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油菜素甾醇(BRs)作为第六大植物激素，在植物生长、发育、繁殖以及响应各种生物和非生物胁迫等方面起重要作用。拟南芥AtCYP85A2是一种双功能细胞色素P450单加氧酶，催化BRs合成最后一步、限速反应:即将6-脱氧油菜素甾酮（6-deoxoCS）连续催化为两种具有生物活性的BRs:油菜素甾酮(CS)和油菜素内酯(BL)。通过序列比对分析，我们在杨树基因组中发现了三个与拟南芥AtCYP85A2和番茄LeCYP85A1的同源基因，分别命名为PtCYP85A1，PtCYP85A3和PtCYP85A4。我们选择与AtCYP85A2和LeCYP85A1同源性最高的PtCYP85A3进行深入研究其在杨树木质发育和应拉木形成中的生物学功能。 PtCYP85A3主要在杨树的幼嫩组织中表达，定位在内质网中并且可以互补LeCYP85A1突变体LA2838的表型，表明该基因具有BRs合成的生物学功能。然后我们将该基因的35S启动子驱动的过表达载体分别导入小番茄Micro-Tom和杨树栽培品种山新杨中。结果表明过表达PtCYP85A3可以明显提高转基因植物的生长速度和生物量:转基因番茄的株高、地上鲜重和果实产量与对照相比分别增加了50％、56％和43％;转基因杨树中的CS含量明显提高，并且转基因杨树的株高、茎鲜重和叶片大小都明显增加，更重要的是这些转基因杨树在多年大田生长中也有稳定的明显的速生表型。有趣的是，过表达PtCYP85A3可以明显促进转基因杨树的木质发育:转基因杨树茎都明显增粗，主要是由于木质发育增强、木质部面积增加引起的;同时木质部中的细胞壁物质也明显增多，但是不影响次生细胞壁的增厚，表现为次生壁厚度及其中的纤维素和木质素的组分没有明显的变化，表明PtCYP85A3主要在木质部的分化中起重要作用。 另外，我们还发现PtCYP85A3在应拉木木质部(tension wood-xylem，TW-X)中特异性高表达;并且CS含量在TW-X中的含量也明显比对应木木质部(oppositewood-xylem，OW-X)中的高;同时BRs信号途径中关键正调控转录因子BZR1(BRASSINAZOLE RESISTANT1)也明显在TW-X中富集，这些结果表明BRs可能在应拉木的形成中起重要作用。我们将过表达PtCYP85A3的转基因杨树进行倾斜以诱导应拉木形成时发现:转基因杨树应拉木木质部和对应木木质部的面积比没有明显的增加，但是应拉木纤维细胞中的胶质层(gelatinous layer，G-layer)厚度显著增加，并且TW-X中的纤维素含量显著增加，PtCesAs和PtFLAs基因的表达量显著增加。我们发现一类次生细胞壁合成相关的纤维素合酶（cellulose synthase，CesA）基因PtCesA4/7/8/12/14/17/18和一个木质发育相关的MYB转录因子基因PtMYB128都在杨树TW-X中特异性高表达;而且这些基因和应拉木相关的类成束阿拉伯半乳糖蛋白(fasciclin-like arabinogalactan proteins，FLAs)基因PtFLAs都受外源2，4-表油菜素内酯(eBL)的诱导和BRs合成抑制剂芸苔素唑(BrZ)的抑制。此外，转基因杨树应拉木木质部中BZR1蛋白含量明显增加，同时大部分和应拉木相关的PtCesAs和PtFLAs的表达都明显上调。这些结果表明:当杨树在重力或外力下发生倾斜后，可以刺激BRs在倾斜茎上部的合成增强，并诱导BZR1的表达，使BRs信号增强，从而调控下游MYB转录因子来诱导与应拉木形成相关基因PtCesAs和PtFLAs的表达以促进G-layer的形成。 我们研究表明:PtCYP85A3是一个具有生物学功能的杨树BRs合成的关键基因，其主要催化合成CS;过表达该基因可以明显提高转基因植物的生长速度和生物量;该基因主要在木质部分化中起作用从而明显促进转基因杨树木质部的发育。同时，BRs也是一个调控杨树应拉木纤维细胞壁中G-layer形成的重要激素。本研究不仅有助于理解BRs在杨树木质发育及应拉木形成的生物学功能，并为通过植物激素的基因工程来改良林木木材产量及生长速度提供理论基础，同时也为我们进一步揭示BRs调控杨树木质部发育及应拉木形成的分子机理奠定研究基础。