，利用现有的遗传资源和育种手段难以再大幅度提高棉花产量和改善纤维品质，通过基因工程方法对纤维品质和产量进行改良至今尚未取得重大突破，主要原因在于对棉花纤维发育的分子机理仍知之甚少。申请者从陆地棉中克隆了纤维种皮特异基因GhSCFP，初步研究表明：该基因只在纤维和种皮的最外层细胞中表达；在陆地棉中超量表达该基因可使纤维数量显著增加。因此，GhSCFP基因对利用基因工程改良纤维品质具有重要的潜在应用价值。在此基础上，本项目拟从种皮与纤维发育的关系入手，通过对GhSCFP蛋白酶学特性及该基因在分子水平对陆地棉种皮组织结构、纤维细胞数目调控的研究，分析GhSCFP蛋白与纤维细胞中蛋白成分变化的关系，阐明GhSCFP基因在棉花种皮和纤维发育中的功能。项目对了解棉花种皮与纤维发育的关系，弄清纤维发育的分子机理有重要的意义。其研究结果将为利用该基因来提高棉花的产量、改善纤维品质提供理论依据。

项目取得的进展主要包括1）利用酵母表达系统诱导表达并纯化出GhSCFP蛋白，该蛋白特异降解胰蛋白酶专一底物Benzoyl-Phe-Val-Arg p-NA，AEBSF和PMSF抑制剂能够强烈抑制其蛋白酶活性。该蛋白酶的最适作用温度为35℃，EDTA以及重金属Hg2+离子能够抑制其活性，Ca2+离子有激活作用。2）该蛋白具有N端和C端信号肽，在其共同作用下，GhSCFP被定位于细胞膜上。3）克隆和研究了纤维特异启动子SCFP及其顺式调控元件，该启动子具有明显的棉花纤维表达特异性和植物种皮特异性，而且表达强度高。在启动子序列中发现一段核心区域，能够控制该启动子的表达特异性和具有增强子功能。4）通过转基因技术，在陆地棉中抑制了GhSCFP的表达后，纤维突起数目以及成熟纤维的数目都明显低于非转基因对照，证明该基因可能是棉花纤维细胞发育的正调控因子。植物显微和免疫杂交技术证明： GhSCFP基因被抑制后，胚珠表皮细胞间的寡糖合成受阻并在胚珠和纤维表面检测到高含量的高甲酯化半乳糖醛酸聚糖，可能对突起中纤维的细胞壁软化有重要作用。已完成学术论文5篇，发明专利1项，毕业研究生2名。