木材形成过程是一个包括：维管形成层细胞分裂、细胞伸展生长、次生壁加厚和细胞程序性死亡等事件的复杂生物学过程。为了研究这一独特的连续的发育过程，本研究用毛白杨(PopulustomentosaCarr.)作为试验材料，成功建立了能够追踪维管形成层的发生、次生木质部的形成过程的次生维管再生系统。剥皮后不同时间对树木取材进行的形态解剖学观察，确定了形成层发生和次生木质部形成的时间序列。进而用蛋白质组学方法对再生过程中不同时期的样品进行了分析，一共获得了244个差异表达蛋白质，经质谱鉴定后送交数据库检索，其中199个差异表达蛋白鉴定到了相关的功能信息，并按照功能对这些蛋白质进行了分类分析。在形成层的发生阶段主要是一些与细胞周期、细胞分化相关的调节因子大量表达；在次生木质部形成阶段一共鉴定到了27个与细胞次生壁形成相关的蛋白质。在以上大规模筛选木质部分化各个阶段相关蛋白质的基础上，选取了与次生木质部分化相关的钙离子依赖型的脱氧核糖核酸酶(DNase)进行了深入的功能研究。该DNase的活性可以为caspase3专一抑制剂所抑制，因此推测此该DNase可能是caspase激活型DNase(CAD)。进一步克隆了38KDDNase的全长cDNA，并将其转入大肠杆菌后获得了其表达产物，证明其具有消化DNA的酶活性。RT-PCR检测和原位杂交显示该基因主要在形成层区域和处于伸展生长状态的未成熟木质部细胞中表达，在时序上该DNase基因表达要早于TUNEL反应信号。上述结果表明可能就是该DNase参与了催化次生木质部分化(PCD过程)中nDNA片段化。用DNase和caspase抑制剂的实验证明这2种抑制剂在抑制DNase活性的同时也抑制了次生壁的形成，但形成层细胞继续分裂，衍生的木质部细胞继续扩大，表明nDNA的片段化早于次生细胞壁的形成，这不同于现在通常所认为的次生细胞壁形成后才开始PCD过程。这些研究成果为揭示次生木质部发育机理与木材材性形成的分子调控机制奠定了研究基础。