小麦Wx基因及其在农业生产中的潜在应用

围绕影响小麦品质的蜡质基因,介绍了小麦蜡质基因突变体筛选、蜡质基因对淀粉合成的影响、蜡质基因的分子遗传和蜡质小麦培育的研究近况,并对Wx基因的结构特征和分子标记辅助选择进行了分析,还就Wx基因的研究前景和问题作了分析和展望.     

植物角质层蜡质的化学组成研究综述

角质层是植物与外界的第一接触面,而角质层蜡质则是由位于角质层外的外层蜡质和深嵌在角质层中的内层蜡质两部分构成。植物角质层蜡质成分极其复杂,具有重要的生理功能。综述了有关植物角质层蜡质的化学组成信息,探讨了目前植物角质层蜡质化学成分研究中存在的一些问题,展望了角质层蜡质成分的研究前景。     

小麦品系CP98(11)不同器官表皮蜡质组分和蜡质晶体结构的差异分析

为明确小麦不同器官表皮蜡质晶体结构和蜡质组分的差异,该研究以小麦品系CP98(11)为材料,在小麦扬花期分别取小麦的旗叶、叶鞘、穗下茎、花药和颖壳,利用气相色谱技术对各器官表皮蜡质组分进行鉴定,并通过扫描电镜观察其蜡质晶体结构。结果表明:(1)小麦不同器官的蜡质成分共鉴定出30种,主要为初级醇、二酮、烷烃、脂肪醛、脂肪酸、酯。(2)叶鞘、穗下茎、颖壳的蜡质中二酮含量最高,分别占蜡质总量的78.96%、67.03%和68.6%;花药的蜡质中烷烃含量最高(75.82%);旗叶的蜡质中初级醇含量最高(45.91%),其次为烷烃33.19%。(3)扫描电镜观察显示,旗叶正面的蜡质晶体呈片状结构,旗叶反面和颖壳的蜡质晶体结构呈片状与柱状混合的结构,花药的蜡质呈明显的波浪状结构,穗下茎和叶鞘的蜡质晶体呈柱状结构。     

植物角质层内外蜡质的差异及其与抗逆性的关系

植物角质层是覆盖在植物地上部分的叶、花和非木质茎等器官表面的保护层,包括角质和蜡质。其中蜡质根据分布位置不同又分为表皮蜡质和内部蜡质。大量研究表明,表皮蜡质含量和结构在植物生长发育和抗逆性申发挥着重要作用。近年来有研究发现构成蜡质的成分在内外蜡质层中的分布存在差异,角质层蜡质成分影响植物抗逆性。本文针对角质层结构和内外蜡质差异性以及角质层结构和组成与植物抗逆性之间的关系进行了综述。     

植物表皮蜡质与抗旱及其分子生物学

植物表皮蜡质是覆盖在植物最外层的一类有机混合物总称,它是植物自我防护的最后一道屏障,在植物生长发育过程中起重要作用。文章就植物表皮蜡质的成分、转运、晶体的形成和发育、形态结构以及环境变化对表皮蜡质的影响,特别是在蜡质与角质蒸腾、叶片水分利用效率和产量的关系以及蜡质的生理作用和合成过程的分子生物学研究进展方面做了系统综述,并对植物蜡质研究中存在的问题做了探讨。     

