摘要
向日葵（HeliauthusannuusL.）是我国重要油料作物之一。向日葵生长发育、产量、品质均受到干旱及盐胁迫的影响。植物表皮蜡质覆盖在植物组织表面，可以降低植物水分散失速率，提高植物对缺水环境的适应性。本实验以油葵自交系为材料，利用气相色谱质谱联用（GC-MS）技术研究向日葵幼苗经干旱、盐胁迫、PEG6000处理后叶片表皮蜡质含量、组分的变化，并通过测定叶片失水速率和叶绿素浸出速率，鉴定了胁迫处理后向日葵叶片的渗透性。同时，在向日葵基因组中挖掘到蜡质重要组分烷烃合成的相关基因，对获得的同源基因进行生物信息学分析。利用荧光定量PCR（qRT-PCR）分析了两个候选基因在NaCl、PEG6000处理下的表达模式，并对两个基因进行克隆，最后通过在拟南芥中过表达，对HaCER3-1的生物学功能进行了分析。研究结果如下： 1.向日葵幼苗叶片表皮蜡质的主要成分为初级醇、烷烃、脂肪酸等，其中初级醇含量最高，占蜡质总量70%～80%，烷烃含量占蜡质总量10%～14%，脂肪酸约占蜡质总量10%。碳链长度分析发现，初级醇碳链长分布在22～34之间，其中以C24、C26、C28为主；烷烃碳链长分布在25～35之间，其中C27、C29、C31烷烃含量最高；脂肪酸碳链长分布在16～28之间，其中C16和C24含量最高。 2.干旱、盐胁迫10d后，向日葵叶片表皮蜡质总量显著提升，相较于对照均增加8%以上。干旱胁迫后烷烃含量增加62.5%，脂肪酸增加45%；盐胁迫后烷烃含量增加47%，脂肪酸含量增加49%；初级醇在试验中无明显增加。干旱、盐胁迫并没有增加表皮蜡质的种类，仅是数量上的变化。干旱、盐胁迫后向日葵叶片非气孔性失水速率和叶绿素浸出速率明显比对照低。 3.向日葵基因组中共有6个烷烃合成候选基因。系统进化树分析表明6个基因分为2类，3个为CER1同源基因，另外3个CER3同源基因，其中，3个CER3同源基因中HaCER3-1与拟南芥CER3亲缘关系最近。转录组数据分析发现HaCER1-1、HaCER3-1和HaCER3-2在向日葵叶片和茎中有较高表达量，可能参与其中的烷烃合成。qRT-PCR结果显示HaCER1-1和HaCER3-1在盐胁迫和PEG6000处理后明显上调，在处理第12小时，HaCER1-1上调超过30倍，HaCER3-1上调超过10倍。 4.通过在拟南芥野生型中过表达HaCER3-1基因发现，HaCER3-1可以提高野生型拟南芥莲座叶的烷烃含量，同时降低叶片的渗透性。缺水试验证明，过表达HaCER3-1基因减缓了水分缺失环境下拟南芥的萎蔫速度。
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