大麦表皮蜡质组分及晶体结构的差异性分析

为了解不同大麦品种(系)表皮蜡质组分及结构的差异，以7个大麦品种(系)开花期的倒二叶、穗下节及穗为材料，利用GC-MS和S-4800场发射扫描电子显微镜测定不同器官表皮蜡质组分，观察其晶体结构。结果表明，大麦不同器官表皮蜡质均是由烷烃、初级醇、醛、脂肪酸、二酮等20种物质组成，不同品种及不同器官表皮蜡质组分种类无明显差异，但组分含量差异显著；同一品种(系),表面有白霜覆盖器官蜡质总量明显高于无白霜覆盖器官。穗下节表皮蜡质及穗部白霜型品种(系)表皮蜡质的二酮含量最高，穗部无白霜品种(系)(QS、FR、SYR01)表皮蜡质以烷烃和初级醇为主，二酮含量显著低于白霜型品种；叶片表皮蜡质则以初级醇为主，含量明显高于其他组分，且品种(系)间差异显著。电镜观察结果表明，参试品种(系)倒二叶近轴面和远轴面表皮蜡质晶体均呈片状结构；穗下节表皮蜡质晶体结构均呈棒状，SYR01穗下节蜡质晶体附着密度远小于其余6个穗下节有白霜覆盖品种(系)。白霜型大麦品种(系)穗部表皮蜡质完全为棒状，非白霜型品种(系)穗部表面仅有少量片状蜡质晶体或无蜡质晶体附着。     

小麦不同器官表皮蜡质的组分及晶体结构分析

为分析小麦不同器官表皮蜡质组分和晶体结构的差异,以表皮蜡质为绿色表型的小麦品种泰山4447和白霜状表型的济麦6097为供试材料,在抽穗期分别提取穗部、叶鞘、穗下茎、旗叶、倒二叶、倒三叶和倒四叶七个不同器官的表皮蜡质,利用气相-质谱联用（GC-MS）和气相色谱（GC-FID）对各器官表皮蜡质组分进行定性和定量分析,使用场发式扫描电子显微镜观察各器官表皮蜡质的晶体结构,并对小麦旗叶进行失水率检测。结果表明,两小麦品种各器官表皮蜡质的成分主要包含初级醇、二酮、烷烃、脂肪醛、脂肪酸、酯等脂肪族化合物。泰山4447和济麦6097的穗下茎、叶鞘和颖壳表皮蜡质中二酮的含量显著高于旗叶、倒二叶、倒三叶和倒四叶,济麦6097的旗叶、穗下茎、叶鞘和颖壳表皮蜡质中二酮的含量显著高于泰山4447各器官。扫描电镜观察表明,两个小麦品种的旗叶近轴面、倒二叶、倒三叶和倒四叶的蜡质晶体为片状结构,旗叶远轴面、穗下茎和叶鞘上的蜡质晶体呈管状结构,泰山4447的颖壳表皮蜡质中管状晶体和片状晶体共存,而济麦6097的颖壳表皮蜡质中晶体结构则完全为管状。泰山4447的旗叶水分非气孔性散失速率高于济麦6097。     

小麦叶片表皮蜡质成分及含量分析

为了解小麦叶片表皮蜡质晶体结构及成分,以具有白霜状表型的小麦品系310为材料,在抽穗期选取小麦倒二叶,用扫描电镜观察叶片蜡质晶体结构,并采用气相色谱/质谱(GC-MS)分析其蜡质组分,以峰面积为指标,定量计算各蜡质组分的含量。结果表明,小麦叶片上表皮的蜡质晶体呈现致密的片状结构,下表皮呈现管状结构。抽穗期叶片的蜡质总含量为9.204±0.650μg·cm-2。其中,脂肪醇含量最高,为3.690±0.485μg·cm-2,占蜡质总量的40.37%;烷烃次之,含量为3.040±0.678μg·cm-2,占蜡质总量的32.88%;醛、酸、二酮分别为0.524±0.032μg·cm-2、0.469±0.040μg·cm-2、0.951±0.064μg·cm-2,分别占蜡质总量的5.65%、5.18%和7.12%;未鉴定出的成分为0.815±0.140μg·cm-2,占蜡质总量的8.79%。在叶片表皮蜡质总化合物中,C28醇分布最多,占化合物总量的32.16%;其次为C29烷烃,占化合物总量的18.72%。     

