油菜素类固醇(Brassinosteroids,BRs)是一类新发现的植物生长调节物质,在植物生长发育过程中扮演极其重要的角色,包括种子萌发、下胚轴的伸长、维管束的分化、光形态建成以及植物的育性和衰老等。此外还可增强植株对多种逆境的适应能力。目前对BR合成的调控机理及其对植物生长发育影响的研究主要集中在一年生草本植物如水稻、豌豆和拟南芥中,在与草本植物明显不同的多年生木本植物中鲜有报道。DWF4在BR合成路径中是一个关键的限速酶基因。为了了解木本植物DWF4基因在植物生长发育过程中的作用,本研究用携带胡杨DWF4(PeDWF4)基因的表达载体35S::PeDWF4,通过农杆菌介导的花序浸染法,将PeDWF4导入拟南芥(Arabidopsis thaliana)dwf4突变体,获得了稳定遗传的Atdwf4-PeDWF4转基因系,对其形态学、解剖学、遗传学、生理学及分子生物学特征进行了系统的比较分析。主要结果如下:1.通过转化,PCR鉴定,共得到4个Atdwf4/PeDWF4均为纯合的转基因系(命名为C12-2、C14-1、C16-1和C18-1)。2.形态学分析发现,与拟南芥dwf4纯合突变体相比较,以上四个转基因系的莲座叶数目与叶面积、莲座叶长宽比、叶柄长度、莲座叶下表皮细胞长度和宽度、叶脉细胞长度和细胞突起数目均显著增加,但是气孔密度均降低。与野生型相比,四个转基因系的莲座叶数目、叶柄长度、种子的长度和宽度以及千粒重均明显增加,但是莲座叶大小、花序茎直径和果荚数目相对降低。此外,它们的花序变小,花苞数目减少,单株种子产量降低,但单个果荚种子数目和花序茎数目与野生型的基本相同。不同转基因系之间也有明显差异。3.生理学研究发现,在光照和黑暗条件下,四个转基因系与Atdwf4纯合突变体相比,下胚轴和初生根的伸长速率均显著增加;与野生型相比,下胚轴伸长速率相对增加,但初生根伸长速率相对降低。4.RT-PCR分析显示,这四个转基因系中PeDWF4表达水平的大小依次为C14-1,C18-1,C12-2,C16-1,表达水平与表型恢复程度呈负相关。以上结果表明,胡杨DWF4(PeDWF4)和拟南芥DWF4(AtDWF4)在调节植物生长发育过程中的功能上基本相似,但可能不完全相同。具体原因有待进一步研究。