植物的次生生长发生在初生生长结束之后,由次生分生组织,特别是维管形成层的活动不断产生新的细胞组织,主要表现为植物根、茎的加粗。近年来研究表明,植物次生生长过程中维管组织的发育受到很多遗传和内源因子的调控,尤其是一些转录因子。bHLH（basichelix-loop-helix protein）是真核生物中广泛存在的转录因子家族之一,在植物的生长发育过程中起着重要的调控作用。迄今为止,由于植物bHLH家族成员众多、参与的生物过程复杂,对其功能的了解还不是十分清楚。本研究以木本模式植物—杨树为研究对象,从84K杨中克隆获得了一个bHLH转录因子PagUNE12,优化建立了 84K杨遗传转化体系,并通过该体系,获得了过表达PagUN12的转基因杨树;之后结合生物信息学、细胞生物学以及多层组学联合分析,揭示了 PagUNE12转录因子在木本植物次生生长发育过程中的调控作用。主要结果如下:通过对84K杨遗传转化过程中多个因素的分析,优化获得84K杨遗传转化体系,使用OD600值为0.6的农杆菌侵染84K杨幼嫩叶片15 min后,共培养3天,获得了最高的遗传转化效率。采用优化得到的84K杨遗传转化体系,通过Kan筛选和PCR验证,共获得了 12个过表达PagUNE12的转基因杨树株系。通过荧光定量PCR和Western blot检测,证实在84K杨中过表达的PagUNE12基因能够稳定地翻译表达成蛋白质。组织表达模式检测显示,PagUNE12在84K杨的所有维管组织中均有表达,包括初生韧皮部、次生韧皮部、初生木质部和次生木质部。亚细胞定位分析发现,PagUNE12主要定位于细胞核中。酵母双杂实验结果显示,所分离鉴定的PagUNE12能够发生自激活。表型分析发现,与84K野生型植株相比,PagUNE12过表达植株株高较矮,节间数较多,节间长度较短,并且叶片发生明显的皱缩。生理分析结果显示,过表达PagUNE12显著提高了 84K杨的光合作用,其净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率均高于84K杨野生型植株。利用半薄切片观察野生型和过表达PagUNE12植株次生木质部的结构,发现过表达PagUNE12能够促进84K杨次生木质部的发育。运用透射电子显微镜（transmission electron microscope,TEM）对次生木质部细胞的超微结构进行观察发现,过表达PagUNE12植株的次生细胞壁的厚度明显厚于84K野生型植株。上述结果说明,PagUNE12参与调控了植株次生木质部的形态建成。运用傅里叶变换红外光谱（fourier transform infrared spectroscopy,FTIR）检测茎部次生木质部木质素含量,结果显示过表达PagUNE12导致84K杨植株木质素含量升高;共聚焦拉曼显微光谱（confocol Raman microspectroscopy）对茎部次生木质部木质素的非标记、原位成像发现,过表达PagUNE12植株次生木质部细胞壁中木质素的荧光强度比野生型植株显著提高,说明过表达PagUNE12能够促进84K杨次生木质部次生细胞壁中木质素的沉积。此外,二维核磁共振（nuclearmagneticresonance,NMR）分析发现,过表达PagUNE12能够降低84K杨次生木质部中紫丁香基（syringyl,S）木质素单体的含量,同时提高愈创木基（guaiacyl,G）木质素单体的含量,从而使PagUNE12过表达植株具有更低的S/G比值。转录组测序结果显示,在PagUNE12过表达植株中,肉桂酸辅酶A还原酶（cinnamoyl-CoAreductase,CCR）和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK）的编码基因表达量显著上升,其中CCR是木质素单体生物合成的关键酶,PEPCK催化丙酮酸的产生,丙酮酸是植物碳水化合物代谢的中间产物。此外,转录组和miRNA组联合分析结果显示,过表达PagUNE12能够降低84K杨中miR6462c的表达量,进而上调其靶基因淀粉合酶（starch synthase 1,SS1）的表达,促进光合作用产物的代谢。综上所述,本研究以84K杨为材料,通过对PagUNE12基因组织表达模式和遗传转化材料的分析,发现过表达PagUNE12能够促使84K杨次生木质部提前发育,并提高次生木质部木质素的含量,表明PagUNE12基因参与调控84K杨次生维管组织的发育,并影响木质素单体的聚合,为进一步探究PagUNE12对植物维管组织发育的调节机理奠定了基础。