培育杨树耐盐新品种对于加强我国盐碱地的综合开发与利用,以及满足我国对杨树用材的需求具有重要意义。利用基因工程技术进行育种,能够克服传统育种方法周期较长、针对性不强的缺点。已有研究表明,异源转化AhDREB1转录因子在一定程度上可提高杨树的耐盐能力,但外源基因是否会造成非预期效应及转基因植株是否具备田间的长期稳定性和安全性尚不确定,能否进一步提高AhDREB1转基因毛白杨的耐盐能力也有待深入研究。为此,本研究以AhDREB1转基因毛白杨组培苗、大田种植苗为材料,通过盆栽盐胁迫试验分析转基因植株和非转基因植株在不同程度盐胁迫下的生理生化指标,并筛选出在非盐胁迫和盐胁迫下的转基因毛白杨和非转基因对照的差异表达基因,分析这些差异基因可能对受体植株的影响以及受外源基因调控的耐盐基因的功能,研究AhDREB1的耐盐机理;为了进一步提高受体植株的耐盐能力,以84K杨为受体植株,在AhDREB1转录因子的基础上,克隆了柽柳TaMnSOD、TaLea、拟南芥AtNHX3个不同耐盐途径的功能基因,构建多基因共表达载体,进行遗传转化;对比分析田间种植10年的AhDREB1转基因毛白杨的外源基因存在情况、表达量及转录组表达差异,评价AhDREB1转基因毛白杨的田间稳定性,同时,通过土壤微生物多样性、花粉可育性、化感作用等的检测,综合评估了AhDREB1转基因毛白杨的安全性。研究旨为杨树耐盐转基因育种提供重要参考,主要研究结果如下:(1)对在盐胁迫下和非盐胁迫下的AhDREB1转基因毛白杨和非转基因对照植株进行了盐胁迫试验和生理生化指标的检测,并且进行了转录组分析。AhDREB1异源转化杂种毛白杨显著的提高了受体植株的耐盐能力,增加了转基因植株在盐胁迫下的POD和SOD的活性以及脯氨酸的含量,同时,减轻了盐胁迫对植株的生长、光合作用等方面的抑制,降低了植物细胞受到的损伤;AhDREB1转录因子可能是通过调控部分耐盐胁迫的转录因子及抗盐胁迫基因增强转基因植株的耐盐能力,在上调的基因中共筛选出51个和胁迫相关的基因,其中包括转录因子10个,相关功能基因41个,包括:胁迫防御相关蛋白,氧化酶或氧合酶,胁迫应激蛋白等。(2)在非盐胁迫条件下,共发现转基因植株和非转基因差异基因52个,没有发现差异基因有明显的代谢通路富集,没有发现显著的非预期效应;而在胁迫条件下,对其中差异表达基因进行分析后发现,部分木质素合成的相关基因以及和发育相关的基因显著上调,外源基因可能会对受体植株的材性和生殖生长产生一定的影响。(3)通过设计特异性引物进行PCR扩增的方法,成功的从柽柳和拟南芥的cDNA中克隆出了TaMnSOD,TaLea,和AtNHX基因,并且从拟南芥的基因组中克隆出来了“胁迫响应型”启动子:拟南芥RD29a启动子,完成了由拟南芥RD29a启动子驱动的TaMnSOD,TaLea,AtNHX和AhDREB1基因的多基因共转化载体的构建并进行了银腺杨84K的遗传转化,目前获得少量卡那霉素抗性植株。(4)转基因毛白杨大田种植多年后,基因仍然稳定的存在于植株中,并且在各个器官中仍然能够表达,但是表达量有所下降。将大田苗重新组培化后与实验室保存相同时间的组培苗相比,发现外源基因的表达量有所降低,并且部分耐盐相关基因的表达量下调,对大田苗进行重新组培后,发现外源基因的表达量要显著低于保存同样时间的组培苗,并且发现33个抗逆相关基因的表达量显著下调。(5)化感作用试验和转基因植株林下土壤微生物多样性检测结果表明,AhDREB1转基因毛白杨与非转基因对照毛白杨相比并没有显著差异,说明目前转基因植株的次生代谢产物对周边的植物和微生物的影响相比于普通的三倍体毛白杨并没有显著差异;转基因毛白杨叶片中的外源基因会在叶片开始降解后的二至三个月完全降解;对转基因毛白杨林下土壤中的卡那霉素抗性微生物的基因组PCR检测结果表明,多年种植后外源基因暂未发生水平转移;对转基因毛白杨和非转基因对照毛白杨的花粉活力和杂交可育性结果表明,转基因毛白杨和非转基因对照毛白杨的花粉活力极低,与毛新杨雌株杂交没有获得种子。目前尚未没有发现潜在的危害。综上所述,本研究以AhDREB1转基因毛白杨为材料,对AhDREB1转录因子的耐盐相关机制进行了初步分析,并尝试进一步的耐盐性改良工作;对AhDREB1的非预期效应及AhDREB1转基因毛白杨的田间安全性及稳定性进行了评估,为杨树转基因育种工作提供了重要的参考。