木材来源于木本植物侧生分生组织（形成层）所分化的次生维管组织,因此分生组织的分化过程（木材形成）过程的分子调控一直是研究热点。从最初的利用拟南芥突变体、百日草叶肉细胞体外管状分子的分化到利用重力诱导下植物产生的应力木,都促进对分生组织维持、分化和木质部发育过程的了解。重力作用对植物的生长发育、形态建成、生理代谢等生物学过程发挥着重大作用,重力条件改变会诱导植物发生一系列生长与定向的变化。大部分双子叶木本植物响应重力条件改变时,由于形成层活动的不均衡增加,会导致茎干偏心生长形成应力木,其木质部结构和细胞壁成分发生明显变化。单子叶植物维管束都是散生的,不具备形成层结构,不能进行径向次生生长,只能靠居间分生组织进行茎节的伸长生长。为探究单子叶植物对重力的响应过程和结构变化,比较与双子叶植物重力响应的异同点,揭示响应重力不同类型维管组织改变的调控机制,为进一步研究单子叶木质植物及林木重力反应维管组织调控机制提供一定的借鉴。本文以玉米B73自交系为试验材料,待幼苗发育至10叶期后,将试验植株水平放倒,对照植株保持直立生长。利用延时拍摄记录玉米重力响应过程的动态变化及变化的时间节点。通过组织切片观察和特异染色,分析发生重力响应的茎节产生的结构变化及细胞壁成分的差异。根据玉米植株响应过程的时间节点和组织结构变化确定转录组取样时间和取样部位,提取RNA并进行转录组测序分析,利用玉米转录组和已有的NCBI杨树转录组数据（PRJNA533743）进行分析。玉米植株是从顶端开始响应重力作用,向下到第四茎节依次向上弯曲翘起,直至植株与水平面呈90度夹角到达终止状态。试验表明,只有第四、五、六茎节在靠近节的近地侧部位出现不同程度的组织膨大。近地侧膨大维管束的细胞数量增多,细胞壁极显著变薄且没有明显的导管组织;远地侧维管束的细胞数量和细胞壁厚度因生长状态的不同而变化不一。与对照相比,近地侧维管束细胞壁的木质素含量较少,而纤维素含量增多;远地侧维管束细胞壁与对照相比没有明显的成分变化。对重力响应过程中第5h、10h、20h和30h植株近地侧和远地侧的样本及对照样本进行组转录分析。结果如下:（1）与对照相比,玉米差异表达基因的数量随着响应时间的延长而呈先增后减的趋势,其中第10h差异表达基因数量最多;对比茎节近、远地侧发现,二者差异基因随着处理响应时间的延长逐渐增到,到第30h达到最多;对不同时间点茎秆两侧的共同差异上调和下调的基因进行了功能分析,发现近地侧上调基因主要是参与细胞增殖、基因的表达以及重力信号传导等过程;而近地侧下调基因除了参与基因表达以外,还与植物光合作用相关。远地侧基因则主要集中在物质代谢方面;（2）对差异基因进行WGCNA分析得到四个特异模块。对四个模块基因进行GO富集和KEGG通路分析,综合不同模块的基因功能发现,在第5h（Pink模块）差异基因主要参与植物激素（生长素）信号转导等过程,可能参与植物对重力的应激反应;在5-20h（Cyan、Greenyellow模块）差异基因主要在苯丙烷生物合成、DNA复制、各类代谢（氨基酸代谢、碳代谢、嘌呤代谢）、细胞增殖等过程发挥作用,推测该过程与玉米响应重力发生组织结构变化等过程相关联。（3）杨树与玉米重力响应对比分析表明两种植物重力响应而形成明显的结构差异。对比差异表达基因可以发现,二者近地侧差异表达的基因都较远地侧多。两种植物响应机制的一致性在于近地侧上调基因都参与到氧化还原反应及转录调控等相关的生物学过程。然而,玉米近地侧上调基因还主要参与细胞增殖,而在杨树中与维管活动及细胞分裂相关的基因则是下调的。在远地侧,玉米上调基因主要是与次生壁合成相关,而下调基因主要参与木聚糖分解,而在杨树中相关基因表达情况都是相反的,这些刚好与二者表型差异相吻合。玉米在重力条件改变后迅速调整茎节延伸方向,与对照相比,茎节近地侧维管束细胞数量显著增多、细胞壁变薄、木质素减少而纤维素增多。因此,推测玉米受重力影响后,通过调整居间分生组织活动,产生了类似应拉木或压缩木的组织,但又与二者有所区别。通过与杨树转录组对比分析,发现二者在重力响应过程中近地侧差异表达基因数量都更多,推测近地侧对于重力作用反应更加敏感,且二者近地侧差异基因的生物学功能也相似,说明不同植物在响应重力改变的过程中发生的主要生物学过程具有相似性,主要集中在信号转导、激素响应方面。在远地侧植物茎秆发生的组织结构变化不同,差异基因功能也不同。