大麦表皮蜡质的组分及晶体结构分析

为了解大麦不同生长发育时期各器官蜡质的组成及其晶体结构,以大麦品种Morex 为材料,利用气相色谱（GC）技术对其叶片、穗下茎和叶鞘三个器官的表皮蜡质成分进行了分析,并对其蜡质晶体结构进行扫描电镜观察。结果表明,从大麦品种Morex 表皮蜡质中鉴定出烷烃、初级醇、醛、脂肪酸和二酮等20种主要化合物成分,且蜡质碳链长度的分布范围主要为C₂₂~C₃₃。大麦叶片中初级醇含量最高,以C₂₆ 醇为主,其次是烷烃、醛和二酮,脂肪酸最少。大麦孕穗和扬花期,不同器官间蜡质总含量有显著差异,叶鞘最高,穗下茎最少。二酮在不同器官中都存在,其中,叶鞘和穗下茎中β-二酮的含量最高。扫描电镜观察表明,叶片表皮蜡质晶体结构均为片状,而叶鞘和穗下茎表皮晶体蜡质结构均为棒状。     

二穗短柄草表皮蜡质组成分析及蜡质显微结构观察

为了解二穗短柄草各器官表皮蜡质组成及其晶体结构,利用气相色谱(GC)技术对二穗短柄草穗下茎、叶、穗和旗叶鞘的表皮蜡质成分进行了分析,并对其表皮蜡质晶体结构进行扫描电镜观察。结果表明,从二穗短柄草表皮蜡质中鉴定出18种化合物成分,主要为初级醇、烷烃、醛和脂肪酸。其中,初级脂肪醇、脂肪醛和烷烃是其蜡质的主要成分,约占总蜡质含量的96%。不同器官的蜡质成分比较相似,均以初级脂肪醇的含量最高,其次是脂肪醛、烷烃和脂肪酸。不同器官间蜡质总含量有显著差异,其中穗和旗叶的蜡质含量比较高,分别为13.6和9.8μg·cm-2,而倒三叶和旗叶叶鞘最低,分别为4.9和4.7μg·cm-2。蜡质成分碳链长度的分布范围主要为C22~C32,其中以C26分布最多。初级醇中C26醇的含量最高,分别占叶片、穗和叶鞘中醇含量的94.6%、95.7%、91.4%,占穗下茎中醇含量的76.5%。烷烃中以C29烷烃含量最高,大约占60%左右;其次是C31烷烃,含量在叶片蜡质中大约为30%,穗下茎中是34.2%。醛中C26醛含量最高,约占叶片、穗和叶鞘中醛含量的91.5%~94.6%,占穗下茎中醛含量的74.4%。脂肪酸中C20和C22脂肪酸的含量较高,C26和C28脂肪酸的含量比较低。经扫描电镜观察,各器官表面的蜡质晶体结构均为片状。     

