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杨树是木本植物研究的模式物种,具有分布广、适应性强的优点。维管形成层的建立与发育是杨树木材形成的细胞学基础,植物激素在其中发挥关键调控作用。茉莉酸（Jasmonic acid,JA）作为一种重要的植物激素,广泛参与植物生长发育调控和胁迫响应。已有研究证实,茉莉酸会加快拟南芥花序茎基部维管形成层的形成,进而促进维管组织的发育,但其调控机制尚不清楚。为深入研究茉莉酸对木材形成过程中维管组织发育的调控机制,本论文以毛白杨为材料,通过免疫荧光实验以及茉莉酸的外源处理,探究了茉莉酸在次生维管组织中的时空分布模式和功能;对可能参与维管组织发育的茉莉酸信号转导通路关键组分JAZ（Jasmonate ZIM Domain Protein）蛋白家族进行分析,鉴定出PtoJAZ5并构建过表达株系;利用生化、细胞学、遗传学等实验手段,解析了PtoJAZ5介导的茉莉酸信号转导调控杨树维管形成层发育的分子机制。主要研究结果如下:1、茉莉酸促进杨树茎次生维管组织的发育利用免疫荧光探究茉莉酸在杨树茎次生维管组织中的时空分布。对毛白杨不同节间的荧光信号观察,发现茉莉酸信号大量累积在茎早期次生维管组织中,且均在韧皮部有较高水平积累,暗示其可能参与调控次生维管组织早期发育。为搞清茉莉酸对杨树茎次生维管组织发育的调控作用,利用不同浓度的茉莉酸甲酯（MeJA）处理野生型毛白杨,切片观察及维管形成层分裂分化相关基因表达水平的检测表明,MeJA处理显著促进束间维管组织的形成以及次生木质部的分化。2、PtoJAZ5编码典型的JAZ家族蛋白JAZ蛋白是JA信号转导通路的核心抑制因子。利用拟南芥JAZ蛋白序列进行比对检索,发现杨树基因组中包含12个JAZ家族成员。进一步的蛋白序列分析表明,PtoJAZ5与拟南芥AtJAZ1和AtJAZ2高度同源。利用qRT-PCR对毛白杨各组织中PtoJAZ5基因表达水平进行分析,发现PtoJAZ5在木质部和根中具有较高的表达水平。从毛白杨中克隆得到PtoJAZ5基因序列,其编码蛋白包含276个氨基酸,具有典型的ZIM和JAS结构域。在烟草叶片中瞬时表达PtoJAZ5::GFP融合基因,观察到PtoJAZ5定位于细胞核。酵母转录自激活实验证实,PtoJAZ5不具有转录激活活性。上述结果表明,PtoJAZ5编码一个典型的JAZ家族蛋白,可能参与调控杨树茎次生维管组织的发育。3、茉莉酸信号调控因子PtoJAZ5负向调控杨树茎次生维管组织的早期发育为阐明PtoJAZ5的生物学功能,构建PtoJAZ5-OE植物表达载体,并转化毛白杨。PtoJAZ5过表达植株的束间维管组织发育明显延迟,次生木质部区域显著变窄,维管形成层分裂分化相关调控基因表达水平降低,表明过表达PtoJAZ5抑制了杨树茎中次生维管组织的早期发育。利用MeJA处理转基因株系,相比与对照组,处理后的转基因植株束间维管组织形成加快,且次生木质部区域变宽。上述实验结果证明,茉莉酸信号调节因子PtoJAZ5能够影响杨树次生维管组织的早期发育过程。4、茉莉酸通过PtoJAZ5调控PtoHB4进而影响次生维管组织的早期发育通过对PtoJAZ5过表达株系进行比较转录组测序及qRT-PCR分析,发现多个HD-ZIPⅢ家族基因的表达量明显下调。杨树中HD-ZIPⅢ家族转录因子主要分布在次生维管组织的形成层及发育早期的木质部,是维管组织发育的关键调控因子。HB4已被证明影响杨树茎中维管形成层的发育,其功能缺失导致了束间形成层的发育缺陷,这与本实验中表达PtoJAZ5转基因株系导致束间形成层发育迟缓的表型类似,暗示了PtoJAZ5可能通过调控PtoHB4表达,从而影响杨树次生维管组织的早期发育。5、PtoJAZ5与PtoARF7发生蛋白相互作用,共同参与PtoHB4表达调控现有研究已证明生长素在次生维管组织发育过程中起到重要调节作用,并可通过调控HB4影响杨树茎束间形成层发育。利用生长素和茉莉酸处理野生型毛白杨及PtoJAZ5过表达株系,发现茉莉酸和生长素在野生型杨树中均可诱导PtoHB4表达,而PtoJAZ5蛋白抑制了这两种激素对PtoHB4表达的诱导作用。酵母双杂交和荧光双分子互补实验表明,PtoJAZ5能够与激活型生长素响应转录因子PtoARF7发生蛋白相互作用。启动子元件分析发现,PtoHB4启动子中含有7个潜在的生长素响应元件,暗示了PtoARF7可能直接调控PtoHB4基因的转录。烟草叶片瞬时转化实验证实,PtoJAZ5-PtoARF7组成的蛋白复合体能够调控靶基因PtoHB4的表达,从而证明茉莉酸和生长素协同调控次生维管组织早期发育关键调控因子PtoHB4表达。综上所述,通过免疫荧光和外源处理实验验证了茉莉酸能够促进次生维管组织的早期发育;构建了抑制内源茉莉酸信号转导的PtoJAZ5-OE转基因株系,并对其进行表型观察及基因表达量检测,发现PtoJAZ5参与介导茉莉酸信号对木材形成的调控;酵母双杂交和双分子荧光互补等实验表明,PtoJAZ5与PtoARF7相互作用共同调控PtoHB4的表达,建立了茉莉酸与生长素共同调控下游靶基因HB4的分子通路。从而为阐明茉莉酸调控杨树木材发育的分子机制提供重要证据。