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杂种马褂木作为新一代优良阔叶工业用材和园林绿化树种,由于其无性繁殖生根困难和良种选育进程缓慢,这一优良树种至今没有得到大规模推广应用。本研究以近年来开展的杂交育种工作为基础,主要内容包括无性系生根遗传变异及高生根率无性系筛选、生理生化指标的变异以及生根相关基因筛选及其功能验证等,以期筛选出高生根率优良无性系,探索不定根发生、发育的分子机理。本论文的主要结果如下：(1)无性系生根遗传变异及高生根率无性系筛选。结果表明：杂种马褂木无性系生根率差异明显,变异系数达到26.6%；生根率性状受近中等遗传控制,最终结合生根率和生长量指标,选择出11号(生根率77.8%)、10号(生根率53.9%)和17号(生根率51.9%)三个生根率高、生长快的优良无性系。(2) GA、ZR、IAA、ABA等四种激素和POD、PPO、SOD、CAT等四种酶的变异。结果表明：参试激素IAA、ZR和ABA含量在年内生长季节呈现规律性变化,与植株生长态势基本一致。而GA含量的变化不大,基本呈稳定状态,而且随着树龄的增加,GA含量有降低的趋势,其他三种激素呈不规律变化。四种激素在长势好与长势差的植株中含量差异极显著。PPO在年内变化规律基本与植株生长速度相反,其他酶的年内变化和年变化规律均不显著,同时,四种酶在不同长势植株中的差异不显著。由此认为,ZR和IAA可作为杂种马褂木杂种优势预测的首选指标,GA可作为辅助指标。(3)均一化未剪切cDNA文库构建。采用Gateway位点特异性重组技术建立杂种马褂木不定根发生发育阶段的混合的未剪切cDNA文库,未剪切cDNA文库的初库滴度约为7.34×106cfu/ml,文库的重组率大于95%,平均插入片段>1.5kb。文库均一化后其库容为3.72×105cfu/ml,文库的重组率95%,克隆插入片段大小均在850-3500 bp之间,平均插入片段1.3kb左右；利用qPCR检测,显示看家基因经过均一化处理后在文库中拷贝数下降约35-85倍左右,表明均一化效果显著。(4)EST序列分析和功能注释分类。利用大规模DNA序列测定,获得杂种马褂木不定根有效EST序列5176条,利用Phrap软件进行聚类分析和拼接,共获得2921个非重复序列,其中包括2055个重叠群,866个独立的ESTs。BLASTX搜索发现,共有1796个contigs与751个singlets共2547个独立基因与登录在NCBI非冗余蛋白质数据库中的蛋白质序列存在相似性。针对EST序列的生物学功能注释结果,列举和分析了可能对不定根发育研究有重要意义的基因,如生长素信号转导、生长素相关泛素降解途径、细胞周期和SCR、SHR、NAC等转录因子相关基因,以及根毛发育相关基因等,为杂种马褂木不定根发育相关基因的克隆提供依据,也为进一步开展插穗不定根分子发育生物学研究奠定了基础。此外,还利用2921条非冗余的ESTs序列进行EST-SSR标记的开发,在166条ESTs中发现了181个EST-SSR,其中二核苷酸和三核苷酸重复基序的SSRs数量最多,占总数的91.16%。(5) F-box基因的克隆。通过RACE方法从杂种马褂木不定根的cDNA文库中克隆到了2177bp的LHFB1基因的全长cDNA序列,ORF编码区长1719bp,编码572个氨基酸,蛋白分子量为66.44KD,经BLASTx比对后发现LHFB1基因与其他物种中F-box家族蛋白具有高度同源性。用实时定量PCR检测分析发现LHFB1在不定根中的表达水平最高,在叶片和茎端的表达水平不明显。在不定根发育四个不同阶段的表达呈现先升后降最后再升的趋势,反应了其表达的模式的复杂性。(6) ESTs候选基因的时空表达特性分析。利用实时定量RT-PCR分析了杂种马褂木6个ESTs候选序列AUX1、ARF1、NAC1、RHD1、IRE、RHL1基因在根、茎、叶等不同组织器官以及不定根发生发育的不同时期的时空表达特性,结果发现AUX1、IRE基因在不定根中表达水平显著高于在叶片和茎段的表达,而且NAC1、RHD1、ARF1等基因在不定根发育的不同时期表达量存在显著差异。