3种不同抗蓟马水平的榕树叶片表面超微结构和蜡质成分及含量的比较

为判定叶片表面结构及蜡质是否会影响寄主植物的抗虫性，以3种不同抗蓟马水平的榕树叶片作试验材料，通过扫描电镜观察叶片表面的超微结构，利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）检测叶片表面的蜡质成分及含量，比较差异性。结果表明：3种榕树叶片的表面蜡质、表皮细胞、气孔器等微形态结构明显不同，高感品种蜡质平滑，表皮细胞山脉状突起细微，气孔密度和长度均较小；低感品种蜡质略显粗糙，表皮细胞山脉状突起略显丰富，气孔长度最长；高抗品种蜡质最为粗糙，表皮细胞山脉状突起纵横交错，气孔密度最大。3种榕树叶片的表面蜡质总量存在极显著差异，高感品种和低感品种的蜡质总量相对较高；每个品种的蜡质提取液可鉴定出21种已知化学结构的化合物，各类化合物相对含量随品种抗性的不同会有所变化，醇类占比随品种抗性水平的提高而提高，烃类相反，酸类、酯类和酮类则互有高低；各主要组分的离子峰面积随品种抗蓟马水平的高低而呈现大小排序变化，含量的变化均可影响榕树品种的抗蓟马水平。     

不同小麦品种(系)穗部表皮蜡质的成分及含量分析

为了比较分析不同小麦基因型穗部蜡质成分及其含量的差异,以17个小麦品种(系)为材料,利用GC-MS和GC-FID对其穗部蜡质的成分和含量进行定性和定量分析。结果表明,从小麦穗部蜡质中共分离鉴定出24种化合物,其中主要为二酮,其次为烷烃、脂肪醇,还有少量的脂肪酸和醛。不同小麦品种(系)穗部蜡质在成分上并无明显差别,但蜡质总量和各组分含量差异明显。16个表皮具有白霜状的小麦品种(系)穗部表皮蜡质总量远高于无白霜小麦品种(中国春),白霜状小麦品种(系)穗部蜡质中二酮约占81.03%,而中国春穗部蜡质中二酮和烷烃的比例相当,分别占总蜡质的38.36%和38.14%;β-二酮在所有小麦品种(系)的穗部蜡质中都存在,但β-二酮衍生物羟基β-二酮仅存在于有白霜的小麦品种(系)表皮蜡质中。     

PEG6000胁迫对大麦幼苗叶片表皮蜡质组分及其透性的影响

为了探究干旱胁迫条件下大麦幼苗叶片表皮蜡质组分和含量与品种保水能力的关系,采用PEG6000模拟干旱胁迫,研究干旱胁迫对大麦幼苗叶片表皮蜡质组分、含量及叶片表皮透性的影响。结果发现,胁迫6d后,大麦幼苗叶片的表皮蜡质总量和各组分含量均呈极显著增加。气相色谱-质谱联用分析表明,大麦幼苗叶片表皮蜡质的主要组分为醇类、酸类、醛类、酮类、烷烃类、酚类、酯类及一些未知物质,其中含量较多的组分为醇类和酸类,其次为醛类,且这三种蜡质组成成分的增加量也相对较多,说明在大麦幼苗叶片蜡质组分中,醇类、酸类和醛类物质的合成是大麦幼苗叶片表皮蜡质对干旱胁迫响应的关键。表皮蜡质的合成受植物体内水分状况的调控,尤其是蜡质组分中的醛类、酮类、醇类和酯类物质的合成受胁迫影响较大,是构成表皮蜡质应激反应的主要成分。蜡质含量高的品种的失水率相对较低,在逆境胁迫下可以保持相对较高的含水量,但除品种垦啤6号外,其他品种的叶绿素浸出率均增加,这可能是由不完整的表皮或蜡质组分中大量的醇类物质造成的。     

干旱胁迫对大麦叶片表皮蜡质含量及主要生理指标的影响

为了探究大麦对干旱胁迫的反应机制,采用裂区设计研究了干旱胁迫对不同大麦品种灌浆期旗叶和旗叶鞘表皮蜡质含量及主要生理指标的影响。结果表明,与正常水分处理相比,干旱胁迫可促进大麦表皮蜡质的合成;大麦不同品种间蜡质含量差异显著,抗旱品种的蜡质含量显著高于干旱敏感品种。在干旱胁迫下,大麦叶片相对含水量、叶绿素含量及气孔导度显著降低,且抗旱品种降低幅度较干旱敏感品种缓慢;蒸腾速率和胞间CO2浓度显著增加,且抗旱品种的增加幅度低于干旱敏感品种。品种因素对大麦叶片蜡质含量、净光合速率、气孔导度的影响较水分处理的影响大。大麦表皮蜡质含量与水分利用效率呈显著正相关,表明表皮蜡质对提高大麦抗旱性有一定积极意义。     

