枫香属（Liquidambar spp.）树种是世界性重要林业资源,特别是枫香（Liquidambar formosana）和北美枫香（L.styraciflua）,二者具有的较高经济价值、观赏价值和生态价值越来越受到国人的重视。目前我国枫香属的遗传改良相对较少,急需培育新种质来满足不同的社会需求。多倍体育种是创制新种质的有效途径,但目前国内外尚未在枫香属中开展相关研究。本研究以北美枫香为母本,枫香为父本,在控制授粉获得的杂交枫香种子的基础上建立杂交枫香组培再生体系;并以杂交枫香离体叶片和叶柄为材料,进行染色体加倍研究,并通过直接不定芽离体再生的方法对混倍体进行纯化;针对苗期的根茎变异开展转录组分析,解析四倍体再生植株变异原因。开展上述研究对实现枫香多倍体育种技术的突破、解析四倍体再生植株表型变异机制和提高繁殖效率具有重要的理论和实践意义。具体研究结果如下:（1）建立了适宜多基因型杂交枫香生根和分化的组织培养体系,为下一步进行离体染色体加倍奠定了基础。吲哚丁酸（IBA）浓度显著影响杂交枫香离体植株的生根率、根数量和株高。最优生根培养基为1/2WPM基本培养基添加IBA2.0 mg/L、萘乙酸（NAA）0.1 mg/L、蔗糖30 g/L、琼脂2 g/L和倍力凝4 g/L,pH值调节为5.8～5.9,生根率达到100%,组培苗移栽成活率为85.1%,大田移栽成活率75.0%。噻苯隆（TDZ）浓度显著影响叶片和叶柄不定芽分化率和诱导率。叶片和叶柄最优分化培养基均为WPM基本培养基添加TDZ 0.2 mg/L、BA0.8 mg/L、NAA0.1 mg/L,最高分化率分别为86.6%和90%。研究发现高浓度TDZ促进不定芽横向生长,不利于不定芽伸长,导致大量畸形芽产生。添加BA 0.4 mg/L和NAA 0.1 mg/L的WPM培养基最有利于叶片和叶柄不定芽伸长,最高不定芽诱导率分别为58.33%和68.33%,最高平均不定芽个数分别为3.55和2.39个。（2）首次提出了一种在杂交枫香离体器官再生过程中施加秋水仙碱进行染色体加倍的方法,并提出一种利用器官离体再生对混倍体进行纯化以获得四倍体的技术。叶片与叶柄切口周围的愈伤组织发育状态显著影响染色体加倍的效率,当叶脉切口和叶柄两端切口开始膨大、出现少量愈伤、并且愈伤组织内部出现大量分生组织时,是进行体细胞染色体加倍的最适宜时期。正交试验和极差分析结果表明,四倍体诱导率受到基因型、预培养时间、秋水仙碱浓度和处理时间的影响,其中秋水仙碱溶液处理时间对叶片和叶柄的外植体存活率和加倍效率影响最大。叶片和叶柄的最佳预培养时间分别为8 d和6 d,最优处理条件都为在200 mg/L秋水仙碱下处理3 d。杂交枫香叶柄的加倍效率要高于叶片,四倍体诱导率分别可达18%。绝大多数基因型伤口周围的愈伤组织在预培养前期发育速度相对一致,预培养时间可以作为判别染色体加倍最优时期的有效指标。此外,将秋水仙碱浓度提高到350 mg/L时,最高四倍体诱导率为8.33%,同时获得最高为13.30%的混倍体诱导率。利用直接不定芽离体再生的方法可以实现对混倍体的纯化,基因型显著影响混倍体纯化效率,混倍体再生植株中四倍体最高的比率为20.18%。本研究共检测出7个基因型四倍体、8个基因型混倍体,共计15份枫香属新种质。（3）观察发现了染色体多倍体化会导致杂交枫香四倍体再生植株表型和细胞学形态发生明显的改变,尤其是根和茎的伸长能力与二倍体存在显著差异。生根培养25-50 d时,而四倍体仅增长1.93 mm,而二倍体进入快速增长阶段,平均株高增加了 16.94 mm。四倍体叶片和叶脉厚度、栅栏组织和海绵组织、根的表皮和皮层的厚度显著大于二倍体,但茎的表皮、皮层和维管柱厚度与二倍体没有显著差异。大多数四倍体在50 d时顶芽开始休眠,70 d时顶芽完全休眠,具有芽鳞结构。比较生长50 d的根结构发现,与二倍体相比,四倍体出现的畸形根细胞宽度增加,形状更加不规则,并且根分生区长度减少,未见明显的中柱鞘和完整的中柱结构。但是,四倍体再生植株的木质部细胞、上和下表皮细胞、皮层细胞、髓细胞、海绵组织和栅栏组织细胞横切面积都大于二倍体。并且,一年生四倍体植株表现出矮化的特点,其中二倍体的平均株高49.13 cm,是四倍体的2.26倍,四倍体平均高度仅为21.74 cm。（4）总结了杂交枫香四倍体与二倍体再生植株在表型差异显著时期生长相关基因的表达特点。转录组测序结果表明,差异表达基因显著富集于植物激素合成与信号转导、糖和淀粉代谢、细胞周期等与再生植株器官伸长相关的生物学途径。对器官伸长起正调控作用的生长素、赤霉素、细胞分裂素、油菜素内酯等激素合成和信号转导基因,如YUCCA、TAA1、GH3、AUX1、SAUR、CPS、KO、KAO、GA20ox、GA3ox、BAS1、CYCD3等大多数为下调表达,这可能是导致四倍体再生植株根和茎伸长能力减弱的主要原因。（5）证明了杂交枫香四倍体与二倍体内源生长素、赤霉素、油菜素内酯的含量差异与基因表达量呈现出相似的趋势,通过添加外源激素GA3和IAA可以显著提高四倍体再生植株的株高和根长。研究表明,四倍体根和茎中生长素、赤霉素、油菜素内酯含量显著低于二倍体。在初始阶段,施加外源GA3和IAA可以显著促进四倍体再生植株茎段和根系的伸长。