论文部分内容阅读
小麦表皮覆盖有一层蜡质,这层蜡质能够防止表皮非气孔性失水、抵御病虫害的侵害,在小麦抵御干旱和病虫害等方面均发挥重要作用,因此对小麦蜡质合成通路及相关调控基因的研究和发掘一直受到国内外研究学者的关注。田间观察发现一粒小麦和二粒小麦的表皮分别为光滑无白霜和白霜状,这可能预示着二者在蜡质含量和成分上存在差异,而这种差异极有可能是由于二粒小麦B基因组引入而产生。因此,本文对一粒小麦和二粒小麦不同发育时期叶和穗表皮蜡质的差异进行了气相色谱（Gas Chromatography-Flame Ionization Detector/Mass Spectrometer,GC-FID/MS）分析,并对以上不同时期不同部位的材料进行了扫描电镜（Scanning Electronic Microscopy,SEM）分析。利用大麦上新发现的蜡质合成基因在数据库中进行比对搜索,分析了同源基因的关系;此外,还研究了胚龄、低温预处理、基本培养基、生长素浓度、细胞分裂素浓度对一粒小麦幼胚组织再生的影响,为后续蜡质合成相关基因的功能研究奠定基础。研究结果如下:1.对一粒小麦和二粒小麦不同器官蜡质的研究发现:一粒小麦的叶片和颖壳、二粒小麦叶片三者的蜡质组成相似,均以初级醇（57.28%-72.32%）为主,其次为烷烃（11.12%-23.92%）;一粒小麦叶鞘中烷烃（49.98%）含量最高,其次是初级醇（19.99%）和二酮（15.02%）;二粒小麦颖壳和叶鞘中均以二酮（90.13%、86.04%）为主,然后是烷烃（2.35%、5.35%）和初级醇（2.92%、3.96%）。2.对一粒小麦和二粒小麦穗发育过程蜡质成分及含量分析发现:随生育时期的推移,二者蜡质积累量逐渐增多;一粒小麦中C26醇比例逐渐下降,C29烷烃比例逐渐升高;二粒小麦中β-二酮的比例先升高后下降,OH-β-二酮的比例先下降后升高,C29烷烃比例逐渐升高,初级醇均呈逐渐下降趋势。说明随生育时期的变化一粒小麦和二粒小麦穗表皮蜡质组分及含量不断变化,且在一粒小麦和二粒小麦中引起蜡质含量变化的物质存在差异。3.对二粒小麦不同生育时期叶片蜡质的研究发现:随着二粒小麦不同生育期的变化,蜡质的总量逐渐积累;初级醇为蜡质组成的最主要的部分（76.49%-80.20%）,烷烃（7.52%-10.15%）其次;初级醇和烷烃的比例随二粒小麦生育时期的变化逐渐下降,而二酮的比例却显著上升。说明随生育时期的变化二粒小麦叶片表皮蜡质组分及含量不断变化。4.对蜡质晶体的研究发现:二粒小麦的颖壳和叶鞘表面为棒状晶体,一粒小麦的叶片、颖壳、叶鞘和二粒小麦的叶片表面为片状晶体;一粒小麦抽穗第1天颖壳表面无明显蜡质晶体存在,二粒小麦从抽穗第1天起就有蜡质晶体形成,表面的蜡质晶体始终很密集;一粒小麦颖壳表面的晶体最为稀疏,其次为叶鞘,叶片表面蜡质晶体最密集,二粒小麦颖壳、叶鞘和旗叶表面的蜡质晶体均比较密集;二粒小麦叶片返青期到抽穗期蜡质晶体逐渐变得密集,灌浆期叶片表面晶体较抽穗期变稀疏。说明在一粒小麦不同器官蜡质晶体形态相同,而二粒小麦中不同器官蜡质晶体形态存在差异,并且随生育时期的变化表皮蜡质晶体密集程度不断变化。5.在一粒小麦和拟斯卑尔脱山羊草中分别得到1个与大麦二酮合成相关基因CER-U相似度较高的序列,相似度分别为79.9%和90.2%;拟斯卑尔脱山羊草中得到1个与基因CER-Q相似的序列,相似度为88.8%,一粒小麦中未得到相似序列;一粒小麦中得到与基因CER-C相似度较高的序列3个,相似度分别为85.2%、71.7%和64.3%,拟斯卑尔脱山羊草中相似度较高的有2个序列,相似度为82.9%和88.7%。筛选得到了可能调控二酮合成的候选基因。6.对一粒小麦幼胚培养体系的建立进行了研究,结果表明,以扬花14-16天的一粒小麦幼胚为外植体愈伤诱导效果最好,此时出愈率最高（95.53%-98.34%）,而且对外植体来源的幼穗进行低温预处理（4℃处理）0-3天。培养基以MSE3为基本培养基,诱导培养基中宜添加2.0 mg/L的2,4-D和0.5 mg/L的ABA,分化培养基中宜添加0.5mg/L6-BA和0.25mg/L的IAA。初步构建了一粒小麦幼胚的再生体系。