山新杨（Populus davidiana×P.alba var.pyramidalis）雌性不孕不飞絮,是适应东北寒冷地区的人工杂交良种。山新杨的转基因研究将为培育高抗速生的杨树品种提供理论依据,在园林绿化领域具有重要意义。小檗碱桥酶是小檗碱生物合成的关键酶,具有典型的黄素蛋白氧化酶特性。本研究以山新杨为试材,依据本实验室已构建的山新杨与棘孢木霉和链格孢菌互作的转录组数据库筛选并克隆了小檗碱桥酶PdPapBBE53（Gen Bank登录号:MN445357.1）基因,对其进行生物信息学分析、组织表达模式和响应胁迫的表达调控分析,构建了pROK2-BBE53过表达载体并以农杆菌介导法成功转入山新杨,获得过表达株系（K2-5A和K2-8E）,对PdPapBBE53的功能进行研究。结果如下:1.克隆并得到了PdPapBBE53基因。生物信息学分析显示:该基因属于黄素酶家族,全长1593 bp,ORF编码530个氨基酸,存在两个保守结构域“FAD＿binding＿4”和“BBE”。亚细胞定位预测PdPapBBE53蛋白最可能在细胞外（包括细胞壁）;预测PdPapBBE53蛋白为稳定亲水性、有跨膜结构的分泌蛋白;PdPapBBE53蛋白二级结构中α螺旋占32.26%,延伸链占23.96%,β折叠占5.47%,无规卷曲占38.30%;三级结构预测其在GMQE值最大条件下,与拟南芥4ud8.1.A模板的一致性最高。蛋白结构域预测显示与PdPapBBE53同源性较高的蛋白序列均具有3个高度保守基序。构建系统进化树表明:PdPapBBE53与KAG6794189.1（毛白杨）的亲缘关系最近。2.通过qRT-PCR技术研究了6周龄山新杨组培苗中PdPapBBE53基因组织表达特性,结果表明:未处理组中PdPapBBE53在茎尖、叶、茎和根中均有不同程度的表达,成熟叶中表达量最高;3种非生物胁迫环境中,根内PdPapBBE53表达量均上调,且在盐、碱胁迫下具有显著差异,推测PdPapBBE53受盐、碱和高渗透压胁迫调控;5种生物胁迫环境中,PdPapBBE53在叶中均下调表达,在根中除金黄壳囊孢菌胁迫外均上调表达,推测PdPapBBE53极有可能在抵御生物胁迫时发挥了重要的作用;3种植物激素处理下,PdPapBBE53的表达量仅在JA诱导后的根中显著上调,ABA及SA诱导下的不同组织部位表达量均显著下调,推测PdPapBBE53参与植物激素信号通路。为进一步研究PdPapBBE53基因功能提供理论依据。3.重组构建了PdPapBBE53过表达载体pROK2-BBE53,采用农杆菌介导法侵染野生型山新杨叶片,获得山新杨PdPapBBE53过表达株系（K2-5A和K2-8E）。对山新杨K2-5A和K2-8E株系进行生长指标、光合特性、基因协同表达、生物与非生物胁迫分析,结果显示:与对照组相比,K2-5A和K2-8E株系具有较大的生长优势,光合作用能力增强。K2-8E和K2-5A株系成熟叶（7叶）中PdPapBBE53、HRGP、WAK、WRKY22表达量分别是对照的3.22和1.74倍,52.03和22.76倍,57.35和45.34倍,1.65和0.93倍。PdPapBBE53在成熟叶中表达量最高,与HRGP、WAK、ERF34、WRKY22基因共表达来应对各种胁迫。并且山新杨离体叶片与成苗应答生物和非生物胁迫的试验结果进一步证明了K2-5A和K2-8E株系抵御生物与非生物胁迫的能力优于野生型。由此推测PdPapBBE53基因具有参与山新杨应答逆境胁迫的调控功能。总之,山新杨小檗碱桥酶PdPapBBE53基因在提高过表达植株生长特性和提高其抵御生物与非生物胁迫能力方面具有重要作用。