反射光谱法估计小麦叶片表皮蜡质含量的初步研究

为了探讨利用冠层反射光谱技术估计小麦叶片表皮蜡质含量的可行性,以小麦高叶片表皮蜡质含量材料2912与低叶片表皮蜡质含量品种普冰201和晋麦47及其杂交构建的F2:3株系为材料,通过氯仿提取称重法测定了小麦抽穗期的旗叶表皮蜡质含量,并采用FieldSpec 3测定了冠层反射光谱,分析小麦冠层反射光谱与叶片表皮蜡质含量之间的关系。结果表明,三个亲本以及株系间蜡质含量差异显著。高蜡质材料的可见光波段反射率整体高于低蜡质材料,短波长波段光谱反射率与叶片表皮蜡质含量相关性较高。以550和675nm波长的反射光谱为基础的单波/差值指数[R550/(R550-R675)]能较好地反映小麦叶片蜡质含量,两F2:3群体拟合模型的r2值分别为0.761和0.679,回归方程分别为y=0.07x-0.575和y=0.088x-1.481。     

小麦表皮蜡质脂肪醇合成基因TaFAR10的克隆及功能验证

在植物的生长发育中,植物表皮蜡质能够保护植物免受外来生物和非生物胁迫的侵害。 TaTAA1a编码脂肪酰基辅酶A还原酶,在花药绒毡层细胞中该基因有助于脂肪醇物质的产生。为探究 TaTAA1a是否参与小麦叶片表皮蜡质成分中初级醇的生物合成,本研究从低蜡小麦品系CP98(11)中克隆了 TaTAA1a基因,并将其命名为 TaFAR10。 TaFAR10的开放阅读框为1 524 bp,编码一个具有507个氨基酸的蛋白。序列比对发现, TaFAR10与 TaFAR4、 TaTAA1c、 TaFAR5具有相似的功能结构域。系统进化树分析表明, TaFAR10、 TaFAR4、 TaTAA1c亲缘关系较近,并且与拟南芥的 AtFAR4聚为一类。酵母异源表达结果显示, TaFAR10具有催化C18:0脂肪醇合成的功能。另外 TaFAR10呈现组织特异性表达,在旗叶、苗期叶片、叶鞘、穗下茎、颖壳、茎节、芒、花药和根中均表达,其中,在旗叶和苗期叶片中表达量最高。在ABA、干旱、PEG、冷胁迫条件下, TaFAR10的表达量呈下降趋势,表明 TaFAR10不能受非生物胁迫诱导。该研究为深入了解小麦表皮蜡质脂肪醇合成的分子机制具有重要的参考价值。     

粗山羊草苗期抗叶锈性离体鉴定及抗叶锈基因推导

为明确来自加拿大的17份粗山羊草含有的苗期抗叶锈病基因,选用15个小麦叶锈菌菌株和42个小麦叶锈病近等基因系,采用苗期离体叶片对其抗叶锈性进行鉴定和抗叶锈基因推导。结果表明,17份粗山羊草材料中,30942对15个菌株均表现免疫,30941对13个菌株表现免疫,说明这两个材料抗锈谱广,含有效的抗叶锈基因。经基因推导,这些粗山羊草材料中可能含有Lr1、LrB、Lr2b、Lr18、Lr21、Lr32、Lr33及未知抗叶锈基因。     

