利用人工合成小麦RIL群体进行小麦穗长和穗宽性状的QTL分析

为了挖掘小麦穗长和穗宽性状相关QTL,并为人工合成小麦优异基因资源的开发利用奠定基础,以普通小麦品种西农389×人工合成小麦材料KU98的F_(7∶8) RIL群体为试验材料,基于小麦55K SNP芯片对F_(7∶8)群体分型结果绘制的遗传连锁图谱及2018和2019年调查统计的F_7群体表型数据,对小麦穗长和穗宽性状进行了QTL定位分析。结果表明,在1A、2D、3A、5A和7B染色体上检测到10个与穗长性状相关的QTL,在2D、4D、5A、6A和7D染色体上检测到10个与穗宽性状相关的QTL,其中与穗长相关的 qSL-2D.1和与穗宽相关的 qSW-4D.1、 qSW-5A.1在两年中均被检测到,标记区间分别为AX-111939856～AX-111497351、AX-169335104～AX-110618708、AX-108792246～AX-111048027。 qSW-5A.1连续两年均为主效QTL,且与 qSL-5A.2在同一标记区间,推测该位点具有一因多效的遗传效应或连锁遗传效应。     

干旱和盐胁迫对向日葵叶片蜡质积累的影响及蜡质烷烃合成基因的克隆

植物表皮蜡质在植物逆境胁迫响应中发挥重要作用。为了研究干旱和盐胁迫对向日葵叶片蜡质积累的影响,对三周龄向日葵分别进行干旱和盐胁迫处理,7 d后提取蜡质并利用气相色谱-质谱联用仪进行分析。结果表明：向日葵幼苗叶片蜡质主要由初级醇、烷烃和脂肪酸组成,其含量分别占蜡质总含量的79%、10%和9%。干旱和盐胁迫均没有改变向日葵幼苗叶片蜡质的组成,但是能够显著提高蜡质总含量,与对照相比,分别增加了8.8%和8.5%。所有蜡质组分中,烷烃含量变化最大,分别在干旱和盐胁迫后较对照增加了62.5%和47.0%,表明了向日葵幼苗叶片蜡质组分中,烷烃积极响应干旱和盐胁迫。为进一步研究参与向日葵蜡质烷烃合成的基因,在向日葵基因组中进行同源检索,共获得6个差异表达的候选基因,克隆了两个在叶片中表达水平较高的HaCER1-1和HaCER3-1。测序结果显示,HaCER1-1和HaCER3-1编码区长度分别为1 869 bp和1 674 bp,编码622个和557个氨基酸的蛋白质。利用qRT-PCR技术进一步分析了NaCl和PEG溶液处理下HaCER3-1的表达水平,结果显示,在处理后的12 h时,HaCER3-1在叶片中的表达分别增加了11倍和3.5倍,表明HaCER3-1的表达受到干旱和盐胁迫的诱导。本研究为解析向日葵蜡质响应渗透胁迫和烷烃合成机制奠定了分子基础。     

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。     

干旱胁迫对番茄叶片蜡质积累的影响

【目的】研究干旱胁迫对番茄叶片蜡质积累的影响,及蜡质含量与蜡质合成相关基因β-酮脂酰-辅酶A合成酶(SLCER6)表达的关系,为植物表皮蜡质抗旱研究提供理论依据。【方法】以番茄品种Micro-Tom为材料,在其花蕾期进行干旱胁迫后,当植株表现出明显缺水症状时分别采集第1叶位至第7叶位的叶片,以同期正常浇水番茄植株作为对照,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和气相色谱-火焰离子化检测仪(GC-FID),对7个叶位叶片的蜡质成分和含量进行检测,并通过扫描电镜观察叶片的表皮超微结构,同时用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析蜡质合成相关基因SLCER6的表达情况,最后对蜡质及其各成分含量与SLCER6基因表达量变化值之间的相关性进行了分析。【结果】(1)干旱胁迫后番茄叶片上、下表面超微结构与对照组基本一致,均没有蜡质晶体覆盖,且较为光滑,呈薄膜状结构,但皱褶明显减少,细胞凸起增多。(2)GC-MS和GC-FID分析表明,从对照组中共鉴定出24种蜡质成分,番茄叶位间蜡质含量存在一定差异,但均以烷烃含量为主,其平均含量为(1.794±0.397)μg/cm~2,占蜡质总含量的93.83%,并含有少量的三萜类、初级醇和豆甾醇成分,但这3种化合物只占到蜡质总含量的4.66%。(3)干旱胁迫并没有造成番茄叶片蜡质组分以及烷烃碳链的改变,但能够极显著增加蜡质的总含量,尤其是烷烃类物质,与对照组相比,干旱胁迫组烷烃含量平均增加了161.15%,是三萜类、初级醇及豆甾醇成分总增加率的1.6倍。(4)SLCER6基因在番茄不同叶位叶片中均有表达,其表达量从第1叶位到第7叶位总体呈下降的趋势;干旱胁迫后,SLCER6基因表达量均显著增加。【结论】干旱胁迫能够极显著增加番茄叶片蜡质总含量,增加的成分主要是烷烃;干旱胁迫也能够诱导SLCER6基因表达量上调;番茄叶片蜡质积累与SLCER6基因表达量之间存在着正相关关系。     

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。     

糜子叶片表皮蜡质的组分及晶体结构分析

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。本研究选取榆黍1号、雁黍7号、陇糜8号、晋黍9号和宁糜10号5个糜子品种材料，利用气相色谱(GC)技术对不同品种及不同生长发育时期糜子叶片的表皮蜡质成分进行分析从而了解糜子叶片表皮蜡质的组成，并对不同品种糜子蜡质晶体结构进行扫描电镜观察。结果表明，不同糜子品种叶片表皮蜡质含量不同，高蜡品种榆黍1号蜡质总含量是低蜡品种宁糜10号的1.4倍。不同糜子品种蜡质组成成分相同，均以碳链长度分布范围为C₂₂-C₃₅的烷烃、初级醇、萜类物质等20种化合物为主。初级醇是糜子叶片表皮蜡质的主要组成成分，占蜡质总含量的67.46%；其中C₃₂醇含量最高，占初级醇含量的82.73%。糜子不同生长发育时期蜡质组成比较相似，均含有初级醇、烷烃及萜类物质；且蜡质总量随生长发育时间的延长不断增加。扫描电镜观察表明，叶片表皮蜡质晶体结构为片状和少量球状。