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木材是人类生活中必不可缺的重要自然资源,被广泛地应用于建筑材料、家具生产和纸浆造纸等领域。随着社会的发展,高品质和特殊性质的木材产品需求极具加大。因此如何获得高质量的、特性化的木材成为林木育种学家关注的焦点。木材的形成由复杂的分子网络所控制,其中主要涉及了次生壁的纤维素合成、木质素沉积以及纤维细胞的增殖和伸长等。了解影响木材形成的生物学过程对木材品质的遗传改良有着重要的意义。因此,本研究以珍贵用材树种楸树（Catalpa bungei）为研究对象,采用人工弯曲处理诱导应拉木形成。结合转录组（lnc RNA、m RNA和mi RNA）、蛋白组高通量测序以及显微共聚焦拉曼光谱成像等技术,从基因的转录、蛋白翻译和代谢多层面分析了楸树应拉木形成的关键分子调控网络,以期为解析楸树木材品质的分子调控机制提供有利的科学依据。本研究的主要结果和结论总结如下:（1）楸树应拉木（Tension wood,TW）纤维细胞腔中不具有明显的凝胶纤维层,同时纤维细胞次生壁厚度显著薄于对应木（Opposite wood,OW）和正常木（Normal wood,NW）。相对于OW和NW,TW导管长宽比显著增加,呈现出椭圆形,且导管数量显著少于OW和NW。此外,组织切片染色结果表明TW的木质化程度低于OW和NW。（2）内源激素含量测定结果表明多种植物激素参与了楸树TW的形成。本研究根据LC-MS代谢和转录组测序数据初步构建了一个多激素介导的楸树TW形成调控网络。该网络可总结为TW中IAA和c Z含量上升促使相应激素进一步诱导IAA、c Z和BR信号转导基因的表达,同时部分ATHB转录因子和lnc RNA参与调控这些基因转录。最终激活下游功能基因调节TW中导管和纤维的发育。（3）组织切片染色和拉曼光谱的结果表明楸树TW的木质化程度明显低于OW和NW。LC-MS结果进一步显示,相对于OW和NW,楸树TW具有显著高含量的松柏醛和显著低含量的松柏醇。在木质素单体合成途径中,楸树TW/OW和TW/NW的差异表达基因和相应的蛋白质大多数表达趋势一致。不同的是,TW中3个肉桂醇脱氢酶基因（CADs）的转录水平高于OW和NW,但蛋白水平却显著较低。与此同时,mi RNAs测序及其靶基因预测结果发现,mi R860,novel-m3749-5p,novel-m0132-5p和novel-m4121-3p能靶向结合CAD基因,并以翻译抑制方式在转录后水平调节这些基因的表达。综上所述,研究推测楸树TW形成过程中上述mi RNA以翻译抑制调控CAD基因表达的模式可能是其木质素单体合成受阻的潜在分子机制。（4）拉曼光谱的结果表明楸树TW的纤维素和非纤维素多糖含量低于OW和NW。与此同时,转录组测序结果发现TW/OW和TW/NW的大多数差异表达基因功能涉及碳水化合物相关代谢和次生代谢物的合成。其中纤维素合成代谢中的两个内切葡聚糖酶基因（CELs）在TW中表达显著高于OW和NW。5个葡萄糖苷酶基因（BGLU）在TW/OW中显著高表达,其中2个BGLU蛋白表达水平也在TW中显著提高。半纤维素合成代谢中的5个木葡聚糖糖基转移酶（XTH）基因和1个葡甘聚糖-β-甘露糖转移酶（CLSA9）基因在TW中高表达。而果胶代谢中5个多聚半乳糖醛酸酶（PG）基因上调和3个PG蛋白水平也在TW中高表达,此外,半乳糖醛酸转移酶基因（GAUT）、葡萄糖醛酸转移酶基因（IRX7）、葡萄糖醛酸-4-O-甲基转移酶的转录和蛋白水平在TW中均显著上调。（5）本研究通过多组学结果挖掘出Cb FLAs家族成员可能是影响楸树TW形成的关键基因,为了验证这一结果。我们通过生物信息学方法解析了楸树Cb FLAs基因家族的基因结构、蛋白结构信息及其基因的系统进化关系,结果表明Cb FLAs基因家族成员均具有糖基化保守位点,大部分成员的亚细胞水平功能定位显示于膜系统上。基因组织表达谱分析发现Cb FLAs家族成员具有多样性的组织表达特征。其中Cb FLA1、7、8和11只在木质部中高表达。不仅如此,Cb FLA1和Cb FLA11还在TW中具有更高的转录和蛋白水平。基于以上结果,本研究筛选并克隆了对楸树木质部发育有潜在影响的Cb FLA1基因。进一步构建了Cb FLA1过表达载体,开展了异源转化拟南芥实验。转基因实验表明Cb FLA1表达对拟南芥木质部分化和纤维细胞发育具有促进作用。该结果初步证实了Cb FLA1影响楸树木材形成的假设。本论文以楸树TW为研究模型,探究了楸树木材形成的潜在分子调控机制发现:（1）楸树木材中多种内源激素的协同调控是诱导TW形成的主要原因,而IAA和c Z可能是诱导这一过程的主要植物激素;（2）在植物激素调控的作用下组织的纤维素和木质素代谢发生了明显变化,纤维素和果胶合成代谢途径的基因表达显著变化是TW具有薄壁纤维细胞的潜在原因;（2）mi RNA860等参与负调控CAD蛋白翻译可能导致楸树TW木质素单体合成受阻;（4）Cb FLA1在TW中高度表达,该基因的过表达能促进拟南芥木质部和纤维细胞发育。这些结果丰富了应拉木形成的研究成果,也为解析楸树木材形成分子机制和遗传改良木材品质奠定了理论基础。