农业生物技术学报

作者：叶青, 宗全颖, 朱晓敏, 田也, 侯丽霞, 刘新

单位：1 青岛农业大学 生命科学学院,青岛 266109; 2 山东省高校植物生物技术重点实验室,青岛 266109

关键词：表皮蜡质,低温胁迫,蜡酯合成酶1 (WSD1),葡萄,

基金：山东省自然科学基金 (ZR2023MC074); 山东省重点研发计划 (2022LZGCQY019); 青岛市自然科学基金 (23-2-1-178-zyyd-jch)

低温是限制葡萄(Vitis vinifera)产业高质量发展的主要胁迫因子。叶片表皮蜡质与植物抗逆性有重要关联,但其在低温胁迫响应中的生物学功能及合成途径尚不清晰。蜡酯合成酶1 (wax ester synthase 1, WSD1)催化产生表皮蜡质的重要组成成分蜡酯,在表皮蜡质合成过程中具有非常重要的作用。本研究首先以24个不同抗性葡萄种质为材料,分析叶片表皮蜡质与葡萄抗寒性之间的关系。结果发现,抗寒葡萄品种叶片表皮蜡质含量明显高于敏感品种,低温能够促进葡萄叶片表皮蜡质各组分含量升高,其中蜡酯类和烷烃类物质增加明显,且抗寒品种升高幅度大于敏感品种,表明叶片表皮蜡质与葡萄抗寒性之间具有正相关性。以耐寒葡萄品种'左优红'为材料,克隆获得受低温胁迫诱导的VvWSD1(GenBank No. XM_002263373.5),对其进行生物信息学分析和表达特性分析,并以转基因拟南芥为材料研究其与叶片表皮蜡质合成和植株抗寒性的关系。结果显示,VvWSD1 cDNA全长为1 545 bp,编码514个氨基酸;VvWSD1在葡萄茎、叶、芽和果实等组织中均有表达,成熟叶中表达量最高。VvWSD1受低温胁迫诱导,并且抗寒葡萄品种中的表达量显著高于敏感品种。在低温胁迫下,瞬时过表达VvWSD1葡萄叶片表皮蜡质积累明显增多;过表达VvWSD1后转基因拟南芥植株生长明显优于野生型,叶片表皮蜡质积累增加,叶片失水率和叶绿素浸出下降,细胞膜相对透性、丙二醛(malondialdehyde, MDA)和活性氧(reactive oxygen species, ROS) 含量显著低于野生型,植株抗寒性增强,表明VvWSD1介导叶片表皮蜡质积累参与葡萄低温胁迫应答。本研究为阐明叶片表皮蜡质形成及合成酶基因参与植物低温胁迫响应的分子机制奠定了理论基础,对实现葡萄抗寒栽培和种质资源选育具有重要意义。

来源：2024年第12期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

查看农业生物技术学报杂志2024年第12期