基于蜡质代谢的盐芥适应干旱的生理生态与分子机制

植物叶表皮对于植物抵御逆境具有重要的作用，表皮蜡质和角质中的某些化学组分可能对于阻止水份丧失起关键作用。表皮蜡质和角质的代谢变化与ABA之间的关系还不清楚。盐芥具有明显的表皮蜡质层和极强的抗逆性，同时还可以借鉴拟南芥的研究手段开展较深入的分子机制方面研究。本研究以具有不同耐旱能力的两种生态型盐芥作为实验材料，进行耐旱性能测定；化学方法分析它们之间表皮蜡质和角质之间的差异及在干旱和ABA胁迫下的动态变化；克隆盐芥中ABA响应的蜡质代谢相关基因，通过real-time PCR分析这些基因的表达变化。本研究的目的是寻找盐芥中耐旱相关的蜡质和角质中关键化学组分，并探讨ABA与盐芥表皮蜡质和角质代谢变化的关系。通过上述研究有望筛选到新型的抗旱相关的分子标记，并为深入研究盐芥耐旱的生理生态及分子机制提供重要信息。

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。植物表皮蜡质参与阻止植物非气孔性蒸腾失水，提高植物对水分的利用效率，以实现对干旱环境的适应。本项目选取盐芥的不同抗旱能力的两种生态型作为材料，开展了下列研究：1)表皮特性进行分析，包括表皮渗透性测定和电镜观察。2)对包含蜡质和角质在内的表皮脂类的化学分析，以及干旱逆境胁迫下的动态变化分析。3)对蜡质代谢的分子机制研究，包括盐芥蜡质代谢关键基因的表达分析和蜡质代谢关键基因的克隆。本项目已经全面完成了预期目标，目前已发表SCI文章2篇，核心期刊目3篇。.本研究的主要特色及创新在于：1)对逆境模式植物盐芥的两种常见生态型进行了表皮脂类的对比分析，揭示了盐芥表皮脂类中的优势组分及其可能与盐芥极强的抗旱性的关系。2)对盐芥的角质进行了分离提取和化学分析，并且发现了18-OH C18:2在拟南芥中几乎无检出，而在盐芥中具有很高含量。3)从盐芥中克隆到包括EhWBC11和EhKCR1在内的几个新基因。上述结果大多为首次报道，尤其盐芥中表皮角质的化学分析结果对于揭示极端环境植物中控制表皮角质蒸腾的分子机制具有重要理论价值。此外，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。