植物的维管形成层组织是木本植物区别于其它一年生或多年生草本植物的主要特征,木本植物之所以粗壮高大是因为其茎部存在可以不断分化成新的木质部以及韧皮部的形成层组织。休眠是一种植物体或其器官在某一时期生长和代谢暂停活动的生理现象,树木可以通过休眠这一重要的机制来适应季节的变化。然而,我们对休眠的维持和解除的生理机制仍然知之甚少。由于全基因组测序的完成,杨树作为林木的模式物种被广泛研究并应用。因此,在本研究中,我们以杨树形成层为研究对象,采用半薄切片技术、同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术和LC-MS/MS技术联合使用的方法对低温及光周期诱导的杨树形成层在休眠与休眠解除之间的变化进行分析,以期通过植物解剖学、组织化学染色、蛋白质组学海量的数据以及组成的代谢网络更好地了解树木休眠维持和解除的调控机制,为林木育种提供夯实的理论基础。半薄切片的研究结果显示,在休眠期,形成层细胞排列紧密,体积较小,层数减少,细胞内含有大量的储藏物质;而当休眠解除恢复到活动期时,形成层细胞体积变大,层数增加,细胞内的储藏物质逐渐消失。iTRAQ蛋白质组学的研究结果显示,在杨树形成层中共鉴定到3789个差异蛋白,其中有2298个蛋白在休眠期到活动期发生显著地变化。生物信息学分析结果显示,大部分鉴定到的差异蛋白参与能量代谢、信号转导、植物激素、抗逆与氧化还原、细胞壁和次生代谢等代谢途径。其中,在休眠维持和解除的过程中,参与能量代谢的蛋白质变化显著;在低温诱导到休眠解除的过程中,与植物激素相关的蛋白质变化显著;同时,在由休眠期到活动期过渡的过程中,参与次生代谢以及细胞壁代谢的蛋白质也表现出不同的表达模式。组织化学染色的结果表明,脂质代谢相关的蛋白在生理休眠和被动休眠期解除阶段都发生了显著的变化,而碳水化合物代谢相关的蛋白,变化主要发生在被动休眠期解除阶段。这两类提供能量的物质在变化趋势上大体相同,但在不同阶段的变化上又存在着各自的变化过程,说明在这两类代谢途径其作用的重点可能不同。利用QRT-PCR对一组能量代谢相关的差异显著的蛋白进行了基因表达水平上的验证,对iTRAQ得到的蛋白质组学的结果进行确认。组织化学染色的结果更进一步的验证了休眠解除过程中能量代谢物质,包括糖,淀粉,脂类的变化趋势,从不同方面肯定了蛋白质组学的结果。所有这些实验结果可以帮助我们更好的了解休眠解除这一生理学过程,并对以后的研究提供了更多的理论依据和思路。