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BAS1(phyB activation-tagged suppressor1)基因编码一种含细胞色素P450的单加氧酶CYP72B1,具有羟基化酶的活性,能催化油菜素内酯26位C的羟化反应使羟化后的油菜素内酯生物活性降低,因此BAS1基因作为C-26-羟化酶,是一个重要的油菜素内酯失活基因。油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)影响植物的生长发育,在细胞伸长与分裂、维管束分化、叶片形态发生、植物育性、衰老及抗性中发挥重要的调节作用。杨树是我国重要的造林绿化、工业用材树种,被认为是林木基因工程研究的模式植物。以木材为基础的产品来源于林木,提高木材的品质,实现定向培育,可以提高木材利用率,在有限的林地上实现资源的高效利用。植物维管发育是木材形成的基础,植物激素影响植物维管组织发育,因此研究植物维管组织的发育调控机制具有重要意义。本研究以毛白杨为材料,分别构建了由pLXM5和35S启动子驱动的BAS1基因的植物表达载体,将AtBAS1基因通过农杆菌介导的叶盘转化法遗传转化杨树,研究其对毛白杨生长发育的影响。取得以下研究结果:1植物表达载体的构建及转基因植株的获得构建了两个植物表达载体,以gus::npt II融合基因作为筛选标记基因和报告基因,Kan~+为筛选标记基因,分别命名为pSH-35S-BAS1和pSH-pLXM5-BAS1。将表达载体转化农杆菌LBA4404菌株,采用叶盘转化法遗传转化毛白杨,通过筛选鉴定获得54株转pLXM5::BAS1基因杨树和34株转35S::BAS1基因杨树。2转基因毛白杨株农艺性状的测量通过测量独立株系的高度和直径,发现转基因植株的高度和直径的生长比野生型快,计算直径与株高的比发现转基因杨树直径和株高的增长具有一致性,表明转基因植株增高的同时也在增粗。对植株离土壤0 cm高度处的直径、植株胸径(130cm)处的直径进行测量,结果发现转pLXM5::BAS1基因杨树茎分别增粗了50%和89%,转35S::BAS1基因杨树茎分别增粗了46%和70%。对胸径(130cm)一节的长度及胸径(130cm)处上中下3片叶子的长和宽的测量,发现而转基因植株的茎长较对照组没有明显变化,转基因毛白杨叶子与对照组相比,叶长增加不明显,叶宽分别增加42%和40%。3转基因毛白杨鲜重和干重的测定通过对毛白杨鲜重和干重的测定结果发现,转pLXM5::BAS1基因杨树的鲜重是对照组的1.8倍,干重是对照组的1.7倍;转35S::BAS1基因杨树的鲜重是对照组的2倍,干重是对照组的2.2倍。4 BAS1基因的表达对毛白杨茎和叶脉组织结构的影响通过对转基因植株毛白杨茎部和叶脉进行切片分析和显微观察,转pLXM5::BAS1和矮化杨树中木质部细胞层数与野生型相比减少了38%和23%;35S::BAS1基因杨树茎的髓细胞层数比对照组增多了37%。表明BAS1基因主要抑制木质部的分化促进韧皮部和髓部的分化。转pLXM5::BAS1基因的皮层细胞长度增加20%,髓细胞的长度增加22%,转35S::BAS1基因的皮层细胞长度增加32%,髓细胞的长度增加66%,在矮化植株中皮层的细胞长度降低了19%,髓细胞的长度降低了38%,表明BAS1基因的表达能够调节细胞长度。转pLXM5::BAS1基因毛白杨茎的木质部导管数量比对照组减少了54%,转35S::BAS1基因矮化毛白杨茎的木质部导管数量比对照组减少了39%。髓细胞的数量增加但都不显著,表明BAS1基因的表达影响细胞的分裂。在叶片中发现,转pLXM5::BAS1基因毛白杨叶脉与对照对照组没有明显差别;转35S::BAS1基因杨树叶脉比对照显著增粗,木质部发达,皮层细胞数量变多,但是叶片厚度没有明显变化。矮化的杨树叶脉比对照粗,叶脉木质部小,导管细胞少。栅栏细胞和海绵细胞数量增多。5 BAS1基因的表达对油菜素内酯相关基因表达的影响通过对油菜素内酯含量的测定,发现在转pLXM5::BAS1基因和转35S::BAS1基因毛白杨植株体内BRs含量分别是野生型的1.1倍和1.13倍,在矮化毛白杨植株体内BRs含量只有野生型的1/10,明显降低。对油菜素内酯相关基因进行了表达分析,发现BAS1基因的表达使BR的含量降低,BR合成调控通路启动促进了BR合成基因CYP90A1/CPD、CYP90C1/ROT3和CYP90D1的表达,而BAS1基因的表达程度会影响BR代谢基因CYP734A1的表达。发现BAS1基因的适量表达使BR代谢基因CYP734A1的表达受到抑制,导致BR的含量有所升高,而BAS1基因的过表达会促进BR代谢基因CYP734A1的表达,导致BR的含量远低于野生型杨树。表明转BAS1基因的表达不仅影响BR合成和代谢途径相关基因的表达,也影响BR合成的负反馈调控元件,可能是这些基因表达的上调或下调促进了细胞的分化和植物生长发育等过程。