糖类物质在植物的生命活动中具有非常重要的作用,它不仅作为能量物质为植物的生长发育提供能量,而且通过一些代谢途径为蛋白质、核酸、脂类的合成提供中间产物。此外,糖也被作为一种信号分子,参与植物的生理调控。植物己糖激酶HXK（Hexokinase）是一类多功能蛋白,不仅可以磷酸化己糖,而且可以作为糖信号传感器。当内部糖水平上升的时候,植物HXK可以抑制一些光合相关基因的表达,并且可以对细胞的代谢和一些糖相关的通路进行调控。目前的研究表明,植物己糖激酶对于植物生长发育具有重要的调控作用,但是,杨树的己糖激酶的功能知之甚少。本论文以杨树为研究材料,对己糖激酶基因家族进行了系统性分析,并且对HXK1的基因功能进行了研究。对毛果杨（Populus trichocarpa）的己糖激酶基因家族（六个己糖激酶基因,Ptr HXKs）的分析包括一些基本的特性:序列特征、表达模式、蛋白定位和激酶活性。其次,通过杨树转基因技术、基因功能补救检测技术、转录组分析技术、以及酵母双杂交技术,对84K（Populus alba×Populus glandulosa）杨树PagHXK1基因调控植物生长的功能进行了研究。主要结果有如下几个:（1）毛果杨己糖激酶基因家族的蛋白序列特征分析结果显示,杨树己糖激酶分为两大类型:Type A（Ptr HXK3）类型和Type B（Ptr HXK1-2、Ptr HKL1-3）类型。启动子顺式元件分析结果显示,杨树己糖激酶可能参与到一些胁迫、激素和光照等响应过程中。（2）体外克隆毛果杨己糖激酶基因家族的六个基因,构建杨树HXK-GFP融合蛋白表达载体并进行烟草瞬时转化实验,荧光观察结果表明,Ptr HXK1-2、Ptr HKL1-3定位于线粒体,Ptr HXK3定位于叶绿体。（3）构建全长和截短的杨树己糖激酶（去掉跨膜域或者信号肽）的酵母表达载体并转化酵母突变体YSH7.4-3C。转化后酵母表型分析结果表明,Ptr HXK1-3蛋白比Ptr HKL1-3蛋白具有更强的激酶活性,并且跨膜域或者信号肽结构域对Ptr HXK1-3激酶活性影响较小,然而对Ptr HKL1-3蛋白的激酶活性影响较大。同时,利用葡萄糖和果糖作为底物,在体外检测毛果杨己糖激酶其对不同底物的亲和力。结果显示,相对于果糖,毛果杨己糖激酶蛋白对葡萄糖的亲和力更高,其中,Ptr HXK1-3对葡萄糖的亲和力要优于Ptr HKL1-3蛋白。而当以果糖作为底物时,Ptr HXK3蛋白对果糖的亲和力最低。（4）毛果杨己糖激酶基因家族的组织表达模式分析结果显示,Ptr HXK1、Ptr HKL1、Ptr HKL2和Ptr HKL3在叶片中的表达量较高,Ptr HXK3在根中的表达量较高,Ptr HXK2在未成熟木质部中的表达量较高。其中,Ptr HKL2和Ptr HKL3基因的表达模式很相似。另外,杨树愈伤分化不同阶段己糖激酶表达水平检测结果显示,在愈伤分化过程中,杨树己糖激酶基因家族的表达量和酶活性都有一定程度的上升,其中Ptr HKL2的表达量变化最为显著,表明杨树己糖激酶可能参与愈伤的分化调节。（5）在84K杨树中,克隆与拟南芥At HXK1基因同源的基因PagHXK1,构建过表达载体并转化84K杨树,表型分析结果显示过表达PagHXK1基因可以抑制杨树的生长,并且降低净光合速率和气孔导度,负向调控光合作用相关基因的表达。对转基因植株和野生型植株进行转录组学分析,差异基因GO（Gene Ontology）和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）功能富集分析分别显示,36个和51个差异基因富集在光合作用通路。（6）构建35S:PagHXK1和失去己糖激酶活性的35S:PagHXK1-G104D的过表达载体,并转化拟南芥gin2-1（glucose insensitive 2）突变体。结果显示,在6%的葡萄糖处理下,过表达PagHXK1和PagHXK1-G104D可以补救gin2-1突变体对葡萄糖不敏感的表型,并且在高光照条件下（糖积累增加）,转基因株系可以回补其生长弱小的表型,说明PagHXK1基因与拟南芥GIN2/HXK1基因有着相似的功能。（7）以84K杨树为材料构建膜体系酵母双杂交文库,以PagHXK1蛋白为诱饵蛋白,筛选互作蛋白。共筛选到48个候选蛋白,其中有19个与光合作用调控相关。同时,将PagHXK1蛋白与Pag OEE2（oxygen-evolving enhancer protein 2）蛋白的相互作用进行验证,结果表明在酵母系统中两者确存在相互作用,意味着PagHXK1与植物光合作用调控相关。综上所述,本研究对毛果杨己糖激酶基因家族进行了系统分析,并且对PagHXK1基因调控杨树生长的功能进行了研究。本文的研究为杨树HXK基因功能深入分析奠定基础,并有望促进植物HXK基因功能的进一步研究。