杨树是我国的主要栽培树种之一,天然林和人工林的总面积达到1200多万公顷,除了用于防风固沙、保持水土和绿化景观之外,杨树还广泛地应用于造纸、建筑用材、家具等领域。因此,杨树具有非常重要的生态价值和经济价值。但由于杨树生长周期长,传统的育种方法目的性差,耗时长,可操作性低,这严重限制了杨树的新品种培育。随着基因工程的飞速发展,利用生物技术手段高效快速地育种已成为可能。杨树作为重要的造纸原材料来源,在工业纸浆生产过程中,由于木质素与纤维素难以分离,因此造成了巨大的工业污染以及原材料浪费。若能搞清木质素生物合成的调控机制,就可调控木材中木质素的组分及含量,生产出人们期望的木材。为此,本论文从毛白杨中克隆了一个MYB转录因子,同源比对分析显示,PtoMYB055的氨基酸序列与R2R3-MYB转录因子的氨基酸序列具有较高的同源性,进化分析结果表明,PtoMYB055与其他物种中参与调控木质素合成的MYB转录因子具有较近的亲缘关系。这些证据暗示,PtoMYB055转录因子可能参与了杨树木质素合成的转录调控过程。半定量和荧光定量PCR分析发现,PtoMYB055在茎、叶柄、韧皮部及木质部中大量表达。启动子分析进一步证实,该基因在在茎、叶柄、韧皮部表达,其中在木质部中含量最高,该结果与组织中的表达情况一致。亚细胞定位的结果显示,作为转录因子,PtoMYB055蛋白定位在细胞核内。酵母单杂交的实验,证明它具有转录激活作用,为激活型的转录因子。利用叶盘法的遗传转化方式获得若干阳性转基因植株,与同样生长条件下的野生型毛白杨对比,PtoMYB055过表达植株呈现出植株矮化、叶片蜷曲的表型。这一现象与其同源基因AtMYB61在拟南芥中过量表达植株的表型一致。统计分析显示,过表达植株叶片面积显著变小,植株高度显著降低。组织切片染色结果表明,过表达植株木质素发生异位沉积。木质素自发荧光结果也表明过表达植株木质素发生异位沉积。Klason法测定木质素含量发现,超量表达PtoMYB055导致植株中木质素含量显著增加。对PtoMYB055过表达植株的叶片观察显示,早期幼嫩叶片叶脉处呈现明显木质素异位沉积现象,成熟叶片则与野生型无明显差异,叶脉横向切片及间苯三酚染色结果显示,过表达植株出现木质素异位沉积。通过荧光定量PCR对PtoMYB055超量表达的转基因杨树中基因的检测,发现C4H4、CADI、CCOAOMT1、CCR2、F5H2、COMT2、C3H3、PAL4、4CL5、GT43B、 GT43D、CESA2B 和 CESA3A等多个次生壁合成途径中的关键酶基因表达水平显著上升。进一步克隆了CCR2、CCOAOMT1、CESA2和GT43 B四个基因启动子,构建瞬时表达载体。通过瞬时侵染注射烟草的方法,成功的检测到在PtoMYB055的激活作用下,GUS蛋白活性显著提高。以上实验结果表明,PtoMYB055是毛白杨MYB转录因子家族的一个转录激活子,通过激活下游次生壁合成关键酶基因的表达,调控了毛白杨中次生壁的合成。