Cotton fiber strength is a critical property determining fiber qualities, and determined by the secondary cell wall development. Understanding the mechanism of fiber development will provide a way to improvement of fiber strength. In this study, the introgression lines of upland and sea island cotton, and have experience of four generations of backcross with upland parent, and have significant higher fiber strength than their upland parent, and the transcriptome were analyzed and compared between the introgression lines and their upland parent. There were 2201 differentially expressed genes (DEG) identified by comparing two introgression lines with their recurrent parent CCRI45, in different development stages from 15 days post-anthesis (DPA) to 28 DPA. The up-regulated genes regulated the polysaccharide metabolic process, single-organism localization, cell wall organization or biogenesis and so on. The down-regulated genes involved in the microtubule-based process, cellular response to stress, cell cycle process and so on. Further functional analysis revealed three significant functional genes, XLOC_036333 (mannosyl-oligosaccharide-alpha-mannosidase mns1), XLOC_029945 (FLA8) and XLOC_075372 (snakin-1), playing important roles in the regulation of cotton fiber strength. Our results provide important candidates genes and inspirations for the future investigation of the molecular mechanism of fiber quality formation, and improvement of cotton fiber quality in breeding.

Cotton Verticillium wilt (VW) is a devastating disease seriously affecting fiber yield and quality, and the most effective and economical prevention measure at present is selection and extension of Gossypium varieties harboring high resistant VW. However, multiple attempts to improve the VW resistance of the most widely cultivated Upland cotton have brought in little significant progress, and it seems necessary and urgent to develop Chromosome segment substitution lines (CSSLs) for merging the superior genes related with high yield and wide adaptation from G. hirsutum and VW resistance and excellent fiber quality from G. barbadense . In this study, 300 CSSLs were chosen from the developed BC5F3:5 CSSLs constructed by G. hirsutum CCRI36 and G. barbadense Hai1 to conduct quantitative trait locus (QTL) mapping on VW resistance, and a total of 53 QTLs relevant to VW disease index (DI) were identified together with the phenotypic data of 2 years investigations in two fields with two replications per year. All the QTLs were distributed on 20 chromosomes with phenotypic variation of 3.74-11.89%, of which 29 stable ones were consistent in at least two environments. Based on Meta-analysis on the 53 QTLs, 43 novel ones were identified, while 10 ones consistent to previously identified QTLs. Meanwhile, 32 QTL hotspot regions were detected, including 15 ones were novel. This study concentrates on QTL identification and screening hotspot region related with VW in the 300 CSSLs, which lay a solid platform not only for revealing the genetic and molecular mechanisms of VW resistance, but also for further fine mapping, gene cloning and molecular designing in breeding program for resistant cotton varieties.