空气湿度与土壤水分胁迫对紫花苜蓿叶表皮蜡质特性的影响

选用2个抗旱性不同的紫花苜蓿品种,敖汉(强抗旱)和三得利(弱抗旱),设置空气湿度(45%-55%和75%-85%)和土壤水分胁迫(75%和35%田间持水量)处理,分析紫花苜蓿叶表皮蜡质含量、组分及晶体结构、气体交换参数、水势及脯氨酸含量的变化规律。结果表明,单独土壤水分胁迫时,紫花苜蓿叶表皮蜡质晶体结构及蜡质总量无显著变化;敖汉蜡质组分中烷类、酯类含量增加,醇类含量下降;三得利醇类含量下降,烷类、酯类含量变化不显著。低空气湿度胁迫时,两品种蜡质总量无显著变化,烷类和酯类含量显著增加,醇类含量显著下降,叶表皮片状蜡质晶体结构熔融呈弥漫性,扩大了对叶表面积的覆盖,其蒸腾速率显著低于正常湿度。复合胁迫处理时,叶表皮片状蜡质晶体结构继续呈弥漫性,烷类、酯类、未知蜡质组分含量均高于单独胁迫处理,醇类含量最低,而蜡质总量除三得利显著高于对照外,其余均无显著差异。紫花苜蓿叶表皮蜡质各组分含量(除醇类)及蜡质总量与光合速率呈显著负相关,与蒸腾速率无显著相关关系。蜡质总量与叶水势呈显著正相关。总体上,敖汉蜡质总量显著高于三得利,蜡质组分中烷类物质的增加有助于提高植株的抗旱性。在复合胁迫下,强抗旱品种主要通过气孔因素控制水分散失,而弱抗旱品种通过气孔和非气孔因素共同控制植物水分散失。     

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。     

高羊茅叶片表皮蜡质含量与其抗旱性的关系

以14个高羊茅品种为试验材料,在田间试验中对干旱高温胁迫下的叶片表皮蜡质含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等生理指标测定分析。结果表明,干热胁迫下高羊茅品种间的叶片表皮蜡质含量和水分利用效率均存在极显著差异(P<0.01);叶片蜡质含量与综合抗旱性和水分利用效率的等级相关系数分别为0.78(P<0.01)和0.68(P<0.01);蜡质含量越高的品种,其叶片气孔导度和胞间CO2浓度越低,水分利用效率越高,但所有品种的水分利用效率绝对值都较低。研究发现,在干热胁迫时,高羊茅叶片表皮蜡质可通过对气孔导度的调节来减少气孔蒸腾,提高水分利用效率,最终提高其抗旱性;表皮蜡质含量可以作为高羊茅品种抗旱性鉴定的一个新指标。     

不结球白菜表皮蜡质高温胁迫生理响应

为了明晰高温胁迫下表皮蜡质在不结球白菜生理响应中的保护作用,该研究以不结球白菜有蜡(Q28)和无蜡(Q1202)品种为试验材料,设置高温胁迫组(昼/夜温度为37℃/30℃)和对照组(昼/夜温度为25℃/18℃)处理,观察不同材料叶片表皮细胞形态,比较分析高温胁迫处理下不同时期生理和光合指标变化的差异.结果 表明:(1)...     

UV-B辐射增强对拟南芥表皮蜡质的影响

以野生型拟南芥、蜡质不同程度缺失突变体CER1、CER3、CER4、CER6、CER10、CER20及KCS1为试验材料,通过施加50μW/cm2、长达10 d的UV-B辐射,研究了拟南芥表皮蜡质晶体结构、组分及蜡质基因对UV-B辐射的响应机制。结果表明:UVB辐射增强改变了拟南芥表皮蜡质晶体结构,表皮蜡质松针状(CER1)、柱状、杆状(CER3、CER10与KCS1)晶体结构显著减少,球状蜡质晶体类型出现在CER6表面,无规则片状、膜状结构覆盖在KCS1与CER10茎表面。野生型拟南芥蜡质晶体结构类型无明显变化,但在部分区域积累了大量水平杆状、管状结构,增加了蜡质层厚度。UV-B辐射增强也改变了拟南芥表皮蜡质组分的分泌量。野生型在UV-B处理后一级醇、酸、醛含量显著上升,烷、次级醇及酮含量显著下降,蜡质总量增加不显著。一级醇含量的增加及酮和次级醇含量的减少在拟南芥各材料响应UV-B辐射中具有普遍性。UV-B辐射增强诱导了野生型CER3、CER4、KCS1基因表达的上调,其中CER4大量表达,促进了蜡质组分中一级醇、酸和醛含量的积累;CER1在UV-B处理后表达量下调,可能导致烷合成下游分支途径相关产物(烷类、次级醇及酮类)的减少。WIN1表达量的下调对蜡质总量没有显著影响。UV-B辐射增强使蜡质前体从烷合成分支途径更多地转向一级醇分支途径。     

