欧美杨107杨（Populus×euramericana cv.’74/76’）（简称107杨）是杨属黑杨派中优良无性系品种,广泛栽种于华北和黄淮等区域,是河北省栽植面积最大的杨树品种。自1984年引入中国后,已无性繁殖推广30多年,107杨在各地生长及形态性状均表现出一定差异。作为单一基因型无性系品种,影响107杨形态差异的原因是什么,在长期的无性繁殖中是否出现表观遗传学变异?明确这些问题对于107杨的推广应用及经营管理具有重要意义。本研究从转录组和DNA甲基化着手,研究107杨表观遗传变异。将全国12个地区收集的1年生107杨苗木扦插于同一环境下,通过定期测定其生长和形态指标,从中挑选具有明显差异的4个地区的107杨叶片进行DNA甲基化和转录组测序,探究107杨基因组甲基化模式以及对基因表达调控的作用机制。同时研究了非生物和生物因素对107杨生长和材性的影响,从河北平原不同地区收集107杨成年树木,调查生长性状并测定木材的化学性质和物理力学性质,通过逐步回归方法研究环境因子对河北平原107杨人工林生长和木材性质的影响;通过高通量测序技术对107杨不同部位（心材、边材、根和根际）的细菌群落多样性进行了评估,以研究107杨材性、湿心材病等与107杨不同部位的细菌群落的关系。主要研究结果如下:（1）全国12个地区的107杨扦插后,1年生苗木的叶形指标和株高间差异未达到显著水平,地径、苗干颜色和叶片颜色表现出丰富的变异。12个株系中,陕西咸阳（XY）地径显著大于本课题组的组培苗（ZP）;XY的叶片颜色参数b*值最大,且显著大于河北满城（MC）和山东泰安（TA）。挑选出差异明显的4个株系,分别是MC、TA、XY和ZP。4个株系2年生苗木生长性状表现出明显变异,XY的株高和胸径始终显著大于TA,XY的株高在8和9月份显著大于MC,XY的胸径在7和8月份显著大于ZP。（2）利用转录组测序技术对MC、TA、ZP和XY叶片进行了转录组对比分析,ZP与XY 比较组中的差异表达基因数目最多,其次为MC和TA与XY。MC、TA和ZP与XY相比,上调表达基因的数目低于下调表达基因的数目。MC、TA和ZP与XY的差异表达基因主要富集到代谢途径和次生代谢物的生物合成通路中。XY与其它3个株系相比,代谢通路、次生代谢物的生物合成、淀粉和蔗糖代谢、丙酮酸代谢以及丙酸代谢等与生长发育密切相关的代谢通路显著表达;类胡萝卜素生物合成、类黄酮生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成代谢过程中多个关键调控基因的差异表达,影响了叶片的颜色。（3）利用亚硫酸氢盐测序技术对MC、TA、ZP和XY的叶片进行全基因组甲基化测序分析,107杨基因组以CG类型的甲基化为主,甲基化水平在33.46%～34.03%之间;其次为CHG类型,甲基化水平在17.03%～17.73%之间。大部分甲基化位点位于基因区和基因间区。大多数CG和CHG位点处于高甲基化状态;大多数CHH位点处于半甲基化或低甲基化状态,较为不稳定。在基因区域中,CG类型的甲基化水平在基因体区域最高,而CHG和CHH类型的甲基化水平在基因体区域较低;在转座子区域中,3种类型甲基化水平具有相似的趋势,甲基化水平在基因体区域最高。（4）在基因区域的上游2 kb区域中,XY的CHH类型的甲基化水平显著低于ZP;在转座子区域的基因体区及上、下游2kb区域中,XY的CHH类型的甲基化水平显著低于MC、TA和ZP。在CG和CHG类型的甲基化模式中,TA与ZP的差异甲基化区域数目最多,其次是MC和XY与ZP。在CHH类型的甲基化模式中,MC与XY的差异甲基化区域数目最多,其次是MC和TA与ZP。KEGG富集分析发现,在CG和CHG类型中,6个比较组中差异甲基化区域相关基因大多富集在次级代谢产物的生物合成、氨基酸生物合成、碳代谢、植物与病原体互作以及核糖体等代谢通路中;而在CHH类型中,6个比较组中几乎没有差异甲基化区域相关基因富集到代谢通路。