兴安落叶松（Larix gmelinii）属于松科落叶松属,主要生长在我国大兴安岭地区,其木材机械性能强,可为建筑、木材加工和造纸工业等提供原料,具有广泛的用途和经济价值。木质素单体的种类和含量与木材的特性关系最为密切,因此可通过对木质素合成相关酶的修饰,来调控木质素单体的生物合成,进而实现木材材质的有效调控。苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonialyase,PAL）是木质素生物合成途径中的关键酶,其表达丰度直接影响木质素的合成,进而影响植物的生长发育和材质。因此,研究兴安落叶松LgPAL基因的表达调控机理和功能具有重要意义。前期研究结果证实,兴安落叶松LgPAL为双拷贝基因。为了深入分析LgPAL1/2的表达特性,本研究利用染色体步移的方法克隆了1294 bpLgPAL1基因的启动子序列和1254 bpLgPAL2基因的启动子序列。Plant CARE分析发现,pLgPAL1/2含有生长素（IAA）、赤霉素（GA）、乙烯（ETH）和茉莉酸甲酯（Me JA）等植物激素响应元件,以及低温和干旱等胁迫相关顺式作用元件。LgPAL1/2启动子驱动GUS在拟南芥中的异源表达结果显示,pLgPAL1::GUS在拟南芥幼苗的各组织器官中高效表达;pLgPAL2::GUS主要在叶脉中表达;pLgPAL1/2::GUS在花器官和果荚中均有表达,其表达受GA、ABA、低温和甘露醇（Mannitol）的诱导。为了研究LgPAL的亚细胞定位,将LgPAL1/2与GFP融合在烟草下表皮细胞瞬时表达,结果显示LgPAL1/2均定位于细胞质膜。通过对野生型、atpal1突变体、超表达LgPAL1转基因拟南芥和atpal1功能互补株系的表型分析,结果显示LgPAL1能够在一定程度上弥补由于At PAL1突变引起的生长抑制,LgPAL1基因的过量表达增加了转基因拟南芥的叶面积、叶长、叶宽和株高等生长指标,提高了木质素、蔗糖和可溶性糖含量,促进了转基因拟南芥的营养生长。对野生型、atpal1突变体及超表达LgPAL1基因拟南芥进行转录组学分析,发现LgPAL1在转基因拟南芥中的过表达引起了苯丙烷类生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导途径、植物MAPK信号通路和植物-病原体互作等途径中相关基因表达水平的显著改变,这些途径协同作用调控了植物的生长发育及对逆境的适应。本研究为分析兴安落叶松LgPAL基因的作用机制和表达调控机理,以及开发兴安落叶松材质基因资源并应用于农作物和林木遗传改良提供了理论和实验依据。