黑杨派杨树（美洲黑杨、欧洲黑杨、欧美杨）是我国生态防护林树种，同时可作为造纸工业、生物燃料生产的木质纤维原料。
论文研究材料是从我国杨树人工林选取的9年生中林46、108杨、n179杨、丹红杨、南杨等5个典型品种，通过显微观察、转录组测序、基因共表达网络、烟草瞬时表达、定量PCR等技术，分析了5个杨树品种植株木质部发育结构差异（图1）和基因表达模式，确定了木质部发育的大量候选调控因子，验证了候选基因对细胞壁生物合成基因的潜在调控作用（图2），探讨了杨树木质部发育的分子机制。丹红杨成熟纤维细胞壁最厚，n179杨木质部最大直径导管数量最少。共鉴定出10331个差异表达基因，其中大部分与细胞程序化死亡和次生细胞壁增厚有关。聚类分析和GO富集分析表明，丹红杨核苷酸分解、代谢过程、转移酶和细胞骨架相关基因高表达，而n179杨高表达基因则与细胞壁大分子分解和多糖结合过程有关。
本研究为提高生物燃料转化率和生物能源树种基因工程改良提供潜在的候选基因，对杨树分子设计育种具有重要理论意义。
图1 5个杨树品种生长及木质部结构
图2 候选基因转录调控验证
研究结果以“Insights of molecular mechanism of xylem
development in five black poplar cultivar”发表在Frontiers in plant science上。博士生张磊为第一作者，张进和胡建军为通讯作者，研究工作得到了国家重点研发计划、林木遗传育种国家重点实验室、国家转基因专项等课题的资助。