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植物多倍体与二倍体相比通常具有细胞巨大性。开展杨树多倍体细胞巨大性形成分子机制研究,对于推动林木多倍体育种基础理论和技术进步具有重要意义。本论文以‘哲引3号杨’ב北京杨’[（Populus pseudo-simonii×P.nigra‘Zheyin3#’）×（P.×beijingensis）]杂交组合来源的杂种二倍体及其体细胞染色体加倍来源的四倍体,以及雌配子加倍获得的三倍体不同发育时期叶片为材料,在对其叶片大小、细胞数量、大小及结构等生理生化指标测定的基础上,应用转录组测序（RNA-seq）技术,构建叶片生长发育过程中相关基因差异表达及其调控网络,阐明杨树多倍体细胞巨大性形成的分子调控机制。主要研究结果如下:（1）青杨不同倍性体叶片细胞数量和大小存在一定差异,三倍体和四倍体叶片细胞均显著大于二倍体。研究表明,青杨多倍体叶片生长素含量显著高于二倍体,且在三倍体中随叶龄增加而增加,在四倍体中则随叶龄增加而降低;而三倍体叶片玉米素含量高于二倍体。生长素、玉米素等内源激素含量变化与叶片细胞数量和大小显著正相关。青杨三倍体叶片细胞数量最多,且显著多于二倍体;而四倍体叶片细胞数量略少于二倍体,但差异不显著。无论三倍体还是四倍体,其叶片细胞均显著大于二倍体。导致多倍体叶面积显著大于二倍体,且叶龄为7 d的叶片净光合速率、叶绿素含量、类胡萝卜素含量均高于二倍体。（2）青杨三倍体叶片中与细胞生长正相关的差异基因显著上调表达,而与细胞生长负相关的差异基因显著下调表达。与二倍体相比,青杨三倍体1 d、7 d、11 d叶龄叶片分别有1783、1073和2935个差异表达基因,主要富集于激素合成与响应、DNA复制、生长素响应、细胞壁修饰、跨膜转运、初生细胞壁、植物激素信号转导、光合作用等通路。其中与生长素信号转导正相关的生长素响应因子基因ARF2、ARF5、ARF9、ARF10、ARF11,以及与生长素转运相关的基因PIN1等均显著上调表达;而与生长素转导负相关的IAA4、IAA12、IAA19、SLR、IAA29以及与生长素响应负相关的基因GH3.1、GH3.6、JAR1差异基因显著下调表达;对细胞生长发育其重要作用的生长调节因子GRF1、GRF2、GRF5、GRF8、GRF9显著性上调表达,从而调控生长素响应因子和细胞壁松弛因子显著上调表达。同时,与油菜素内酯生物合成相关的基因CYP90D1、DWF1、BAS1、DWF6,以及BR信号激酶基因BSK3、油菜素类固醇信号正向调节因子BZR1等基因显著上调表达,而BRI1激酶抑制因子BKI1,以及油菜素类固醇响应基因BRH1等基因显著下调表达,促使油菜素内酯信号通路以及细胞壁松弛因子相关基因显著上调表达。调控细胞壁松弛因子扩展蛋白基因EXPA4、EXPA11、EXLB1、EXPA20,以及XTH5、XTH9、XTH16、XTH26、XTR4、XTR6显著上调表达,进而促进细胞壁松弛以及细胞扩展生长。（3）青杨四倍体叶片细胞生长正相关基因显著性上调表达,而细胞生长负相关基因显著下调表达。与二倍体相比,青杨四倍体1 d、7 d、11 d叶龄叶片分别有1683、1034和1758个差异表达基因,主要富集于转录因子活性、细胞壁、植物激素信号转导、微管、细胞壁修饰、细胞壁等过程。四倍体叶片与生长素信号转导正相关的生长素响应因子基因ARF2、ARF5、ARF10、ARF11以及与生长素转运相关的PIN1、LAX3显著上调表达;而与生长素转导负相关的IAA4、IAA14、IAA19、IAA29下调表达,与生长素响应负相关的基因GH3.1、GH3.6差异基因显著下调表达;对细胞生长发育其重要作用的生长调节因子GRF1、GRF5、GRF9显著上调表达;而与调控细胞大小相关的基因ARGOS也显著上调表达。上述差异基因共同促进生长素信号的转导、激活细胞壁松弛因子。同时,与油菜素内酯生物合成相关的基因CYP90D1、DWF1、BAS1、DWF4、BR6OX1、DWF6,以及BR信号激酶基因BSK3和油菜素类固醇信号正向调节因子BZR1显著上调表达,而与BR信号转导负相关的基因BKI1和BRH1显著下调表达,共同促进油菜素内酯信号通路以及细胞壁松弛因子基因显著上调表达。调控细胞壁松弛因子扩展蛋白基因EXPA4、EXPA11,以及XTH5、XTH9、XTH32、XTR4、XTR6显著上调表达,进而促进细胞壁松弛以及细胞生长。（4）青杨多倍体生长素信号响应和油菜素内酯合成与信号转导两条途径的关键差异表达基因共同调控细胞巨大性形成。青杨三倍体和四倍体未成熟叶片与细胞生长发育相关的共同差异表达基因35个,均属于生长素和油菜素内酯合成与信号转导相关基因、细胞壁松弛因子基因以及生长调节因子基因。其中生长素和油菜素内酯激素合成与信号转导呈正相关的基因在多倍体未成熟叶片中显著上调,包括生长素响应因子基因ARF2、ARF5、ARF9、ARF10、ARF11,油菜素内酯合成相关基因DWF1、DWF6、BAS1、CYP90D1,以及对油菜素内酯信号转导起正调控作用的BZR1、BSK3;而与生长素和油菜素内酯激素合成与信号转导呈负相关的基因在多倍体未成熟叶片中显著下调,包括生长素信号转导负相关的AUX/IAA蛋白基因IAA4、SLR,油菜素内酯信号转导负调控基因BKI1、BRH1。促进细胞壁松弛与扩张的细胞壁松弛因子包括木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因XTH9和扩展蛋白基因EXPA4、EXPA11在多倍体未成熟叶片中显著上调。而与细胞生长发育相关的生长调节因子基因GRF1、GRF5、GRF9在多倍体未成熟叶片中也显著上调。综上提出青杨多倍体细胞巨大性形成的分子调控机制模型,即在多倍体叶片生长发育过程中,生长素受体蛋白基因TIR1显著上调表达,TIR1蛋白结合AUX/IAA蛋白致使AUX/IAA基因表达量下降,而与细胞生长发育相关重要转录因子GRF多个基因显著上调表达,从而促进生长素响应因子ARFs基因显著上调表达,生长素信号显著响应,进而促进细胞壁扩展相关基因XTH9、EXPA4、EXPA11显著上调表达,显著促进细胞生长;同时,促进油菜素内酯生物合成的DWFs基因显著上调表达,而抑制油菜素内酯信号转导的BKI1、BRH1下调表达,共同促进油菜素内酯信号激酶基因BSK3和油菜素类固醇信号正调节因子BZR1上调表达,进而促进XTH9、EXPA4、EXPA11显著上调表达,从而显著调控细胞扩展生长等。表明杨树多倍体生长素响应因子、油菜素内酯信号转导两条途径关键差异表达基因共同调控细胞巨大性形成。