氮素是限制植物生长和产量的重要环境影响因素之一,供应不足会对植物生长发育造成不利影响。γ-氨基丁酸（GABA）是一种四碳非蛋白质组成氨基酸,在动物中是一种重要的抑制性神经递质;在植物中被认为处于碳氮代谢关键位置,参与调控生长与多种逆境响应。然而,GABA在低氮下的作用研究还很少,其机制也尚不清晰。因此,本研究以模式植物杨树（Populus alba×Populus.glandulosa“84K”）为研究材料,利用生物信息学、形态解剖、生理生化与分子生物学等手段,探究杨树GABA支路基因家族特征及GABA对低氮下杨树生长与适应的调控作用。主要结果如下:1、杨树全基因组中GABA支路有三个基因家族:6个Pop GADs（Glutamate decarboxylase）,2个Pop GABA-Ts（GABA-Transaminase）,2个Pop SSADHs（Succinate semialdehyde dehydrogenase）。启动子分析显示,GAD和GABA-T两个家族主要含有光响应和抵御逆境相关的控制元件;定量表达分析显示,三个家族大部分成员在根中表达量高于茎和叶。结果暗示杨树GABA支路在其逆境响应与生长起重要作用。2、低氮条件明显抑制了杨树生长,外源GABA缓解了抑制。形态解剖方面,外源GABA显著促进株高、地径、茎节数、叶和茎生物量的增长,但木质部宽度显著降低,而纤维长度则显著增长。光合性能方面,外源GABA明显提高叶绿素含量,显著增强光合作用。抗氧化系统方面,外源GABA减少MDA（丙二醛）含量,并抑制了低氮诱导增加的POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）酶活性。结果表明,外源GABA能够促进低氮下杨树的生长,一方面可能是光合碳同化能力增强,另一方可能是减少合成抗氧化酶所需原料和能量的消耗,调控更多的碳氮流用于生长。3、低氮条件明显改变了杨树体内碳氮代谢,外源GABA显著降低了叶中淀粉含量,促进了茎中总可溶性糖及其组分果糖和蔗糖的积累,减少了木质素和半纤维素含量,提高了茎中苹果酸、柠檬酸和琥珀酸含量。外源GABA促进了NO3-在叶中积累及NR/Ni R（硝酸还原酶/亚硝酸还原酶）和GS（谷氨酰胺合成酶）酶活性,同时也诱导了茎中GS酶活性,但抑制了茎中NR/Ni R和GOGAT（谷氨酸合成酶）酶活性,并伴随着茎和叶中蛋白含量显著增加。转录研究显示,低氮条件影响碳氮相关基因的表达,而施加外源GABA则上调或下调相应基因表达水平。结果表明,低氮条件下外源GABA促进了叶部光合碳同化产物的固定以及向茎部运输,同时增强了叶部氮同化能力。综上所述,本研究首次系统地对杨树GABA支路三个基因家族特征进行了鉴定,启动子和基因表达分析暗示其在杨树逆境响应和生长中起重要作用;低氮条件下外源施加GABA研究结果表明,GABA可能主要通过影响杨树叶部碳、氮同化及相关代谢,并且调控碳氮流走向,促进其生长。研究结果将为土壤中氮供应不足条件下林木抗逆遗传改良与栽培提供参考。