La senescencia foliar es un proceso de desarrollo importante para los árboles de hoja caduca, durante el cual parte del nitrógeno de las hojas se remobiliza hacia las ramas, siendo así beneficioso para la conservación del nitrógeno. Sin embargo, el mecanismo regulador asociado sigue siendo en gran medida desconocido en los árboles de hoja caduca. En este estudio, se midieron la dinámica del nitrógeno y la actividad transcriptómica en hojas en senescencia durante la senescencia otoñal en el álamo híbrido. Se encontró que tanto las concentraciones de nitrógeno total (N) en las hojas como de compuestos amínicos disminuyeron desde la etapa de pre-senescencia (PRE) hasta la etapa de medio-senescencia (MS). Aunque la concentración total de N disminuyó aún más de MS a la etapa de late-senescencia (LS) y se estabilizó en la etapa de abscisión (ABS), la concentración de compuestos amínicos aumentó continuamente de MS a ABS, lo que sugiere que la translocación de compuestos amínicos no compensó la producción de compuestos amínicos en las hojas durante este período. El L-glutamato, L-glutamina y el ácido alfa-aminoadípico fueron los tres principales compuestos amínicos acumulados en las hojas senescentes. El perfilado de RNA-Seq identificó miles de genes diferencialmente expresados (DEGs) con asociación funcional a una transición metabólica hacia la disasimilación. Muchos genes que codifican enzimas del metabolismo de aminoácidos y transportadores de aminoácidos (AATs) fueron regulados al alza. La comparación de la tendencia de expresión con la dinámica del N en las hojas y el análisis filogenético identificaron varios que mostraron regulación a la baja de MS a LS y que supuestamente limitaron la remobilización de N en las hojas. Este estudio puede servir como una base primaria para esclarecer más a fondo los mecanismos moleculares de la remobilización de nitrógeno en las hojas senescentes de álamo.