维管系统由韧皮部、木质部和形成层等细胞构成,在植物的各个组织中主要承载着物质运输、机械支持和形态发育等相关功能,还可以促进植物茎干的伸长和加粗,是木材的重要来源和保障。随着杨树全基因组和转录组数据的完善以及科学技术的提高,与维管组织生长相关的生物因素主要包括植物激素、非编码RNA和转录因子,但隶属于非编码RNA的天然反义转录本（Natural antisense transcripts,NATs）却鲜有报道,在杨树中更是无人提及。NATs广泛存在于自然界中,在物种进化中具有较高的保守性,参与植物生长发育和抗逆性调控,同时与某些疾病的发生有着直接和间接的联系;有趣的是,本文研究的PtAP64基因是天冬氨酸蛋白酶家族（Aspartyl protease,APs）的一员,在杨树维管发育乃至各个组织中从未有过功能报道,根据其他物种的研究现状,该家族成员在胁迫响应、病原体抗性和植物生长发育等方面同样发挥着不可忽视的调控作用,并且时常伴随着活性氧（Reactive oxygen species,ROS）的发生,共同调控生命体的生长、发育、繁殖、衰老和死亡等过程。本课题围绕PtAP64基因构建四个超表达载体35S::CDs、35S::R1、35S::R20和35S::NAT,并分别进行717杨树和拟南芥的遗传转化,最终针对于转基因杨的研究表明:35S::CDs、35S::R20和35S::NAT株系与717杨在生长阶段、维管发育阶段和外观形态上几乎无异,仅35S::R1株系表现出植株矮小、茎干变细、叶片变小和干皱与顶端红化等明显差异。我们一方面通过对植物生长、茎维管发育、叶生长发育和ROS活性等方面展开详细的研究,发现35S::R1株系维管束占比和叶脉维管都变小,且两者同时表现出周皮畸形,并存在一定程度的ROS积累。另一方面对PtAP64基因的表达和NATs的产生作了深入研究,发现PtAP64基因在维管组织上的表达位置为木质部和射线细胞,但35S::R1株系表型的出现似乎与RNA表达水平没有明显的相关性;其次,除了 35S::CDs、35S:R20和35S::NAT株系可以转录出与PtAP64 mRNA完全互补的Nove101360的最长序列antiPtAP64,35S::RI株系能表达出对应链的互补NAT序列antiPtAP64p之外,我们还发现只要对应链含有200 nt长度的反义RNA,都可以转录出对应的NATs。本研究首次报道了 NATs和APs在杨树维管发育中的功能,并初步建立起NATs、APs与ROS的联系,开拓了研究维管发育的新视角,为后续研究NATs和APs提供理论基础和参考。