植物表面蜡质是抵御来自外来环境侵害的第一道防护层,可以保护植物免受外界各种生物和非生物胁迫。水稻作为重要的粮食作物,对表皮蜡质合成相关基因的开展研究,并应用到育种工作中提高品种抗逆性具有重要意义。本研究利用EMS诱变粳稻品种中花11获得一个水稻叶片蜡质减少的突变体wsl5-1,通过图位克隆方法对目标基因进行分离克隆,并进一步探索了该基因的功能,主要研究内容如下:1.突变体wsl5-1表型分析与野生型中花11相比,突变体wsl5-1株高略矮,且抽穗期出现早衰表型。扫描电镜观察表明突变体叶片表面蜡质晶体明显减少。GC-MS检测发现突变体蜡质各组分与野生型相比均下降,其中脂肪酸、伯醇类和烷类组分显著下降,总蜡质含量也显著减少。同时,突变体叶片的叶绿素含量在抽穗期之后相对于野生型迅速下降,光合速率也显著减低。产量性状分析表明突变体的结实率和千粒重比野生型显著减小。2.蜡质合成基因WSL5-1的图位克隆和功能验证利用wsl5-1/TN1构建F2定位群体,通过图位克隆方法WSL5-1基因被定位于第4染色体Indel标记C4和C7之间52 kb物理区间内,包含7个开放阅读框。通过预测注释信息和测序分析发现,在第四个开放阅读框LOC＿Os04g30760内的编码区第9个外显子上存在一个单碱基突变（G-A）,使得所编码的蛋白质第254位氨基酸由丙氨酸（Ala）突变为苏氨酸（Thr）。生物信息学分析基因LOC＿Os04g30760被预测编码一个3-氧乙酰基还原酶,参与脂肪酸合成途径。进一步转基因互补验证表明该基因即为目标基因。3.WSL5-1基因的表达模式和亚细胞定位通过利用对不同组织的实时定量RT-PCR以及GUS表达实验分析WSL5-1基因的表达模式。结果表明,基因WSL5-1在水稻的茎、叶、鞘和幼穗等绿色组织中均有表达。构建WSL5-1基因的亚细胞定位GFP载体,在烟草和原生质体中瞬时表达,结果发现与叶绿体marker融合蛋白信号共定位,表明WSL5-1蛋白定位于叶绿体上。4.WSL5-1基因突变影响表皮蜡质相关基因的表达和叶片早衰为了进一步探索WSL5-1基因突变导致蜡质合成途径受阻,本研究检测了水稻中蜡质相关基因的表达水平,与野生型相比,大部分基因在突变体中都下调表达。另外,利用透射电镜观察比较叶绿体的微观结构,表明叶绿体发育受到严重影响。生理生化实验结果发现,与野生型相比突变体在抽穗期H2O2和MDA含量显著升高,CAT酶活性降低。同时,对叶绿素降解和衰老相关基因表达分析表明在突变体中这些相关基因上调表达,加速了叶绿素的降解,导致了植株的衰老。5.WSL5-1基因对水稻苗期耐冷性起重要作用本研究对野生型和突变体苗期进行低温处理,结果发现突变体对低温更敏感,为了进一步探索WSL5-1基因在水稻苗期低温胁迫中的分子机理,研究表明水稻关键耐冷基因与Os WSL5-1在低温处理过程表达趋势相似。同时,分别取样测定野生型和突变体的H2O2含量,结果表明突变体内H2O2含量明显高于野生型。另外,过氧化物酶基因Os POD1在突变体中随着低温处理时间也下调表达,且显著低于野生型。这些结果表明WSL5-1基因调控水稻苗期耐冷性。