植物蜡质及其与环境的关系

陆生植物的地上部分如叶、茎、花、果实等的表面覆盖着一层蜡质,它是由一系列复杂化合物组成的具有三维微结构的疏水层,在植物生长和发育过程中起着不可或缺的作用,具有很好的生物学功能。作为植物与环境的第一接触面,蜡质对外界环境因子的响应较敏感,当植物受到外界不利环境因子胁迫时,蜡质会改变自身晶体结构形态或化学组分构建防御机制以减少胁迫因子的作用,有效地协调植物与环境的关系。综述了近年来国内外关于植物蜡质的研究进展,在阐述蜡质层结构及其化学组分的基础上,着重介绍植物与环境因子的作用,包括非生物环境因子如水分、温度、光照、环境污染等以及植食性昆虫和病原菌等生物环境因子的作用。研究显示,胁迫环境下植物蜡质化学组分的变化,是由于不利环境因子的作用足以改变蜡质各产物的合成途径,从而影响蜡质产物。植物蜡质利用各种生理、化学机制对胁迫环境因子的适应以及响应,是植物适应各种生境的基础,因此通过对植物蜡质与环境关系的研究为进一步解析植物与环境关系提供证据。     

植物表皮蜡质参与干旱胁迫的反应机制

植物表皮是植物与外部环境直接接触的部位,包括具有立体网状结构的角质和填充其间并覆盖其上的蜡质。植物在适应外界环境的过程中,表皮蜡质形成了特殊的结构和复杂的化学组成。植物表皮蜡质最重要的功能是参与阻止植物非气孔性失水,提高植物对水分的利用效率,以实现对干旱环境的适应。干旱环境会导致植物表皮蜡质代谢的变化,这种变化最终通过调控基因表达来实现。目前已经发现了多个蜡质代谢相关基因参与了植物对干旱环境的适应,部分基因已经成功克隆并且用于改良农作物的抗旱性。但这些基因参与干旱响应的分子机制及其与ABA的关系并不很清楚。就植物适应水分胁迫而发生的包括蜡质组成和含量在内的代谢变化,以及该过程中所涉及的主要基因及其分子生物学研究进行综述。探讨表皮蜡质在植物适应干旱中的重要作用及其分子机制,可为农作物的抗旱育种提供新型的分子标记和重要靶基因,最终服务于农业生产实践。     

植物角质层蜡质合成与调控的分子生物学研究进展

角质层覆盖于陆生植物的地上部分。沉积于其表面的外角质层蜡质组成了植物与外部环境之间的屏障。蜡质的合成是由大量酶类协同作用的结果,又是一个积极可调控的过程。综述了近年来角质层蜡质合成与调控的分子生物学研究进展,包括突变体筛选、基因克隆和鉴定,以及功能基因组学研究等三方面,并对植物蜡质代谢基因克隆鉴定中存在的问题进行了探讨。     

植物表皮蜡质对环境胁迫的响应

环境胁迫一直以来是影响植物生长和农作物产量的主要因素,而覆盖植物地上部分最表层的表皮蜡质在植物生长发育、适应外界环境方面起着重要作用。本文综述了近年来国内外在表皮蜡质对环境胁迫响应方面的研究成果,主要体现为对UV、空气湿度、水分、温度和病害等胁迫的抵御作用,并对今后的蜡质研究进行了展望。     

植物超长链脂肪酸及角质层蜡质生物合成相关酶基因研究现状

超长链脂肪酸(very long chain fatty acids, VLCFAs)在生物体中具有广泛的生理功能, 它们参与种子甘油酯、生物膜膜脂及鞘脂的合成, 并为角质层蜡质的生物合成提供前体物质。角质层是覆盖在植物地上部分最表层的保护层, 由角质和蜡质组成, 其中蜡质又分为角质层表皮蜡和内部蜡, 在植物生长发育、适应外界环境方面起重要作用。VLCFAs的合成由脂肪酰-CoA延长酶催化, 该酶是由b-酮脂酰-CoA合酶、b-酮脂酰-CoA还原酶、b-羟脂酰-CoA脱水酶和反式烯脂酰-CoA还原酶组成的多酶体系。合成后的VLCFAs通过脱羰基与酰基还原作用进入角质层蜡质合成途径, 形成各种蜡质组分。文章就VLCFAs及角质层蜡质合成代谢途径中相关酶基因研究进展方面做了综述, 并对植物蜡质基因研究中存在的问题提出一些看法。     

