通过调控4CL（4-香豆基辅酶A连接酶，4-coumarate:coenzyme A ligase）基因影响木质素生物合成，降低木质素含量，以培育适合于工农业生产的资源树种已成为研究热点，目前通过基因工程手段也获得了一大批木质素含量降低的转基因植株。但是，野外生长的转基因杨的生理生化特性并没有足够认识，调控4CL基因影响植株生长的作用机制尚不清楚，关于转基因杨的细胞壁化学组成、木材品质和解剖特性等材性研究尚不多见。杨树作为速生纸浆林的采伐年限为4-5年，以温室或1年生苗木的木质素含量进行转基因杨选择不具严谨性和科学性。本研究分别从生理生化、基因表达、细胞壁组成、细胞壁解剖结构和木材品质等角度，对实验室业已存在的1年生和5年生转基因杨树进行研究。研究结果主要分为以下5个部分:　　 1.调控4CL1基因对植株生长的影响。4CL1基因对生长素含量具有间接调控作用，转基因毛白杨中4CL1基因的表达与IAA的含量呈负相关关系，4CL1基因是生长素响应基因之一。另外，转基因毛白杨木质部导管形态变化，导致木质部传导性降低，干扰植物的正常生理代谢，从而对植株生长产生影响。　　 2.不同树龄的转4CL1基因毛白杨细胞壁全组分分析。树龄对细胞壁化学组成有影响。5年生与1年生毛白杨相比，纤维素含量上升，木质素含量和糖醛酸含量降低。果胶含量和果胶多糖的单糖组成也有不同，半纤维素含量差别不大，但是半纤维素单糖中的半乳糖和葡萄糖在5年生毛白杨中明显低于1年生毛白杨。调控4CL1基因对细胞壁化学组成的影响显著，该影响包括细胞壁各组分含量的变化和细胞壁多糖的单糖组成的变化。下调4CL1基因表达，木质素含量明显降低，尤其以A-41最为显著，木质素含量相对于对照下降了28.27％。另外，纤维素含量在木质素下调的转基因毛白杨中均有所升高。果胶总量在A-51和R-11中略有升高，在S-23和R-21中有所下降。半纤维素含量则在所有4CL1下调的转基因毛白杨中都略有上升。　　 3.4CL1基因在木质素素生物合成途径中的作用。调控4CL1基因表达，对木质素单体合成途径中相关基因表达产生协同调控作用，最终对木质素单体组成产生影响。调控4CL1基因改变碳资源平衡的同时，也调节了松柏醇和芥子醇的合成通路，而且，4CL1基因不是S-木质素合成起决定性作用的基因，植物体中可能存在一条不依赖于4CL1的芥子酰-CoA合成的支路途经。　　 4.调控4CL1基因对木材品质的影响。通过4CL1基因调控木质素生物合成途径，进而影响细胞壁化学组份的合成，最终对木材品质产生影响。本实验中研究了转4CL1基因毛白杨的化学组成和材性的众多指标，并提取4个主成分值，通过分析转4CL1基因毛白杨在主成分中的得分情况，评价转基因植株的优劣。研究结果显示，A-41株系，在细胞壁化学组成改良，木材密度和干缩性能优化方面有最佳表现，适合选作造纸原料;而株系R-21虽然在力学性能方面优势不突出，但其干缩性能在所有转基因株系中表现最优。　　 5.一种新的基于HPLC-MS的酚酸定量分析方法的建立。本实验中建立了基于HPLC-MS的提取分离酚酸的方法，能同时分离鉴定植物中7种酚酸（咖啡酸，丁香酸，水杨酸，p-香豆酸，阿魏酸，芥子酸，和肉桂酸），并采用内标法对这7种酚酸进行定量分析。