植物表面覆盖着一层连续不断的疏水层,称为角质层。角质层又分为不溶于有机溶剂的角质和可溶于有机溶剂的蜡质。表皮蜡质是由超长链的脂肪酸及其衍生物如醇、醛、酮、酯等组成的混合物的总称,在限制植物非气孔性水分散失和抵御环境胁迫等方面起着重要的作用。超长链脂肪酰辅酶A还原酶（Very-Long-Chain Fatty Acyl-Coenzyme A Reductase,FAR）是催化超长链脂肪酸生成脂肪醇过程中的关键酶。研究表明,小麦苗期叶片中超长链脂肪醇含量很高,而目前,从小麦中克隆的参与脂肪醇合成的基因还很少,因此,本文从普通小麦西农979苗期叶片中克隆了三个FAR基因,并分别从基因特性和功能验证等方面对其功能进行了鉴定。主要研究结果如下:1.通过对不同倍型小麦苗期叶片表皮蜡质的测定,发现叶片表皮蜡质的组分主要以初级醇为主,其绝对含量为6.30⁹.16?g·cm^-2,并在苗期蜡质中占绝对优势（71%⁸8%）,同时还有少量的烷烃、脂肪醛、脂肪酸和酮。从脂肪醇的碳链分布情况来看,粗山羊草以C26醇为主导,其余物种则以C28醇为主导。扫描电镜发现,不同倍型小麦叶片表皮蜡质均呈现片状晶体结构。同时,测定了两个六倍体小麦材料不同叶位叶片表皮蜡质的成分及含量,结果表明,每个叶位的蜡质均包含烷烃、脂肪醇、脂肪醛、脂肪酸、二酮和羟基-β-二酮,并且小麦叶片的整个发育过程,烷醇始终是占绝对地位的。此外,两个材料（明988和西农979）的旗叶蜡质中,β-二酮和OH-β-二酮在含量上表现出显著差异。2.利用RT-PCR的方法从普通小麦西农979苗期叶片中克隆到了3个FAR基因,分别命名为TaFAR6、TaFAR7和TaFAR8。它们的开放阅读框（ORF）大小分别为1 497bp、1 503 bp和1 479 bp,它们分别编码499 aa、501 aa和493 aa。序列比对结果表明,这三个基因与拟南芥CER4/FAR3基因同源性在45%⁵0%,且都具有典型的脂肪酰辅酶A还原酶基因（FAR）的结构域（I/V/F）-X-（I/L/V）-T-G-X-T-G-F-L-（G/A）。进化分析表明,TaFAR6与大麦HvFAR2同源性最高,TaFAR7与二穗短柄草BdFAR3相似性较高,TaFAR8与水稻的OsFAR1、OsFAR6和OsFAR4有很高的相似性。组织表达分析表明,TaFAR6主要在幼叶、旗叶、颖壳中表达,TaFAR7主要在幼叶、穗子和雄蕊中表达,TaFAR8则主要在幼叶、叶鞘和雄蕊中表达。逆境胁迫与激素诱导条件下的表达分析表明,TaFAR6、TaFAR7和TaFAR8均能够被生物与非生物胁迫诱导表达,其中,TaFAR6和TaFAR8表达上调迅速,而TaFAR7表达上调则相对较为缓慢。此外,亚细胞定位分析表明,TaFAR6、TaFAR7和TaFAR8被定位在内质网上。3.在酿酒酵母INVSc1细胞中异源表达小麦TaFARs,结果表明,TaFAR6催化合成了C24:0-OH;TaFAR7催化合成了C24:0-OH和C26:0-OH;TaFAR8催化合成C24:0-OH。初步验证了TaFAR6、TaFAR7和TaFAR8具有超长链脂肪酰辅酶A还原酶的活性。4.在双子叶模式植物番茄中表达TaFAR,三个基因TaFAR6、TaFAR7和TaFAR8在番茄叶片中过表达均会催化合成C26:0-OH、C28:0-OH和C30:0-OH。在番茄果实表皮中,TaFAR6和TaFAR8会催化合成C24:0-OH、C26:0-OH、C28:0-OH和C30:0-OH,而TaFAR7基因优先催化合成C24:0-OH、C26:0-OH、C28:0-OH、C30:0-OH和C32:0-OH。说明TaFAR在番茄果实表皮中能够利用更广泛的底物。扫描电镜结果发现,脂肪醇含量的增加引起番茄果实表皮蜡质晶体的增加,其晶体形状与小麦苗期叶片片状晶体相似。同时失水速率分析表明,转基因番茄果实的保水能力有所增强。5.在水稻叶片中,TaFAR6和TaFAR7过表达优先催化合成C24:0-OH和C26:0-OH,TaFAR8过表达优先催化合成C24:0-OH。在水稻叶鞘中,TaFAR6和TaFAR7过表达优先催化合成C28:0-OH和C32:0-OH,TaFAR8过表达优先催化合成C28:0-OH。扫描电镜结果发现,脂肪醇含量的增加引起水稻叶片和叶鞘表皮蜡质晶体增多,片状晶体与小麦叶片晶体形状相似。转TaFAR基因水稻抗旱保水性分析表明,其保水性能增强。综上所述,我们从小麦中克隆的TaFAR基因能够催化超长链脂酰辅酶A合成初级醇,其中,TaFAR6主要催化C28:0-OH和C30:0-OH的生物合成,TaFAR7主要催化24:0-OH和C26:0-OH的生物合成,TaFAR8主要催化C24:0-OH、C26:0-OH和C28:0-OH的生物合成。研究为今后作物的抗逆机理研究提供基础。