林木是重要的非作物能源植物,是国家森林资源的重要组成部分,也是人类可持续利用的基础资源。有研究表明,杨树生长相关基因PdTYDC2参与了杨树的重要代谢合成途径,且与木质部形成有关。本文主要对PdTYDC2参与杨树木质部形成的分子机制开展研究,以白杨84K(Populus deltoides)为实验材料,通过获得PdTYDC2的超表达和敲除的转基因植株对基因功能进行分析,并通过酵母单杂交方法来筛选PdTYDC2的上游调控基因来研究相关的调控网络。本文获得的主要研究结果如下:1.根据phytozome 3.1数据库已有的PdTYDC2序列信息设计引物,通过RT-PCR方法分离克隆了PdTYDC2基因。获得的PdTYDC2基因长为1485 bp,不包含5’非编码区(5’UTR)和3’非编码区(3’UTR),包含一个完整的开放阅读框为1485 bp,编码494个氨基酸,分析显示含一个依赖吡哆醛的络氨酸脱羧酶的保守域。2.构建ProC4H::PdTYDC2和35S::PdTYDC2植物超表达栽体,并进行杨树遗传转化,共获得13个ProC4H::PdTYDC2转基因株系。对生长120天的植株进行生长参数统计发现:PdTYDC2的超表达植株的株高较野生型降低了15%,超表达株系的地径茎粗较野生型增加了21%,说明PdTYDC2可抑制茎杆增高并正调控茎杆增粗。3.用CRISPR/Cas9技术构建PdTYDC2的基因敲除植株,共设计了两个敲除位点,目前已得到载体,正在进行杨树遗传转化还未得到转基因植株。4.在杨树转录因子数据库中筛选到266个MYB家族转录因子,通过在数据库中分析他们在木质部中的表达量,最终选择了48个MYB在木质部高表达的转录因子作进一步研究;用RT-PCR方法扩增出了其中的47个MYB转录因子,并通过In-fusion技术将这些转录因子分别插入于p GADT7载体中,将这些质粒分别转化到酵母Y187中;最终得到了一个包含47个在木质部特异表达的MYB家族转录因子酵母文库。5.选择PdTYDC2基因上游启动子区域的一个顺式元件SMER(序列ACCAAAT),将该顺式元件三次重复串联,插入到载体pHIS2.1中作为诱饵,通过mating的方式进行酵母单杂筛选,得到了20个可能调控PdTYDC2候选克隆,包括前期报道过的PdMYB199,提示PdMYB199可以与PdTYDC2的启动子序列结合。本研究通过遗传转化体系对基因功能以及调控网络上下游相关基因进行了系统的分析,发现了PdTYDC2可能受多个上游调控因子的调控从而影响杨树茎秆增粗,其中就包括一直被重点关注的PdMYB199。该研究将有助于加深对杨树木材形成的分子机制和调控网络的认识,并将为未来利用基因工程人工设计与培育速生、高产、优质林木新品种提供理论参考。