（5）通过DNA甲基化与转录组关联分析发现,甲基化水平和甲基化类型对基因表达的影响取决于基因所在的位置。基因区域的DNA甲基化水平和基因表达水平的spearman相关性分析表明,只有一小部分基因体区的甲基化水平与其表达水平具有较高的正相关性。在CG和CHH类型中,MC、TA和ZP与XY的差异甲基化区域相关基因与差异表达基因的共有基因主要参与107杨生长发育过程;在CHH类型中,MC、TA和ZP与XY的差异甲基化区域相关基因与差异表达基因的共有基因均没有富集通路。（6）来自河北平原的25株107杨在生长和木材性质间存在丰富的变异。107杨单株树高年平均生长量、胸径年平均生长量、单株材积年平均生长量的变异系数分别为14.47%、10.57%和22.40%。心材纤维素、半纤维素和木质素含量的变异系数分别为4.28%、10.71%和11.12%;边材纤维素、半纤维素和木质素含量的变异系数分别为3.24%、8.64%和8.32%。心材冷水抽提物、热水抽提物和1%NaOH抽提物含量的变异系数分别为21.64%、30.20%和10.57%;边材冷水抽提物、热水抽提物和1%NaOH抽提物含量的变异系数分别为27.51%、22.35%和7.79%。心材的差异干缩属于1级,边材的差异干缩属于2级。心材和边材的气干密度均属于2级。心材和边材的抗弯强度和抗弯弹性模量均属于2级。心材和边材的顺纹抗压强度均属于3级。年平均相对湿度、年平均日照时数、土壤pH和土壤全K含量是影响107杨生长指标的主要环境因子。土壤速效P和全P是影响107杨心材化学性质的主要环境因子。土壤速效P和碱解N是影响107杨边材化学性质的主要环境因子。土壤pH、全K和年平均地温是影响107杨心材物理力学性质的主要环境因子。土壤有机质、pH和年平均降水量是影响107杨边材物理力学性质的主要环境因子。（7）河北平原北部、中部和南部地区的107杨心材细菌群落多样性存在差异,边材、根、和根际间的细菌群落多样性没有显著差异。影响107杨根际细菌群落结构的主要环境因子是年平均地温。影响107杨内生细菌群落结构的主要环境因素是土壤pH、全N、有效K、气温和日照时数。107杨的心材、边材、根和根际为细菌群落提供了不同的生态位。相对来说,根际细菌与根内生细菌的群落结构最为相似,与边材内生细菌群落结构相似度最低。（8）100个107杨样本的16S rDNA高通量测序共得到16283473条高质量reads,聚类后的OTU数目为6592,归属于41门和917属。心材样品的优势菌门为拟杆菌门（35.63%）、厚壁菌门（27.38%）和变形菌门（11.55%）;边材样品的优势菌门为蓝细菌门（80.03%）、变形菌门（15.56%）和拟杆菌门（1.40%）;根样品的优势菌门为变形菌门（51.20%）、蓝细菌门（19.89%）和放线菌门（8.65%）;根际样本的优势菌门为变形菌门（34.73%）、放线菌门（16.19%）和酸杆菌门（13.37%）。（9）与正常树木的心材相比,107杨湿心材木材颜色偏红褐色。湿心材病降低了 107杨木材质量。湿心材树（WW）的心材内生细菌的多样性指数（Shannon和Simpaon指数）显著低于正常树木（NW）的心材（p＜0.05）,并且两者之间的群落结构差异显著。而WW和NW的边材、根和根际细菌间的α多样性指数和群落结构均无显著差异（p＞0.05）。产乙酸嗜蛋白菌属（29.01%）、放线菌属（3.70%）和甲烷杆菌属（3.08%）是WW-H的优势菌属。产乙酸嗜蛋白菌属（10.91%）、单胞菌属（9.10%）和拟杆菌属（4.05%）是NW-H的优势属。WW的心材中产乙酸嗜蛋白菌属、放线纤丝菌属和甲烷杆菌属的相对丰度显著高于NW的心材,并且与湿心材率显著正相关,推测这三种菌可能是引起杨树湿心材病的主要致病菌。与WW的心材内生细菌群落相比,NW的心材内生细菌群落具有更加复杂的网络,表明107杨心材内生细菌群落的紊乱导致了湿心材病的发生。