由于经济的快速发展,对木材的需求量随之增大,但是可供采伐的人工林面积逐年减少,因此开展木材质量和产量调控机制相关研究,对保障满足人民生活和工业发展日益增长木材需求量,保障经济建设的高速发展具有重要意义。木材形成受到自身遗传和外界环境因素的共同调控。光照和氮素是影响树木生长和木材形成的两个重要的环境因素。目前,木材形成响应光照和氮素变化的研究主要集中在光照或氮素等单因素上,而对两者之间的互作效应研究甚少。已有研究多集中在光照或氮素导致的表型变化,而树木响应光照或/和氮素的生理和分子调控机制尚不清楚。因此,本研究以84K杨(Populus alba×P.glandulosa)为研究对象,进行光照和氮素处理,分析了氨基酸、可溶性糖以及植物激素含量等生理指标;同时,还分析了参与植物激素信号传导以及与次生细胞壁合成相关等基因的转录表达水平,得到了以下主要结果:(1)与对照光照相比,强光照会促进84K杨的高生长和径向生长,会增加叶片的净光合速率和体内的可溶性糖含量。与正常氮素相比,低氮处理促进了84K杨根系的生长,但抑制了高生长和径向生长,降低氮代谢相关酶的活性,降低植株对氮素的吸收和积累;高氮处理则抑制84K杨根系的生长,增加了叶片的净光合速率,增强了氮代谢相关酶的活性,促进了植株对氮素的吸收和积累。(2)与对照光照相比,强光照降低了84K杨木材中导管单元的内腔直径和导管单元的长度以及纤维细胞壁的厚度;同时,强光照会增加木材细胞壁中组成半纤维素的甘露糖、葡萄糖以及半乳糖的含量,降低鼠李糖和半乳糖醛酸的含量。与正常氮素相比,低氮处理导致次生细胞壁的厚度以及纤维的长度显著增加,导管单元的内腔直径以及纤维细胞的直径显著减低;高氮供给则会导致导管单元的内腔直径以及纤维细胞的直径显著增加,次生细胞壁的厚度以及纤维的长度显著降低。与正常氮素相比,低氮处理导致木质素的含量有降低趋势,组成半纤维的甘露糖、葡萄糖以及阿拉伯糖含量显著增加;高氮供给导致木质素的含量有增加的趋势,组成半纤维的甘露糖和葡萄糖的含量显著降低。(3)与对照相比,强光照抑制了参与植物激素、糖基转移酶以及细胞壁形成相关基因的转录表达。强光照导致木材中植物激素ABA和IAA等含量显著降低,可能与强光照诱导木材中参与ABA和IAA等植物激素合成相关基因ABA1和CCD7等的转录下调表达有关。强光照导致84K杨木材细胞壁的厚度降低,可能与细胞壁形成有关基因FLA12、XTHs、AZF2、4CEL1等的转录下调表达有关。与正常氮素相比,低氮导致次生细胞壁加厚,可能与木材形成相关基因MYB3、UGT74F1和UGT84A1等的转录上调有关;高氮导致木材中木质素含量增加,可能与LAC2和OMT1等相关基因的转录上调有关。上述结果表明,强光照会促进植物的高生长和次生生长,但会降低纤维的长度以及细胞壁的厚度;高氮供给会促进植物的高生长和次生生长,但是会降低纤维的长度以及细胞壁的厚度,低氮处理则会抑制植物高生长和次生生长,促进纤维的伸长生长和细胞壁的加厚;杨树木材形成受到植物激素和自身基因的调控,可能与相关基因在高光照及不同氮素条件下的转录表达水平有关。在生产实践中,在保证木材材性的前提下,可以通过在一定范围内,适当增加光照强度和氮肥供给水平来促进杨树生长发育并提高木材产量。