杨树作为我国重要的木材资源林木、防风林和绿化林物种之一,也是重要的建筑材料、造纸原料和饲料成分,其一直是我国林木遗传育种重点研究的树种。目前,造纸行业规模庞大,而工业造纸的一个难点就是木质素的分离,木材作为造纸的主要原材料,其含有相对较低的木质素成分对于降低造纸生产成本、减少环境污染均有十分重要的意义,因此,通过基因工程的方法调控杨树次生壁中木质素的含量已成为近年来林木育种的研究热点。MYB蛋白是植物基因组中最大的转录因子家族之一,已有大量的研究证实,MYB家族基因尤其是R2R3 MYB家族基因对于次生壁合成途径具有重要的调控作用。本论文基于氨基酸序列比对分析发现,杨树PtoMYB175作为R2R3 MYB转录因子,与拟南芥中参与次生壁合成的关键转录因子AtMYB52和AtMYB54高度相似,PtoMYB175在杨树中是否也参与了次生壁的合成调控?目前尚不清楚。为此,本论文在克隆该基因的基础上,通过转基因技术对该基因的功能进行了深入研究,具体结果如下:(1)组织表达谱分析发现,PtoMYB175在根和茎中表达量相对较高,在幼叶和木质部也有一定的表达。亚细胞定位分析证实PtoMYB175定位于核中。酵母杂交实验显示PtoMYB175是一个转录抑制因子。(2)用叶盘转化法将35S:PtoMYB175导入毛白杨中,获得超表达阳性植株,qRT-PCR分析转基因植株中PtoMYB175的表达水平发现,其表达量高的植株表现为个体矮小、节间变短、茎直径减小、叶片明显内卷且顶部叶片伴随表皮毛增多的表型,上述表型与前人报道的木质素较少的转基因植株表型相似。(3)间苯三酚染色观察发现,与野生型相比,超表达PtoMYB175株系的木质素含量明显减少,木质素自发荧光检测结果也得到了类似结论。苯胺蓝染色进一步观察次生壁结构发现,与野生型相比,超表达株系的次生壁发育明显受影响,次生壁细胞的层数大幅度减少。扫描电子显微镜分析证实,超表达PtoMYB175的植株的韧皮部出现碎片化现象。细胞壁成分测定显示,超表达PtoMYB175植株中木质素、木聚糖和纤维素等次生壁合成组分均有一定程度的减少。(4)qRT-PCR检测转基因杨树中次生壁合成途径中关键酶基因的表达水平发现,木质素、纤维素和木聚糖合成相关基因PAL、C3H3、4CL5、C4H2、CAD1、CCoAoMT1、COMT2、CesA8、GT43B均发生了不同程度的下调。进一步克隆了PtrCCoAoMT1、PtrCesA3A、PtrC3H、PtrGT43B基因的启动子,构建到GUS表达载体中,烟草瞬时表达证实,PtoMYB175基因与次生壁合成关键基因启动子共转化后,其启动子活性均被下调,暗示该基因可能负调控了上述基因的表达。综上所述,本研究克隆了杨树次生壁合成途径上一个重要的转录调控基因PtoMYB175,该基因可抑制次生壁合成途径上多个关键酶基因的表达活性,进而负调控杨树次生壁的合成。