独脚金内酯作为一种新型植物激素能够调控侧枝的发育,是侧枝发育过程中的关键信号。侧枝发育是多年生木本植物树冠形成的基础,良好的冠形有利于林木在密植管理、城市绿化以及农林复合经营中的应用。同时在本课题组前期的转录组学研究中也发现,与独脚金内酯信号转导相关的D14等基因在窄冠多分枝的窄冠黑白杨(Populus×zhaiguanheibaiyang)与宽冠型杨树中林2025(Populus deltoides zhonglin 2025)的早春萌动期腋芽中的差异表达,D14在窄冠黑白杨中显著下调。前人的研究表明,独脚金内酯的信号转导涉及三种蛋白分子间的相互作用,即F-box蛋白D3/MAX2(DWARF 3/MORE AXILLARY GROWTH 2)、α/β水解酶D14(DWARF 14)以及D53/SMXLs(DWARF 53/SUPPRESSOR of MAX21-LIKE)。其中,MAX2作为F-box蛋白能够在与D14互作后介导D53/SMXLs的泛素化降解进而影响下游基因的表达,因此在独脚金内酯信号通路中具有重要作用。本研究以84K杨(Populus alba×Populus glandulosa)为实验材料,鉴定了杨树中的MAX2同源基因,对其序列及表达模式进行了分析并利用荧光素酶互补实验验证了其与独脚金内酯受体D14的互作。最后,通过创制Pag MAX2a过表达及抑制表达的转基因杨树,证明其能够抑制腋芽的萌发来促进Cell Cycle抑制剂分枝发育。获得的结论如下:(1)84biological feedback controlK杨中Pag MAX2的鉴定及序列分析:从84k杨的基因组中共鉴定到了两个Pag MAX2同源基因,分别命名为Pag MAX2a和Pag MAX2b,并对其进行了基本的理化性质预测。通过将Pag MAX2基因与其他16个物种的MAX2同源基因构建系统发育树,发现Pag MAX2a与Pag MAX2b处在不同分枝,并通过计算序列相似度及一致度证明二者具有较远的遗传距离,这一点与其他物种不同。随后,对Pag MAX2氨基酸序列的保守motif以及启动子顺式作用元件等进行了预测和分析,以进一步阐述杨树中Pag MAX2基因的特点及保守性。(2)Pag MAX2a/b的表达模式分析:研究了在不同组织器官中、腋芽的萌发过程中以及对独脚金内酯类似物GR24处理后Pag MAX2基因表达量的变化模式。发现Pag MAX2在杨树叶片中表达量最高、茎中次之、根系中最低。随着腋芽的萌发Pag MAX2的表达量呈现先升高再降低的趋势。Pag MAX2b相比Pag MAX2a的表达量对外源施加GR24的响应幅度更大。(3)Pag MAX2a/b的亚细胞定位及其与Pag D14a/b的相互作用模式:结果表明,Pag MAX2a与Pag MAX2b均定位在细胞核中,并且仅Pag MAX2a在烟草叶片下表皮细胞中能够与独脚金内酯受体Pag D14a和Pag D14b的互作,而在酵母双杂中没有互作。(4)Pag MAX2a-OE及Pag MAX2aTalazoparib抑制剂-ANTI转基因苗的创制及表型分析:克隆并构建了Pag MAX2a的过表达及反义抑制载体,并通过农杆菌介导的叶盘转化法创制了Pag MAX2a过表达及抑制表达的转基因杨树。通过对其的表型分析发现,Pag MAX2a能通过抑制腋芽的萌发进而调控杨树的分枝发育。