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杨树（Populus）是我国重要的经济林木之一,具有重要的生态功能和经济价值。然而干旱严重影响了人工林的生态功能和经济价值。根的生产力对于调控杨树的耐旱力来说占有重要的地位,但是根生长于地下给研究带来了更多的困难,从而导致与地上部分相比,有关根的研究较少。因此,深入解析和研究杨树根调控干旱的分子机制对于杨树的大规模栽培和生产具有十分重要的意义。以前的研究证实,NF-YB转录因子可以参与植物的非生物胁迫的调控,但鲜有报道根特异性转录因子响应干旱胁迫。为此,本研究通过生物信息学和RT-q PCR分析了杨树基因组中的21个NF-YB成员在ABA,PEG和脱水处理下不同组织的表达谱,初步鉴定了杨树NF-YB21是一个根特异性表达转录因子且受ABA,PEG和脱水诱导。进一步克隆了PdNY-B21,利用形态学、生理学、分子生物学和光谱学等技术,在杨树和拟南芥（Arabidopsis thaliana）中解析了PdNF-YB21通过根调控干旱的分子机制。本文的主要研究结果如下所示:（1）杨树PdNF-YB21是一个根特异性表达转录因子,可能参与了杨树根的生长和干旱的调控。本研究以NF-YB蛋白保守结构域为信息探针,在杨基因组中共鉴定出21个杨树NF-YB转录因子家族基因。采用RT-q PCR技术分析了ABA或PEG处理下杨树NF-YB家族成员的表达谱,结果分析表明杨树NF-YB21是一个根特异性表达的转录因子且受干旱和ABA诱导表达。为了分析启动子的表达模式,克隆了PdNF-YB21序列上游2000 bp的启动子片段并融合GFP基因。在瞬时转化表达的84K杨中的GFP荧光显示,PdNF-YB21启动子在根中被诱导,且在ABA或PEG处理下其GFP荧光强度增强。杨树原生质体瞬时表达PdNF-YB21::GFP融合蛋白,通过共聚焦显微镜观察GFP信号发现,PdNF-YB21定位于细胞核中。上述结果表明,杨树PdNF-YB21作为一个根特异性表达转录因子,可能参与了杨树根的生长和干旱的调控。（2）PdNF-YB21在拟南芥中正调控根的生长和干旱耐力。为了初步阐述PdNF-YB21的功能,通过花序浸染法获得了PdNF-YB21过表达植株以及突变体nf-yb10回补植株nf-yb10/PdNF-YB21。结果发现,与野生型相比,突变体的根长变短。进一步分析发现,干旱胁迫下过表达植株受到较小的生长抑制,能在水分匮乏的条件下积累较多的生物量。以上研究初步表明,过表达PdNF-YB21能够促进根的生长增加对水分的吸收,从而增加其耐旱能力。（3）PdNF-YB21在杨树中正调控根的导管的发育和干旱耐力。为了进一步阐明PdNF-YB21在杨树中的生物学功能,分别构建PdNF-YB21的过表达载体和CRISPR/Cas9敲除载体,然后通过农杆菌介导的叶盘法分别转化至野生型84K杨。与野生型相比,在过表达PdNF-YB21的植株中,根长变长,根径变大,根的木质部导管变大及木质素含量增加,根的导水率和呼吸速率增强,耐旱能力显著增加。突变体植株的根长变短,根径变小,根的木质部导管及木质素含量降低,根的导水率和呼吸速率及耐旱能力均显著降低,且突变体植株根的导管出现坍塌形成侵填体。这些结果表明,PdNF-YB21通过调控根的生长和结构影响对水分的吸收和利用,从而应对水分贫瘠的生存环境。（4）PdNF-YB21与PdFUS3形成复合体正调控PdNCED3的表达。为探究NF-YB21调控杨树根生长的分子机制,构建了PdNF-YB21与GAL4-BD融合表达载体,利用酵母双杂交文库筛选与NF-YB21相互作用的功能蛋白。结果分析显示NF-YB21能与调控ABA合成的B3转录因子FUS3相互作用。RT-q PCR分析显示FUS3主要在根中表达,且在PdNF-YB21过表达杨树中表达水平显著提高。进一步的体外的Pull-down实验证明PdNF-YB21与PdFUS3相互作用。双分子荧光互补（Bi FC）体内实验进一步证实PdNF-YB21与PdFUS3在植物细胞中确实能相互作用。为了进一步阐明PdFUS3如何调控ABA的合成,分别构建以PdNCED3基因启动子为启动序列的瞬时转化体系和双荧光素酶的报告基因系统并分析其活性,结果显示PdFUS3激活了PdNCED3的表达,并且干旱胁迫促进了这种激活表达。这些结果表明PdNF-YB21能与PdFUS3相互作用最终形成复合体来激活PdNCED3的表达,从而调控ABA的合成进而影响根的生长。（5）PdNF-YB21通过ABA介导的IAA运输调控根的生长。以前的研究已经表明,ABA的积累可以调控根中IAA的运输从而维持根的生长和发育。因此,选用~3H标记的IAA进一步证实PdNF-YB21对根中IAA运输的影响。将杨树PdNF-YB21的过表达植株和突变体植株分别在ABA和ABA合成抑制剂（Fluridone,FLU）的处理下,测定其根长和根的直径以及根中的ABA的浓度,IAA运输,H+的分泌和PM H+-ATPase活性。结果显示,与野生型相比,过表达株系的这些参数变大,而敲除株系中的这些测量参数降低。外源ABA处理后,敲除株系的上述参数恢复到野生型的水平。FLU的处理显著抑制了三种基因型株系的上述分析参数。与野生型相比,对过表达株系根的抑制作用最小,对敲除株系的根的抑制作用最大。另外,RT-q PCR分析发现,杨树根中主要参与生长素运输的关键基因PIN2/3/4在过表达植株的根中的表达水平显著提高。这些结果说明,PdNF-YB21可以调控ABA的生物合成进而影响生长素在根中的运输,最终调控根系的生长。综上所述,本研究得到了一个杨树根特异性表达的转录因子PdNF-YB21。在杨树体内PdNF-YB21能与PdFUS3形成复合体,激活ABA合成途径关键酶基因PdNCED3的表达,从而提高干旱环境中根中ABA的含量,进而促进根中生长素的运输,增强了根的生长和杨树的耐旱能力。本文揭示了PdNF-YB21调控根的生长和干旱耐力的分子机制,为杨树根介导的干旱耐力机制提供了新的理论支撑和分子证据。本论文为培育抗旱杨树新品种和干旱地区杨树人工林的发展奠定了基础。