叶是植物的重要营养器官之一,对植株生长发育有着重要的意义,叶脉作为叶片的关键组成部分,在支撑叶片方面起着关键的作用。研究团队前期构建了裂叶桦（Betula pendula’Dalecarlica’）叶脉发育的调控网络,鉴定出白桦BpPHD4（PLANT HOMEODO MAIN 4）基因在白桦（Betula platyphylla×B.pendula）叶片形态和叶脉发育过程中发挥重要的调节作用。为此,本研究分析了BpPHD4的表达特性,开展了BpPHD4调控的下游靶基因鉴定,明确其下游靶基因BpYAB1在白桦叶片发育过程中的功能。主要研究结果如下:（1）白桦BpPHD4基因表达模式分析。白桦BpPHD4蛋白主要定位在细胞核中,q RT-PCR结果显示,该基因能够响应ABA、GA、Na Cl、PEG处理,白桦BpPHD4基因在第4叶、茎和根中的表达量显著高于顶芽,转Pro BpPHD4::GUS白桦GUS染色显示,BpPHD4在叶脉中表达更高。（2）BpPHD4通过结合BpYAB1启动子,调控其表达。采用Ch IP-PCR实验及酵母单杂交实验证明,BpPHD4可以结合在BpYAB1的启动子上,q RT-PCR初步证明BpPHD4正调控了BpYAB1的表达;进而通过以转录因子为中心的反式酵母单杂交实验和烟草瞬时共转染实验,验证出7个顺式作用元件能被BpPHD4识别,在BpYAB1的启动子上能找到其中6个顺式作用元件。（3）BpYAB1基因表达模式分析。白桦BpYAB1基因属于YABBY家族成员,序列分析显示,白桦、拟南芥（Arabidopsis thaliana）和毛果杨（Populus trichocarpa）中的YABBY家族基因在15-64、115-174位氨基酸上非常保守,他们在基因结构上也相似。q RT-PCR结果显示,BpYAB1在顶芽中的表达量最高,根中不表达,转Pro BpYAB1::GUS白桦的GUS染色也证实了这一点,主要着色部位在顶芽和幼嫩叶片。BpYAB1基因的表达量在ABA、Na Cl、PEG处理的3 h、6 h、12 h时均极显著的下调,而在GA处理3 h时显著上调表达。（4）获得BpYAB1敲除和过表达植株。基于CRISPR/Cas9基因编辑技术,构建了3靶点BpYAB1敲除载体,采用农杆菌介导的合子胚法对白桦遗传转化,获得的6个基因敲除株系分析显示,有5个株系发生了碱基缺失、碱基插入、或在2个靶位点之间丢失片段,其编码序列不同程度改变。通过Gateway方法构建了35S::BpYAB1-FLAG载体,并获得了BpYAB1过表达白桦。（5）BpYAB1过表达呈现多表型变化。转基因白桦叶片形态观察显示,BpYAB1敲除株系与WT相比无明显变化,而过表达白桦其叶片向下卷曲,叶面积、苗高、地径和节间距都减少,叶色变深叶绿素含量升高。石蜡切片观察发现,单位长度内,过表达株系的上下表皮细胞数增加,且上表皮细胞数增加的倍数更高,栅栏组织/海绵组织显著增加,叶主脉木质部所占面积减小,基本组织所占面积增加。叶片表皮扫描电镜观察发现,与WT株系比较,BpYAB1敲除株系无明显变化,而过表达白桦叶片近轴面细胞排列不规则,其中Y2、Y9表皮出现旋涡状纹路,远轴面气孔开度增加,导致叶片失水率升高。（6）BpYAB1过表达促进下游相关信号反应。RNA-seq测序分析显示,与WT、BpYAB1敲除株系YK8相比,找到只在过表达Y2株系中差异表达的基因,发现上调的基因中,GO富集的通路有植物表皮细胞分化的正调控、对生长素的响应、对伤害、胁迫的响应等,下调的基因GO富集在线粒体、叶绿体等通路中,这些差异表达的基因广泛参与各种激素相关通路和植物生长发育中。综上,白桦BpPHD4下游靶基因BpYAB1参与调控叶片卷曲,BpYAB1对激素相关基因、生长发育相关基因的表达产生影响,与WT相比,敲除白桦表型没有明显变化,而过表达BpYAB1白桦产生叶片向下卷曲、植株矮化、失水率升高等多种表型缺陷,其显微结构的变化可能是直接原因。本研究为后续深入解析BpYAB1调控白桦发育提供了重要基础。