木质素作为陆生植物适应环境的一个重要进化，对于植物的生长、抗逆有突出贡献。但是对于人类来说，木质素的存在又影响了植物的有效利用，如其存在不利于造纸业充分的利用纤维素，不利于作为饲料，影响动物的消化等，合理的定向的调控木质素是目前的一个研究热点。 4香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是已经确定的参与了木质素单体生物合成途径的一个重要的应激酶。其催化香豆酸，阿魏酸，5-羟基阿魏酸，咖啡酸和芥子酸转化为相应的CoA形式。利用实验室已克隆的毛白杨4CL1cDNA，构建强组成型启动子CaMV35S和形成层定位启动子启动的正义，反义和RNA干扰的全长4CL1cDNA以及发夹片段的融合基因，利用转基因技术，研究该基因对于杨树木质素生物合成的调控作用。 木质素是在特定部位积聚的细胞壁主要组成物质，定位的增加或减少木质素的含量从而不影响植物的其他生理功能一直是生物技术改良的一个方向。富甘氨酸蛋白是植物细胞壁三个主要的组成蛋白之一，其启动子已经被证明是形成层定位表达的。将此启动子和从毛白杨克隆的4CL1基因结合，构建正义，反义载体，由农杆菌介导转化741毛白杨，从DNA，mRNA，4CL酶活性，次生代谢物以及最终产物Klason木质素含量5个方面检测转基因植株的生理和生化特性。整合了正义4CL1的转基因植株在树皮中的酶活性比野生植株增加了50％，木质素含量在茎中增加了40％。从反义4CL1基因调控木质素的含量的生理生化实验中发现，与CaMV35S启动的反义4CL1转基因杨树相比，其酶活性在茎和根的降低量要高于叶片，由grp启动子启动的4CLcDNA全长阻断的转基因植株的茎中的硫酸木质素含量相对野生植株降低了30％，较叶片的硫酸木质素的降低量大。说明形成层定位启动子grp1.8可以定位表达4CL1基因，并最终导致维管组织中的木质素的含量变化。 RNA干扰技术是近现代研究基因功能的比较好的手段之一，将4CL1基因按照尾对尾的方式连接，由CaMV35S启动子启动，在杨树中表达，降低4CL1基因的表达量，从而降低4CL的酶活性。实验结果表明，由实时定量PCR结果和酶活性结果表明RNA干扰技术抑制基因表达能力要好于反义技术；由酚酸物质的在植物体内的含量暗示RNA干扰的4CL1cDNA全长基因对于同源基因家族来说，具有降低同源基因表达的功能；但是硫酸木质素含量的降低量相对于CaMV35启动的反义全长4CL1基因的变化不大。 此外本文建立了用植物新鲜样品，微量提取木质素合成途径中相关酚酸类物质的微量碳18柱提取方法，由GC-MS仪器定性和定量酚酸类物质，并对酚酸类物质具有的光学顺反异构的性质进行了初步的实验。实验结果表明肉桂酸、香豆酸、阿魏酸、咖啡酸和芥子酸在植物体中有顺反异构体存在，叶片中的反式酚酸不会在日光照射下发生异构，并且顺式的酚酸类物质不会发生日夜的含量变化，4CL1酶不能将顺式的香豆酸作为底物进行催化反应。