黄梁木(Neolamarckia cadamba(Roxb.)Bosser)是我国热带亚热带地区速生经济树种,有多种经济价值。本研究借助转录组测序研究了黄梁木不同部位木质部基因表达差异,同时利用生物信息学手段对潜在参与次生生长的基因进行了预测分析,另外通过转基因技术对木质素合成基因NcCSE(N.cadamba Caffeoyl Shikimate Esterase)进行了功能验证。并开发了一种构建基因共表达网络的方法,可用于预测参与某个生物学过程相关的新基因,为数据挖掘和高效利用提供了方法。主要研究结果如下:1、对一年生黄梁木茎的上中下三个部位和黄梁木茎、叶、根、形成层、幼苗的混池分别进行转录组测序。经过拼接,总共获得65147条Unigene,对上中下三个部位木质部的样品进行基因表达差异分析后,发现了10736条差异基因;对这些差异表达基因进行GO功能富集显著性分析,差异基因在苯丙氨酸代谢过程(phenylpropanoid metabolic process)、木质素代谢过程(lignin metabolic process)、苯丙氨酸生物合成过程(phenylpropanoid biosynthetic process)、多聚糖生物合成过程(polysaccharide biosynthetic process)、糖类生物合成过程(carbohydrate biosynthetic process)、纤维素代谢过程(cellulose metabolic process)和β-葡聚糖代谢过程(beta-glucanmetabolic process)等与次生生长相关的代谢过程中显著富集。2、在设置e-value阈值参数为1e-10时,使用blastx将测序获得的差异基因与拟南芥基因进行比对,将黄梁木差异表达的Unigene ID替换为拟南芥基因ID,然后利用拟南芥GEO数据库的表达数据构建差异基因表达矩阵,并分别使用了SCCM和Triple link以及WGCNA两种方法进行网络构建和分解聚类。Triple link分解的第一个聚类cluster1中的55个基因中有31个为已知和次生生长相关的基因;WGCNA聚类获得的Brown模块包含338个基因,注释信息显示多数基因属于与次生生长相关的通路。根据这338个基因的共表达关系进行可视化分析获得的20个枢纽基因中有13个枢纽基因是已知参与次生生长的基因,因此推测cluster1中的其它24个基因以及Brown模块中的其它7个枢纽基因也以某种形式参与次生生长。3、根据转录组差异表达基因共表达分析的结果,选择黄梁木NcCSE和NcHCT基因交叉互补拟南芥cse突变体和并在野生型拟南芥中超表达发现,NcCSE互补cse突变体能使突变体表型得到恢复,NcHCT互补cse突变体仅能使表型部分恢复,证明NcCSE具有和拟南芥AtCSE相似的功能来参与木质素合成过程,NcHCT部分互补cse突变体结果也同时说明NcHCT和NcCSE在木质素合成过程部分共享一个催化反应,但是NcHCT催化效率低于NcCSE。4、根据从公共数据库搜集的拟南芥表达数据,基于已知基因,对木质纤维素生物合成相关的其它潜在基因进行了预测,预测的结果中约有50%的基因有文献证明参与木质纤维素的生物合成或者调控,另外约50%是潜在的合成或者调控该过程的基因。