小麦表皮蜡质二酮合成酶候选基因功能研究

Plant cuticular waxes play an important role in water-saving and drought resistance, so the research on plant cuticle become a hot research area in recent years, and has made a big progress, especially on waxes biosynthesis of arabidopisis. Very long chain fatty β-diketone is a main component in wheat cuticular waxes, but the biosynthesis of it has not been reported yet. Iw1 gene in wheat is a transcriptional inhibitor gene, which regulates the biosynthesis of diketone and other wax components. In this project, with the Iw1 mutant line as the material transcriptome sequencing and bioinformatics analysis were conducted to screen the candidate synthetase genes responsible for the diketone biosynthesis, and then the 10 candidate genes will be functional analyzed in transgenic tomatoes, Brachypodium distachyon and wheat. The research will provide the theoretical basis to clarify the mechanism of diketone biosynthesis in wheat epidermis and biological function of diketone in drought resistance, as well as the expression variation of the diketone synthase genes under drought stress condition. It also can promote the research on the mechanisms of wheat drought resistance and water-saving, improve the performance of wheat drought resistance on water stress condition,and speed up the breeding for high-yielding and water-saving wheat cultivrs.

植物表皮蜡质在植物的抗旱保水上起着主导性的作用，所以蜡质的研究在最近几年成为国际上一个研究热点，取得了很多突破性进展，特别是模式植物拟南芥蜡质的生物合成研究。超长链脂肪二酮是小麦表皮蜡质主成分，其生物合成还未见报道。小麦中Iw1基因是一个抑制蜡质合成的转录调控基因，调控了二酮以及其它蜡质组分的合成。本研究以小麦表皮蜡质Iw1突变体为材料，采用转录组测序和生物信息学分析筛选出二酮合成酶候选基因10个，然后通过在转基因番茄、二穗短柄草和小麦中的表达来研究其功能。以此来阐明小麦表皮中二酮的生物合成机理以及二酮在小麦表皮抗旱保水性方面的生物学功能，探讨二酮合成酶基因在小麦遭受干旱胁迫时的应答规律。该研究对理解小麦抗旱节水的机理、提高小麦的抗旱性、加快抗旱节水型高产小麦品种的选育都有重要的推动作用。

植物表皮蜡质在植物的抗旱保水上起着主导性的作用，所以蜡质的研究在最近几年成为国际上一个研究热点，取得了很多突破性进展，特别是模式植物拟南芥蜡质的生物合成研究。超长链脂肪二酮是小麦生长发育后期表皮蜡质的主要成分，其生物合成还未见报道。本研究以小麦表皮蜡质表型突变体为材料，采用转录组测序和生物信息学分析筛选出二酮合成酶候选基因10个，然后通过在转基因番茄、二穗短柄草中的表达来研究其功能。以此来阐明小麦表皮中二酮的生物合成机理以及二酮在小麦表皮抗旱保水性方面的生物学功能，探讨二酮合成酶基因在小麦遭受干旱胁迫时的应答规律。该研究对理解小麦抗旱节水的机理、提高小麦的抗旱性、加快抗旱节水型高产小麦品种的选育都有重要的推动作用。本项目研究发现，小麦表皮蜡质中二酮的合成途径与拟南芥不同，是一条新的合成通路，需要三个基因来完成，包括PKS，HYD和P450基因。这些目标基因的表达调控还需要做更深入的研究。