小麦蜡质的逆境胁迫

蜡质是植物与外部环境的界面,对植物具有重要的生物学意义。本文综述了小麦叶表皮蜡质的物理结构、化学成分及小麦蜡质在不同逆境胁迫下的变化。     

高粱表皮蜡质缺失突变体sb1抗旱生理生化分析

植物抗旱性与体表蜡质积累有关,高粱是抗旱性极强的作物,茎秆和叶片表面覆盖一层厚厚的蜡质,开展高粱体表蜡质层对高粱抗旱能力的研究,为高粱抗旱品种选育和抗旱分子机制提供理论依据。以高粱品种BTx623和表皮蜡质缺失突变体sb1为试验材料,统计农艺性状以及扫描电镜观察叶片表面蜡质形态结构;分析表皮蜡质的有无对离体叶片失水速率和叶绿素浸提率的影响;检测在干旱胁迫处理下植株的表型变化以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的活性变化。结果表明,与对照BTx623相比,表皮蜡质缺失突变体sb1株高明显降低、抽穗开花期延后1周、叶片远轴面片状蜡质缺失,其他农艺性状变化不明显。突变体sb1离体叶片失水速率和叶绿素浸提率显著高于对照。在干旱胁迫处理条件下,随着干旱胁迫时间的增长,对照BTx623和突变体sb1的SOD和POD活性均增强,但对照SOD和POD活性均显著高于突变体sb1,且干旱处理96 h和复水后突变体sb1都造成叶片大面积干枯。突变体sb1表皮蜡质缺失后叶片渗透性增强,清除活性氧的能力减弱,抗旱性降低。     

核盘菌侵染对拟南芥表皮蜡质结构及化学组成的影响

以野生型拟南芥与蜡质突变体cer1、cer4为试验材料,通过研究核盘菌胁迫对拟南芥茎表皮蜡质结构及组分含量的影响,揭示核盘菌侵染与表皮蜡质的关系。扫描电镜结果显示,野生型拟南芥蜡质晶体以垂直于表面的杆状、块状结构为主;突变体cer1晶体类型以水平的松针状、块状结构为主;突变体cer4蜡质晶体以垂直片层结构为主。核盘菌胁迫下,拟南芥蜡质晶体结构及分布形态发生变化。蜡质层结构在核盘菌胁迫下表现为:杆状、松针状蜡质晶体减少—蜡质晶体熔融—表皮"囊状凸起"—表皮膜层破裂。这些结构变化有利于病菌突破角质层屏障而侵入到植株体内。色质谱分析结果显示:与野生型相比,cer1突变体烷、次级醇、酮类显著减少;cer4突变体表现为一级醇含量减少。接种核盘菌后,野生型拟南芥与蜡质突变体一级醇类显著增加(cer1增加不显著);烷类、次级醇类、酮类含量与蜡质总量均显著减少,表明蜡质前体物质在受到核盘菌胁迫后更多地通过酰基还原途径生成一级醇,从而减少了由脱羰基途径所生成的蜡质组分。核盘菌通过改变表皮蜡质晶体结构与化学组分分泌量来促进侵染。     

