硼是植物生长必需的微量元素之一,在植物生长发育过程中不可或缺。我国缺硼土壤分布广泛,因此植物缺硼现象较为普遍。杜梨（Pyrus betulifolia）根系发达,适应性极强,是我国梨的主要砧木,也常被用作水土保持林、防护林及城市绿化树种。目前,关于缺硼胁迫对杜梨生理代谢影响的报道较少。研究杜梨响应缺硼胁迫的生理机制,有助于理解硼在多年生林木上的生理作用,丰富植物的硼营养理论;也为杜梨适应性和抗逆性的提高及推广应用提供技术支撑。本研究首先对缺硼胁迫的杜梨实生苗根系进行转录组学分析,筛选得到杜梨缺硼响应基因PyMYB4;然后利用发根农杆菌介导的遗传转化方式获得PyMYB4转基因毛状根杜梨幼苗,并对其进行验证;进一步通过缺硼胁迫实验研究PyMYB4转基因毛状根杜梨幼苗应答缺硼胁迫的生理机制。主要结果如下:1.杜梨实生幼苗根系响应低硼胁迫的转录组分析缺硼胁迫后,杜梨幼苗根系生长受到了显著抑制。通过转录组学手段研究缺硼胁迫后杜梨实生苗根系基因表达谱的变化,结果表明:缺硼胁迫后,杜梨根系在转录水平上有2862个差异表达基因,其中上调表达基因有1656个,下调表达基因有1206个。GO富集分析显示,差异表达基因主要富集在细胞（cell）和细胞区域（cell part）、细胞器（organelle）和细胞膜（membrane）等位置;参与的生物学过程主要包括细胞过程（cellular process）、刺激反应（response to stimulus）和代谢（metabolic process）等过程;其分子功能主要涉及整合（binding）,转运蛋白活性（transporter activity）及催化活性（catalytic activity）等。KEGG代谢途径主要涉及植物激素信号转导（Plant hormone signal transduction）、苯丙类生物合成（Phenylpropanoid biosynthesis）、淀粉与蔗糖代谢（Starch and sucrose metabolism）、戊糖与葡萄糖醛酸盐相互转化（Pentose and glucuronate interconversions）等过程。在检测到的16个MYB转录因子中筛选出变化最大的PyMYB4,变异倍数＞8,且丨log2Fold Change丨＞3,显著上调表达。2.杜梨毛状根PyMYB4基因的遗传转化利用发根农杆菌侵染杜梨幼苗茎基部,20d后产生毛状根,45d毛状根生长良好;并利用荧光定量PCR和体视荧光显微镜进行验证,毛状根中PyMYB4基因表达量显著升高,在转化阳性根中观察到GFP的绿色荧光。此外,本研究通过对两种不同发根农杆菌（K599和C58C1）的侵染转化能力对比研究,发现K599菌株毛状根产生率为65.0%,阳性率为54%;C58C1菌株毛状根产生率为43.0%,阳性率为36%。K599菌株对杜梨毛状根的产生效果和基因转化阳性率都显著较高。3.转基因毛状根杜梨对低硼胁迫的生理响应（1）根尖的石蜡切片显示,在缺硼胁迫下非转基因杜梨根尖出现了根冠脱落,伸长区和成熟区细胞畸形且排列紊乱,皮层与中柱细胞排列紊乱,大量木质部增生导致皮层组织挤压变形,表皮细胞出现破裂脱落现象;PyMYB4转基因毛状根的表皮细胞脱落少,中柱鞘变形较少,次生木质部和原生木质部的结构较为完整,中柱的结构变异较轻。（2）与正常硼处理相比,缺硼导致PyMYB4转基因毛状根杜梨和非转基因杜梨叶片中木质素含量都显著降低;在根中,转基因杜梨木质素含量降低了13.9%,而非转基因杜梨则提高15.4%。且在缺硼处理下前者比后者减少了30.5%。（3）通过对叶片光合参数的测定分析可知,缺硼胁迫下,PyMYB4转基因毛状根杜梨和非转基因杜梨叶片的蒸腾速率、气孔导度、净光合速率都显著降低,而细胞间隙CO2浓度显著升高。无论是正常硼处理还是缺硼处理,PyMYB4转基因毛状根杜梨叶片的净光合速率都高于非转基因杜梨叶片。（4）通过对糖含量分析可知,缺硼胁迫下PyMYB4转基因毛状杜梨与非转基因杜梨相比,根系中可溶性糖含量、果糖含量、蔗糖含量、可溶性淀粉含量都显著升高,叶片中可溶性糖含量、果糖含量下降,蔗糖含量、可溶性淀粉含量显著升高。通过对蔗糖代谢有关酶活性分析表明,酶活性变化与糖含量变化一致。（5）通过对可溶性蛋白含量分析可知,正常条件下,PyMYB4转基因杜梨叶片中谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶和谷氨酰胺合成酶活性及可溶性蛋白含量高于非转基因叶片,而在毛状根中相反。缺硼胁迫后,非转基因根系谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶活性均显著降低,而PyMYB4过表达缓解了缺硼对谷氨酰胺合成酶的抑制,因此缺硼后转基因根系可溶性蛋白含量则增加且高于非转基因。