木材是世界上最丰富的可再生资源之一,是天然环保和低能耗材料。在人类文明史上木材发挥了重要作用,长期以来被用作建筑、制浆造纸和生物燃料的原料。木材的形成是一个复杂的发育过程,是树木维管形成层细胞分裂分化产生的次生木质部不断沉积、累加的结果。杨树的次生木质部主要包括纤维细胞和导管细胞等,这些木材细胞的类型、比例和结构共同决定了木材的品质和特性。木材形成由转录因子（TF）介导的转录调节网络（TRN）控制,涉及TF-DNA互作和TF-TF（蛋白质-蛋白质）互作共同决定的稳态调控。目前,人们对于木材形成转录调控的TF-DNA互作了解比较深入。然而,对于TF-TF互作在木材形成中的功能及作用机制仍知之甚少。PtrMYB074是木材形成转录调控网络中的关键节点基因,并且是毛果杨（Populus trichocarpa）木本双子叶植物所特异的转录因子。因此我们以PtrMYB074为研究对象,开展TF-TF相互作用在木材形成中的调控机制研究。通过对杨树不同组织（根、茎、叶、顶芽）的转录组数据进行分析,鉴定出996个木质部高丰度表达的转录因子,并成功克隆出221个TF,构成了木质部高丰度表达的转录因子文库。利用酵母双杂交技术（Y2H）,分析221个TF与木材形成转录调节网络中核心因子PtrMYB074的互作关系,发现54个转录因子与PtrMYB074相互作用。并且在杨树木质部原生质体中,利用双分子荧光互补实验（Bi FC）进一步证明它们能够在杨树体内互作。在此基础上,对54个互作蛋白中在木质部表达量高且表达模式特异的转录因子PtrWRKY19与PtrMYB074如何相互作用协同调控木材形成的分子机制进行了深入研究。首先,利用农杆菌介导的毛果杨遗传转化方法创制PtrMYB074和PtrWRKY19的过表达植株,表型分析发现,过量表达PtrMYB074和PtrWRKY19基因导致植株生长缓慢,木质化程度提高,总木质素和G型木质素含量增加,木质部导管细胞数量增加且孔径减小。然后,通过染色质免疫共沉淀结合高通量测序（Ch IP-seq）分析,一共发现15个PtrMYB074与PtrWRKY19共同调控木材形成相关的靶基因,其中PtrbHLH186是这些靶基因中在木质部高丰度表达的转录因子基因。其次,利用染色质免疫共沉淀及凝胶电泳迁移实验（EMSA）分析,证实单独的PtrWRKY19可以结合PtrbHLH186启动子上,而单独的PtrMYB074不能与PtrbHLH186启动子结合,但是PtrMYB074可以与PtrWRKY19相互作用形成异源二聚体,通过PtrWRKY19与PtrbHLH186基因启动子上W-box的结合,将PtrMYB074招募到PtrbHLH186启动子上。另外,利用杨树木质部原生质体瞬时表达系统和CRISPR-Cas9介导的杨树突变体创制系统证实PtrMYB074与PtrWRKY19复合物是PtrbHLH186表达的必要条件。为了进一步对PtrbHLH186转录因子基因的功能进行解析,利用农杆菌介导的毛果杨遗传转化方法创制了PtrbHLH186过量表达转基因植株。遗传分析发现,在杨树中过量表达PtrbHLH186基因,导致转基因植株生长延缓,木质部中导管细胞的孔径减小而数量增多,木质化程度提高,总木质素及G型木质素单体含量增加,多糖含量降低,并且转基因植株的耐旱性显著增强。综合分析以上结果,本研究发现“PtrMYB074-PtrWRKY19-PtrbHLH186”分子模块通过TF-TF互作和TF-DNA互作协同调控杨树次生木质部发育,改变导管细胞的结构和数量以及木材组分,使杨树次生生长适应干旱环境,为利用分子育种技术进行林木材性和抗性的遗传改良提供了新线索。