乌桕(Sapium sebiferum Roxb.)为大戟科乌桕属多年生落叶乔木,乌桕作为重要的油料和景观树种,其生长速度快、生物量较大,然而其木材的质量却相对较低,难以作为重要的木材类树种,因此提高乌桕的木材质量可以显著提高乌桕种植的经济价值。木质部分为初生木质部和次生木质部,次生木质部是木材的重要组成部分。赤霉素是诱导导管分子、纤维和木质部细胞分化的关键信号分子,但赤霉素对乌桕木质部形成与发育影响的分子机制仍不清楚。本研究将通过外源喷施不同浓度的赤霉素及赤霉素合成抑制剂,对乌桕茎杆进行石蜡切片及参与木质部合成途径相关基因的相对表达量来探究外源赤霉素对乌桕木质部形成和发育的影响,通过本研究,将有助于在生产上利用外源激素处理的方法提高乌桕的木材含量;同时进一步利用转基因拟南芥的方法研究乌桕赤霉素合成基因GA20ox1和降解基因GA2ox1对木质部发育的影响,以及利用赤霉素合成和降解的关键基因作为重要靶点,对乌桕进行遗传改良,从而获得高木质部含量的乌桕新品种。主要研究结果如下:1.外源赤霉素处理乌桕幼苗,使乌桕茎杆中的木质部面积扩大,茎杆木质化程度显著增加。而施用赤霉素合成抑制剂多效唑则使乌桕茎杆木质部木质部面积较对照小,茎杆木质化程度低。说明外源赤霉素可以促进乌桕木质部面积变大,木质部细胞增加并增加植株木质化程度。说明外源赤霉素对乌桕木质部的发育起正向调控作用。外源喷施赤霉素的乌桕幼苗茎杆中,参与木质部合成途径基因Ss4CL、SsC4H、SsCCR、SsCOMT、SsF5H、SsHCT、SsPAL和SsCAD基因相对表达量均上调,说明赤霉素可以诱导这些基因的表达。外源喷施多效唑后SsC4H、SsCCOAMT、SsCAD、Ss4CL、SsCCR、SsCOMT、SsF5H、SsHCT和SsPAL基因相对表达量在12小时和24小时明显下调,说明赤霉素合成抑制剂可以调控这些基因的表达。2.从乌桕茎杆中提取RNA,以cDNA为模板克隆乌桕赤霉素合成基因GA20ox1和降解基因GA2ox1,利用转基因技术获得转SsGA20ox1和SsGA2ox1基因拟南芥植株。筛选出9个拟南芥木质部发育途径的相关基因。结果发现,转SsGA20ox1基因的拟南芥茎杆和根木质部面积扩大,木质部细胞增加,植株木质化程度增加。而转SsGA2ox1基因的拟南芥茎杆和根中木质部分化程度低,木质部面积较野生型小,木质化不明显。说明SsGA20ox1基因可以促进拟南芥茎杆木质部面积扩大,并增加植株木质化程度。进而说明SsGA20ox1基因对拟南芥茎杆和根的木质部的发育具有正调控作用,而SsGA2ox1基因对拟南芥茎杆木质部的发育起负调控作用。转SsGA2Oox1基因拟南芥中,ACCOAMT、AtCCR和AtCOMT基因的相对表达量显著上调,说明这些基因受SsGA20ox1基因特异性调节。转SsGA2ox1基因拟南芥中,At4CL、AtC4H、AtCAD、AtCOMT、AtF5H、AtHCT和AtPAL基因相对表达量明显下调。说明SsGA2ox1基因可以特异性调节这些基因的表达。