植物表皮蜡质生物合成及调控

植物表皮蜡质,是覆盖在陆地植物地上部分表面的一层疏水性脂类物质,是植物应对外界环境变化的第一道屏障,在抑制植物水分非气孔散失及保护植物免受病虫害入侵、紫外线辐射等方面起着重要作用。综述了近年来表皮蜡质在生物合成及调控等方面的研究进展,并对研究中存在的问题及研究前景进行了展望。     

中国干旱半干旱区荒漠植物叶片(或同化枝)表皮微形态特征

为了探讨荒漠植物叶片表皮微形态结构对长期荒漠环境的适应特征及其分类学意义, 应用扫描电镜对中国干旱半干旱荒漠区28科74属117种200多个自然居群的植物叶片(或同化枝)表皮微形态进行了研究。荒漠植物叶(或同化枝)表皮的基本特征是: 表皮附属物相当丰富, 包括大量的表皮绒毛、角质膜蜡质片层或晶体颗粒、表面瘤状或疣状突起以及相对下陷且密度较低的气孔器。对表皮微形态结构及附属物组成进行对比分析, 将荒漠植物粗分为11种基本类型, 包括表皮完全被形态各异的蜡质层或表皮毛覆盖、不同形态类型的表皮毛和蜡质层结合、蜡质层与不同分布类型的气孔器或表皮毛结合, 以及各种突起的表皮细胞与蜡质层的结合等。根据抗逆所依赖的表皮及其附属物微形态结构, 将荒漠植物适应环境胁迫的叶片表皮微形态分为6种主要类型, 它们分别依赖于表皮毛、角质层蜡质、表皮凹凸结构、表面突起、混生的附属物以及上下表皮异化特征。荒漠植物叶表皮微形态结构的适应特征是通过表皮附属物(绒毛和角质膜蜡质层)与表皮结构(凹凸、乳突和气孔器)的相互协调作用, 共同抵御强光、降低叶片的蒸腾来提高植物对干旱等不利环境的抗性。该研究在一定程度上阐明了荒漠植物对逆境的适应机理及其演化趋势, 并为优良固沙植物的筛选提供了理论依据。     

胡杨叶片表面蜡质提取方法的研究

以内蒙古额济纳地区的胡杨叶片为材料,经比较不同的提取试剂、提取时间、提取温度,选择建立了一种从蜡质层较厚的植物叶片表面分离提取蜡质成分的方法。该方法能够最大限度的提取有效的叶片表面蜡质成分,得到的蜡质可以直接用于气谱、质谱检测。     

冷型小麦旗叶的形态解剖学研究

利用扫描电镜对冷型小麦及对照品种旗叶的比较观察表明,冷型小麦叶表具有蜡质,气孔微凹陷分布于表皮细胞间,叶上表皮中分布有泡状细胞等形态特征,是其适于北方非灌区种植的结构基础,与对照泪科相比,冷型小麦叶表的蜡质较薄,泡状细胞的数目较少,体积也较小,这正是其利于水分散失,蒸腾从导致冠层温度较低的结构基础。     

植物角质层蜡质基因的研究进展

角质层是覆盖在植物地上部分最表层的保护层,具有降低植物表面的水分散失、防止紫外线辐射伤害和抵抗病虫害侵入等环境胁迫等功能,在植物适应外界环境作用方面起重要作用.作对近年来角质层蜡质基因的研究进展进行综述,同时也对蜡质基因的研究前景提出一些看法.     

