白桦（Betula platyphylla Suk.）是我国重要珍贵阔叶用材树种之一,广泛分布于我国东北、华北、西北及西南高山林区,种内地理种群之间及种群内个体间遗传差异显著。非生物胁迫是白桦生长发育的关键障碍之一,为应对气候变化带来的非生物胁迫,白桦产生的次生代谢产物发挥着至关重要作用。白桦醇是一种五环三萜类次生代谢物产物,主要积累在白桦树的外表皮,对于植株抵御北方冬季寒冷环境具有重要作用,其含量受冬季气温和夏季降水等气候因子影响。目前,白桦醇生物合成途径中的关键酶已经被完整解析,但是白桦通过何种机制应答其所处生境的气候变化尚不知晓,特别是表观遗传修饰是否参与气候变化影响白桦醇生物合成更是鲜有报道。本研究以影响DNA甲基化的化学试剂泽布拉林（Zebularine,ZEB）为诱变剂,用不同浓度ZEB（0～400 μM）处理白桦种子获得实生白桦诱变群体,利用生理学、分子生物学、表观遗传学和生物信息学技术,解析DNA甲基化修饰对白桦醇生物合成的调控机制,进一步利用气候环境差异明显的白桦自然群体,分析气候因子、DNA甲基化水平及白桦醇积累三者之间的相关性,为阐释林木环境适应的表观遗传学机制和林木表观遗传育种提供理论依据和新技术。主要结果如下:（1）ZEB处理影响白桦种子萌发和诱变植株树皮中白桦醇含量。利用不同浓度ZEB处理白桦种子,发芽率统计结果表明:ZEB浓度低于200 μM时,对白桦种子萌发影响不显著;ZEB浓度高于200μM时,白桦种子萌发率显著下降。对白桦ZEB诱变实生群体,跟踪调查其生长发育表型,结果表明ZEB处理对白桦生长发育过程中株高、胸径及侧枝发育等生长量相关表型没有显著的影响。同时对4年生白桦ZEB诱变植株树皮中白桦醇含量进行分析,结果显示:ZEB处理组与对照组相比,50μM处理组中白桦醇含量显著升高;100～300 μM处理组中白桦醇含量无显著变化;而400 μM处理组中白桦醇含量显著降低;ZEB浓度与白桦醇含量呈hormesis效应（低剂量有毒物质的刺激作用）模式。（2）ZEB对白桦基因组转座子区CHH甲基化产生明显影响,与白桦醇生物合成存在明显相关关系。对白桦ZEB诱变植株进行全基因组DNA甲基化测序分析,结果表明ZEB处理组与对照组相比,在基因body区,不同浓度ZEB处理组白桦诱变植株CG、CHG、CHH甲基化差异不明显,DNA甲基化差异区域（DNA methylationvariationregion,DMR）数量相对较少;在转座子区,不同浓度ZEB处理组诱变植株CG、CHG甲基化差异不明显,而CHH甲基化差异明显,其中50 μM处理组的CHH甲基化水平显著低于对照组,200 μM和400 μM处理组的CHH甲基化水平则高于对照组,且呈明显的hormesis效应模式;转座子区CG和CHG甲基化DMR数量没有显著变化,而CHH甲基化DMR数量则有显著增加。对CHH甲基化DMR相关基因进行GO功能富集,结果显示CHH低甲基化DMR相关基因中五环三萜类化合物代谢途径得到了显著富集,表明CHH甲基化变化影响白桦醇生物合成。（3）白桦醇生物合成途径中转录因子bHLH9启动子区DNA甲基化水平影响下游相关结构酶基因FPS、SS、SE、LUS表达,调控白桦醇生物合成。对白桦醇含量差异显著的0、50 μM、400μM浓度ZEB处理组诱变植株,用qRT-PCR和McrBC-qRT-PCR方法分析其白桦醇生物合成途径相关酶基因表达水平和DNA甲基化情况。结果表明,ZEB处理组与对照组相比,在50 μM ZEB处理组中结构酶基因FPSS、SS、SE、LUS均高水平表达,在400 μMZEB处理组中表达水平明显降低,但它们启动子区DNA甲基化水平与基因表达模式不符;白桦醇合成途径中的转录因子bHLH9表达水平在50μMZEB处理组中显著升高,在400μMZEB处理组中显著降低。而与之相反,bHLH9启动子区DNA甲基化水平在50 μMZEB处理组中显著下降,在400 μM ZEB处理组中显著增高。将转录因子bHLH9启动子区DNA甲基化水平与基因表达水平和白桦醇含量进行关联分析,结果表明ZEB处理通过影响转录因子bHLH9启动子区DNA甲基化水平来影响bHLH9基因表达,作为调控因子,bHLH9表达可激活下游白桦醇生物合成结构酶基因表达,进而影响白桦醇生物合成。（4）冬季气温及夏季降水影响白桦DNA甲基化水平,间接调控白桦醇生物合成。对自然环境条件下不同地区生长的白桦样本,通过白桦醇含量、全基因组DNA甲基化水平和WorldClim数据库气侯因子信息的关联分析,结果显示白桦醇生物合成途径中bHLH9启动子区DNA甲基化与气候因子相关,且与冬季气温呈负相关趋势,与夏季降水呈正相关趋势。进一步分析发现,bHLH9启动子区DNA甲基化水平与白桦醇含量呈显著负相关关系。表明冬季高温、夏季干旱使bHLH9启动子区DNA甲基化水平降低,bHLH9表达量升高,促使下游白桦醇生物合成途径相关结构酶基因表达,从而促进白桦醇生物合成。以上研究结果表明,ZEB诱变剂、气候因子中冬季气温和夏季降水等均可影响白桦树中白桦醇含量和DNA甲基化水平,环境因子通过影响转录因子bHLH9启动子区DNA甲基化水平,调控下游白桦醇生物合成途径中相关结构酶基因表达,进而影响白桦树的白桦醇生物合成水平和白桦醇含量。