植物受到干旱、高盐等逆境胁迫后,体内会产生一系列的生理生化响应使植物能够维持正常生长。在此过程中信号转导因子、转录因子等发挥着重要作用。它们能够接收信号并传递给下游转录因子来调控基因表达。组氨酸激酶属于蛋白激酶家族,是植物双组分系统的重要组成部分,能与细胞分裂素结合,对植物生长发育进行调节,如植物细胞分化、叶片衰老调控及根系伸长等。研究表明,组氨酸激酶能够在植物抵御干旱、高盐等非生物胁迫中也发挥重要作用。多年生木本植物,生长周期较长,且需要长期应对非生物胁迫,但组氨酸激酶是否在木本植物抗逆胁迫反应中起作用尚未见报道。本研究以银腺杨‘84K’（Populus alba×P.glandulosa‘84K’）为材料,检测了其组氨酸激酶基因PaHK3a、PaHK3b基因在不同植物激素处理及非生物胁迫处理下的表达情况,测定了干旱、盐胁迫下‘84K’杨叶片丙二醛含量、保护酶活性等生化指标,并通过原核表达方法对PaHK3b基因抗旱耐盐功能进行了初步鉴定;构建了PaHK3a、PaHK3b基因CRISPR/Cas9基因编辑植物表达载体,并进行了‘84K’杨遗传转化,获得了一批转基因植株。论文主要研究结果如下:1.克隆了PaHK3b基因CDS序列及其启动子序列,预测了蛋白结构及启动子顺式作用元件。PaHK3b基因编码蛋白具有CHASE等典型的细胞分裂素受体结构域,启动子区域含有防御与胁迫响应元件TC-rich repeats、赤霉素响应元件GARE-motif等多个参与非生物胁迫和激素信号转导的顺式作用元件,表明PaHK3b基因与杨树植物激素信号及非生物胁迫信号响应密切相关。2.通过非生物胁迫和植物激素处理,分析了PaHK3a、PaHK3b基因非生物胁迫和植物激素诱导下的表达模式。q RT-PCR分析结果显示,PaHK3a、PaHK3b基因在根、茎、叶中均有表达,且在叶片中表达量最高。在高温、低温、干旱、盐胁迫等非生物胁迫处理下,PaHK3a、PaHK3b基因均上调表达,在6-BA、ABA、GA3及水杨酸植物外源激素处理下,PaHK3a、PaHK3b基因均下调表达,而IBA处理下,基因表达均与对照差异不大。因此,杨树PaHK3b基因参与杨树植物激素信号响应,并在其抗逆境胁迫过程中发挥重要调控作用。3.检测了温室干旱、盐胁迫处理下‘84K’杨叶片丙二醛含量、保护酶活性等生理指标及PaHK3a、PaHK3b基因表达情况。在温室干旱、盐胁迫处理过程中,PaHK3a、PaHK3b基因表达均显著高于对照,呈现先上升后下降的表达模式,MDA含量也呈现类似的趋势,而SOD活性则随处理时间的延长而持续升高,POD活性在干旱胁迫时呈先上升后下降,而在盐胁迫时呈上升趋势。另外,PaHK3a、PaHK3b基因与MDA含量、SOD、POD活性均呈正相关性。因此,‘84K’杨生理指标与PaHK3a、PaHK3b基因密切相关,说明PaHK3a、PaHK3b基因在杨树抗旱耐盐反应中起重要调控作用。4.通过构建原核表达载体,并转入大肠杆菌表达系统,初步鉴定了PaHK3b基因的抗逆功能。在添加5%PEG6000的LB液体培养基中,含有PaHK3b基因重组质粒的大肠杆菌菌株生长速度高于含有空载体的对照菌株,在添加50～150 mmol·L-1Na Cl的LB固体培养基上,含有PaHK3b基因重组质粒的大肠杆菌菌株单克隆生长均优于对照。因此,进一步证明了PaHK3b基因在干旱、盐胁迫下发挥重要调控作用。5.构建了YLCRISPR/Cas9-DH-PaHK3a、p YLCRISPR/Cas9-DH-PaHK3b植物表达载体,并通过遗传转化获得转基因植株。在PaHK3a、PaHK3b基因的编码区分别设计两个靶点,构建了植物表达载体p YLCRISPR/Cas9-DH-PaHK3a和p YLCRISPR/Cas9-DH-PaHK3b。采用农杆菌介导法对‘84K’杨进行遗传转化,经潮霉素抗性筛选分别得到PaHK3a基因编辑抗性芽750个、抗性植株80株;PaHK3b基因编辑抗性芽900个、抗性植株107株、转基因植株38株。综上所述,本研究初步确定了杨树组氨酸激酶基因PaHK3a、PaHK3b参与杨树植物激素激素信号响应,并在其抗逆境胁迫过程中发挥重要调控作用。为深入研究PaHK3a、PaHK3b基因的功能奠定基础,为杨树抗逆分子育种提供基因资源。