C2H2型锌指蛋白(C2H2-ZFPs)是植物中一类非常重要的转录因子家族,不仅调节植物的生长发育,而且参与植物多种生物和非生物胁迫响应。本研究以抗逆模式林木树种—胡杨为研究对象,通过blast以及Pfam鉴定,从胡杨基因组中鉴定出78个编码C2H2-ZFPs的基因,对其中的Peu AZF2基因进行了克隆鉴定以及转基因异源表达分析,主要研究结果如下:(1)系统进化分析:根据拟南芥C2H2型锌指转录因子家族的基因序列,在胡杨基因组中blast其同源序列,并使用Pfam进一步确认锌指功能结构域,最终鉴定出78个胡杨C2H2-ZFP基因,含有1~5个锌指结构域,被长度不同的间隔区分开。基于胡杨C2H2-ZFP基因序列构建NJ树,发现胡杨78个C2H2-ZFP基因可以分为4组(I、II、III和IV),分别包含3,15,33,27个基因成员,每组之间基因的外显子数量保守,但锌指结构域数量和保守motif数量差异显著。系统发育分析发现,Peu AZF2、新疆杨PalAZF2以及拟南芥At AZF2基因属于直系同源基因。(2)杨树AZF2基因结构分析和功能预测:转录组数据显示,胡杨PeuAZF2在盐胁迫下表达显著上调。Peu AZF2是C2H2-ZFPs家族的一员,含有丰富的保守motif,位于Ⅳ组。基因克隆结果显示,Peu AZF2基因编码区长度为753bp,而新疆杨PalAZF2长度为756bp,两个基因编码的蛋白序列相似性为93.2%,有17个氨基酸差异位点。结构分析发现PeuAZF2和PalAZF2均含有两个锌指结构域,属于C2H2锌指蛋白家族中的C1亚类;每个锌指结构域中都含有QALGGH保守基序,也属于Q型C2H2锌指蛋白。盐胁迫表达模式分析发现,中度盐处理时(150mM NaCl),Peu AZF2和PalAZF2在各组织中表达变化不显著;高盐处理时(300m M Na Cl),Peu AZF2在胡杨根中表达显著上调,而PalAZF2则在新疆杨叶片中表达显著上调。表明两个直系同源基因在各自物种中的表达模式差异显著。(3)杨树AZF2基因可能参与了根的发育。通过转基因方法分别将胡杨Peu AZF2在新疆杨中超表达,以及用CRISPR-Cas9方法将新疆杨PalAZF2定点敲除,构建35S::Peu AZF2和palazf2两种转基因新疆杨植株。比较两种转基因植株的根生长情况,生根时间长短为palazf2>WT>35S::Peu AZF2;侧根数目出现显著差异:35S::PeuAZF2>WT>palazf2。表明Peu AZF2在新疆杨中超表达之后,可以加快转基因新疆杨的根生长,尤其是促进侧根的生长;而敲除PalAZF2的突变体植株的生根速度减慢。推测Peu AZF2基因与根的生长有关,参与调控胡杨的生长发育。(4)PeuAZF2超表达提高了转基因新疆杨的盐耐受性。为了验证AZF2基因在植物抗逆过程中的作用,对WT、palazf2和35S::PeuAZF2进行盐处理后,发现WT和palazf2的侧根生长受到抑制,而35S::PeuAZF2的生根时间和侧根数目没有显著地改变,而且叶中脯氨酸和可溶性糖的含量显著上升,高于同浓度盐处理下WT和palazf2中的含量。35S::Peu AZF2叶片黄化程度也比同浓度盐处理下WT和palazf2的黄化程度小,PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm没有显著变化,而WT和palazf2的Fv/Fm显著降低。结果表明35S::Peu AZF2具有更强的盐耐受性。综上所述,PeuAZF2是一个C2H2双锌指基因,在胡杨根中受盐胁迫诱导表达,在新疆杨中超表达后,可以增强转基因植株对盐的耐受性。PeuAZF2在盐胁迫响应中具有重要的功能,可能是作为一种正向调控因子参与盐胁迫响应。