甘蓝型油菜表皮蜡粉遗传规律及其抗逆效应研究

油菜表皮蜡粉是油菜抵御外界不利因素的屏障之一,对其开展研究有益于选育抗逆稳产的油菜品种,改进栽培技术。本研究以我们发现的光叶突变体DL22B077-1和有蜡粉野生型DL22B077-2为材料,通过杂交、回交和自交等手段研究了该性状的遗传规律,结果表明,突变体DL22B077-1的光叶性状受显性单基因控制。然后利用气相色谱法检测了突变体与野生型叶片和茎秆蜡粉含量及其组成,结果发现野生型叶片和茎秆表皮蜡粉含量分别为47.40 μg/cm²和76.93 μg/cm²,光叶突变体叶片和茎秆蜡粉含量分别为40.40 μg/cm²和61.01 μg/cm²,与野生型相比,分别减少14.77%和20.79%,差异均达到显著水平（P=0.05）。而且无论是光叶突变体还是野生型,叶片蜡粉含量均低于茎秆表皮含量,差异也达到显著水平（P=0.05）。蜡粉组成成分间的差异既存在于光叶与野生型间,也存在于植株的叶片与茎秆之间。光叶突变体与野生型间蜡粉成分总体上相似,但是4种成分差异显著,其中三种（正三十六烷、十六烷氧基硅烷和15-Triacontanone）在野生型的叶片和茎秆表皮蜡粉中显著高于光叶突变体表皮。另外,光叶突变体材料表皮蜡粉中也存在一种成分（1,40-Tetraconanediol）显著高于野生型。本研究还通过田间自然低温冻害比较光叶突变体与野生型的抗寒差异。结果表明,野生型比光叶突变体抗寒性强,光叶突变体出现严重冻害（受冻率100%,冻害指数达到0.80）,野生型明显抗寒（受冻率15%,冻害指数只有0.25）。野生型与光叶突变体的抗寒性差异还反映在低温对二者植株的农艺性状的影响上。返青前,光叶突变体的单株长势比野生型差,其中光叶突变体的单株株高、单株干重分别只有其野生型的51.83%和29.08%。说明表皮蜡粉能够显著提高油菜抗寒能力。最后,在花期通过人工接种,考察二者对菌核病的抗性差异,鉴定结果显示,光叶突变体及其野生型的菌核病抗性无显著差异。     

粗山羊草叶绿体基因RNA编辑位点的鉴定与分析

RNA编辑是高等植物叶绿体基因转录后表达调控的一种重要方式。本研究利用生物信息学方法,预测出粗山羊草叶绿体基因组分布于15个蛋白编码基因的34个RNA编辑位点,均为C到U的转换,其中以ndhB最多,有9个编辑位点。通过与数据库中EST和高通量测序数据(SRA)进行比对分析,检测到分布于20个基因的29个编辑位点。综合上述研究结果,最终确定分布于9个基因的10个RNA编辑位点是真实存在的。分析这些位点RNA编辑现象对蛋白质结构的影响,发现ndhB编辑后β-折叠数增加,跨膜结构增加。这是首次有关粗山羊草叶绿体蛋白编码基因RNA编辑位点的报道。与禾本科水稻、玉米、大麦、黑麦和甘蔗的叶绿体RNA编辑位点进行比较,表明粗山羊草与黑麦、大麦的亲缘关系较近。本研究结果可为解析粗山羊草叶绿体基因的表达调控和探讨禾本科物种的起源进化提供理论依据。     

粗山羊草和二穗短柄草SOD基因成员的鉴定与比较分析

为给超氧化物歧化酶(SOD)基因克隆和功能研究奠定基础,以粗山羊草和二穗短柄草的基因组序列为材料,利用生物信息学手段对SOD基因家族成员进行鉴定和分析。结果表明,两种植物总共鉴定出12个SOD基因,其中二穗短柄草7个,粗山羊草5个;它们的编码区全长327~2 145bp,编码108~714个氨基酸,保守基序数量1~4个,等电点4.84~9.25;Cu/Zn-SOD、Fe-SOD与Mn-SOD的数量分别为8、3和1个,在粗山羊草基因组中没有鉴定到Mn-SOD基因;3种不同类型的SOD在进化树上处于不同分支。除Bradi2g30580.2和Bradi1g50550.1外,其他二穗短柄草的SOD基因在粗山羊草中均有同源基因。