28种柳属植物的叶表皮微形态特征及其分类学意义

对28种表型相似、种间界限模糊的柳属植物在扫描电子显微镜下的叶表皮微形态特征进行观察,结果表明:柳属中有7种角质层蜡质纹饰,分别是平滑蜡质层、壳状蜡质层、痂状蜡质层、片状晶体、膜片状晶体、锥形纤维体和鳞片状纤维体,其中锥形纤维体和鳞片状纤维体为柳属所特有,而片状晶体和膜片状晶体为首次在柳属植物中发现;扫描电子显微镜下柳属植物叶表皮毛被的微观形态特征并不似其宏观形态(疏毛、绢毛、绒毛等)那样具有显著差异,微观形态主要表现为毛被密度、长短和卷曲方式(分为直,微弯曲和深度卷曲三种)的不同.研究表明叶表皮蜡质纹饰类型、气孔器的形态等微形态特征较为稳定,对柳属植物中表型相似的种类有很好的鉴定价值,但对组、亚属水平的界定作用不大;分布于寒冷地区和高海拔地区的柳属植物的叶表皮微形态特征相对多样,这可能是植物对寒冷环境的适应进化.     

花粉管通道法转基因改良小麦品质的初步研究

为在短期内提高小麦品质,本研究构建了一个含有反义蜡质基因、HMWGS1Dy10基因和抗除草剂基因的重组质粒pWXAB,以优良小麦品种(冀麦24、白玉149、9411等)为材料,采用花粉管通道法进行转基因研究。对转基因后代进行除草剂筛选和SDSPAGE电泳。结果表明,除草剂基因及反义蜡质基因已经整合到小麦基因组中,从抗性水平而言,其转化频率为0.5%。     

中国菊科绢蒿属植物叶表皮特征观察

利用扫描电镜对17种绢蒿属植物叶表皮特征进行了观察。结果表明,该属植物叶表面有大量带状蜡质和表皮毛覆盖,在蜡质成分的外面分泌有盐分颗粒,表现出明显的旱生结构特征。表皮毛在种间无明显差异,而气孔器在保卫细胞形状和表面纹饰等特征组合方面存在较大差异,说明叶表皮气孔器特征对于绢蒿属植物的系统分类有参考价值。     

不同小麦品种（系）叶片表面蜡质对两种麦蚜取食的影响

采用气质联用(GC-MS)和生物测定法,探讨了不同小麦品种(系)叶片表面蜡质对麦长管蚜和禾谷缢管蚜取食的影响.结果表明:SN80、SN18和ZM12叶片表面蜡质对2种蚜虫取食具有刺激作用,而SN87叶片表面蜡质无刺激作用.对4种小麦材料叶片表面蜡质进行GC-MS分析发现,其表面蜡质化学组分有所不同,但主要组分均为长链烷烃,其它组分包括7-十四碳烯、8-十五烷酮、十四烷酸乙酯和十六烷酸乙酯等.生物测定结果表明:长链烷烃(>C17)、7-十四碳烯及8-十五烷酮对两种蚜虫取食具有显著的刺激作用;而乙基柠檬酸、十四烷酸乙酯和十六烷酸乙酯对麦长管蚜取食无刺激作用;十四烷酸乙酯和十六烷酸乙酯对禾谷缢管蚜取食也无刺激作用.     

柳属的叶表皮微形态特征及其分类学意义

研究了29种柳属( Salix )植物在扫描电镜下的叶表皮微形态特征.结果表明:柳属的角质层蜡质纹饰可以划分为:痂状蜡质层,壳状平滑蜡质层,具凸起颗粒的蜡质层,具颗粒的蜡质层,锥形纤维体和鳞片状纤维体6种类型.其中锥形纤维体和鳞片状纤维体均为柳属所特有的蜡质类型,后者为前者的变型,这两种蜡质纹饰类型多见于较为进化的皱纹柳亚属和黄花柳亚属,故推测其可能为柳属中较为进化的性状.研究还发现气孔有外拱盖扁平和隆起呈脊状2种类型.而气孔外拱盖内缘为浅波状的类型仅见于高山和北极的类群中,因而推测该类型可能同高山和极地的低温等环境有关.气孔外拱盖的形态及其角化的情况以及蜡质类型是稳定的鉴别特征,对于柳属植物,尤其是一些表型相似的种类有很好的鉴别作用,但对于组、亚属的界定作用不大.