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。     

甘蓝型油菜叶表皮蜡质组分及结构与菌核病抗性关系

本试验选用6个抗病性不同的甘蓝型油莱品种,研究其叶表皮蜡质组成及结构与菌核病抗性的关系。结果表明,抗病品种在去除叶表皮蜡质后病情指数显著增加;感病品种无显著变化。不同抗性品种（系）间除酯类组分含量无显著差异外,其余蜡质组分含量差异显著。相关分析表明,蜡质组分中酯类含量与病情指数呈显著负相关关系,醇类、酮类含量与病情指数呈显著正相关,其余组分和蜡质总量与病情指数无显著相关关系。抗性品种叶表皮蜡质中烷类及酯类所占比重较高,而易感品种酮类比重较高。扫描电镜结果显示,抗病品种（系）的蜡质晶体主要为颗粒状、杆状、丝状;而感病品种（系）的蜡质晶体中不规则片状晶体所占比例较大。这些结果说明油菜叶表皮蜡质的组分及结构可能是抗病品种抵抗和延迟病原菌侵入的机制之一。     

Intraspecific Variation in the Epicuticular Wax Composition of Four Species of Chionochloa

Intraspecific variation in four New Zealand species of Chionochloa, C. flavescens, C. pallens, C. rigida; and C. rubra, was investigated by examining the major carbon chain lengths of fatty acids, alcohols, aldehydes, wax esters and alkanes of the epicuticular waxes. The major even-carbon chain lengths ranged generally from C₂₄ to C₃₂ in the acids, alcohols and aldehydes; C₂₉ to C₃₃ in the alkanes; and even-carbon chains between C₃₆ and C₅₂ in the wax esters. A computer program was used to calculate the degree of similarity between samples in terms of chain length distribution. In C. rigida eastern and western South Island localities were identified; in C. flavescens Canterbury and Nelson, western South Island and southern North Island regions were recognized; and C. pallens and C. rubra were divisible into four regions; Canterbury, Nelson, western South Island and southern North Island. The possible elongation-decarboxylation pathways and the specificity of the enzymes in the biosynthetic pathways of epicuticular wax synthesis suggest the possibility that the northwest Nelson region could be a biogenetic centre from which wax synthesis has diversified along three routes, one to the western South Island, another to eastern South Island and the third to southern North Island. Identification of each of the four species based on the distribution of the carbon chain lengths in the individual lipid fractions is impossible unless the locality of collection is known. Intraspecific variation in lipid composition is not coincident with patterns of variation already reported.     

Epicuticular waxes of two sorghum varieties

The epicuticular waxes of the two sorghum varieties Alliance A and SD 102 have been analyzed, after separation of the leaf blades from the sheaths. The major constituents were found to be free fatty acids but small amounts of esters, aldehydes, alcohols, n-alkanes and sterols were also detected. The typical chain lengths of aldehydes, free alcohols and free fatty acids were C₂₈ and C₃₀.     

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。     

Epicuticular wax of Panicum virgatum

Leaf and stem wax of Panicum virgatum contains hydrocarbons (4%), esters (3%), free acids (2%), free alcohols (1%), triterpene alcohols (2%), β-diketones (69%) and hydroxy β-diketones (6%). Principal free alcohols range in chain length from C₂₆ to C₃₂. β-Diketones consist almost entirely of tritriacontane-12,14-dione and the hydroxy β-diketone consists only of 5(S)-5-hydroxytritriacontane-12,14-dione. The configuration of the hydroxyl group is the same as that of hydroxy β-diketones from festucoid grasses but opposite to that of the hydroxy β-diketone from Andropogon species.     

Epicuticular wax of Eragrostis curvula

Epicuticular wax of Eragrostis curvula contains hydrocarbons (6%), esters (13%), acids (3%), alkanols (4%), tritriacontane-12,14-dione (47%), 5(S)-5-hydroxytritriacontane-12,14-dione (14%) as major components. The esters consist of triterpenol esters (42%) as well as alkanol esters. The free alkanols consist principally Of C₁₆C₃₂ components, resembling those of waxes from panicoid, and some other eragrostoid, grasses. Minor components are triterpenols (0.7%), triterpenones (0.5%), triacylglycerols (0.3%), secondary alkanols (0.1%) and 5-oxotritriacontane-12,14-dione (0.1%).     

Epicuticular waxes of albino maize

Epicuticular wax of albino maize seedlings contains alkanes (9.5 %), esters (23.3 %), aldehydes (14.1 %) and free alcohols (53.1 %). The wax compositio     

Epicuticular waxes of hexaploid and octaploid triticales

Leaf and stem wax of triticales contain alkanes, esters, aldehydes, free alcohols, free acids, β-diketones and hydroxy gb-diketones. The wax compositions of the triticales investigated are closer to that of wheat than to that of rye.