杨属（PopulusL.）属杨柳科（Salicacae），是一个具有重大生态和经济价值的属，是我国北方主要的用材林树种。由于杨属物种形态变异大，杂交物种形成事件频发，缺乏适宜的遗传标记，导致杨属植物的系统发育关系一直没有得到很好解决。本项目基于毛果杨和钻天柳的基因组信息，在开发出适合杨柳科植物研究的单拷贝标记（nrDNA）和叶绿体（cpDNA）标记基础上，通过全球杨属植物居群样本采样，对杨属植物的系统发育关系进行了重建，在揭示杨属植物的起源、进化和多样化形成机制，杂交物种形成方式等方面取得了重要进展。主要科学发现有如下5个方面：

1.重建杨属系统发育关系。按照FAO（1965）分类，杨属依据形态特征被划分为五大派，即胡杨派（TurangaBge）、白杨派(LeuceDuby)、黑杨派(AigeirosDuby)、青杨派(TacamahacaSpach)和大叶杨派(LeucoidesSpach)，但五大派的分类一直存在争议，因此重建杨属系统发育关系一直是进化生物学研究的热点科学问题之一。联合使用核基因和叶绿体遗传标记，重建了杨属系统发育厘清了杨属派间及派内物种情缘关系；解析了一系列地质历史事件在杨属系统进化过程中所起的作用。

2.发现白令陆桥的断裂和青藏高原隆升是导致北半球3个山杨异域物种形成的根本原因。发现中国山杨第四纪避难所在我国东北地区，中更新世降温转移事件（Themid-Pleistocene transition (MPT) 0.7-0.9Mya )直接触发了东北居群向南扩散、迁移和分化。

3.发现胡杨在渐新世晚期最先从现代杨属中分化出来，然后从中亚向北非散布，大约在晚中新世分歧形成胡杨和肯尼亚胡杨，灰胡杨大约在3.68Mya从中亚胡杨分化出来；发现早更新世（2.1Mya）天山的隆起是导致南北疆胡杨居群基因流断裂和遗传分化的主要原因。

4.初步解析了15个杨属物种的系统进化关系。分子证据表明新疆杨是银白杨的一个变种；发现苦杨是由东北大青杨长距离散布形成；发现天山密叶杨和帕米尔杨共享祖先cpDNA，是由天山和帕米尔高原的隆升隔离分化形成；发现响叶杨和银白杨共享最近祖先cpDNA，暗示是由青藏高原和秦岭山脉的隆升隔离分化形成；发现欧洲黑杨、甘青杨和青杨3个物种与银白杨共享祖先cpDNA，而核基因组分则完全不同于银白杨，表明3个物种是古老的天然杂种，推测可能是美洲黑杨跨大西洋的花粉基因流渐渗的结果；发现小叶杨、大叶杨和阿富汗杨与白杨派支系共享祖先cpDNA，推测这3个物种与欧洲黑杨、甘青杨、青杨一起共享了美洲黑杨跨大西洋的花粉基因流渐渗事件；发现东北大青杨、甜杨、香杨共享祖先cpDNA，生态位趋异是同域3个物种形成的基本机制。

5.揭示了毛白杨、河北杨、银灰杨和额河杨4个杂交物种形成的遗传机制。（1）发现毛白杨和河北杨分别起源于0.59Mya和1.37Mya的一次天然杂交事件；毛白杨起源方式为响叶杨作为母本，银白杨为父本，通过天然杂交产生了今天广泛栽培的毛白杨；河北杨起源方式为中国山杨作为母本，银白杨为父本，通过天然杂交产生。（2）发现银灰杨起源于银白杨和欧洲山杨双向对称杂交产生，而额河杨杂种则起源于欧洲黑杨作为母本，苦杨为父本单向不对称杂交产生。

本项目较为系统的揭示了整个杨属植物的起源和多样化形成机制，对理解植物起源、进化与全球气候变化关系、地质历史事件与物种异域形成的关系、杂交物种起源的遗传机制等具有重要的科学价值。研究项目共发表杨属植物起源、进化和多样性方面的论文30余篇，其中SCI论文16篇，出版《新疆杨属植物研究》专著1部。6篇代表性论文他引66次，对推动全球杨属植物的研究产生了重要的影响。