植物表皮蜡质覆盖于植物表面,在植物与外界环境之间形成一层保护性屏障,可有效降低植物的非气孔性水分散失,从而提高植物对干旱等逆境胁迫的抗性,实现水生植物向陆生的进化。研究表明,相同生长条件下有蜡质的材料对水分的利用效率和产量都要高于无蜡的近等基因系。因此挖掘蜡质基因并明确其功能对于提高作物抗旱性和研究蜡质代谢具有重要意义。本实验以玉米蜡质突变体glossy6(简称gl6)为研究材料,分析突变体的表型特征,克隆目的基因并对其功能进行初步研究。实验取得的主要研究结果如下:取正常生长至三叶期的玉米叶片,在扫描电子显微镜下观察,发现突变体gl6叶片表面的蜡质晶体明显减少;在透射电子显微镜下观察,发现gl6叶片表皮细胞内存在不明线状内含物。对突变体gl6的蜡质成分分析表明:突变体叶表皮蜡质总量显著下降,仅为野生型的38.12%;29个碳原子及以上长度碳链的化合物显著减少,其中C32:0 VLCFA仅为野生型的4.58%。生理学实验发现突变体gl6的离体叶片失水速率、叶绿素浸提率明显高于野生型。受到干旱胁迫时,突变体gl6的叶片相对电导率明显高于野生型,而其叶片相对含水量、以及干旱胁迫后的幼苗存活率则显著低于野生型。利用红外热像仪检测玉米叶片表面温度,发现无论在正常浇水还是干旱胁迫条件下,突变体gl6的叶表面温度都低于野生型,表明gl6的叶片水分散失较快。进一步检测gl6与野生型的气孔密度和气孔指数,发现二者之间无明显差异。由此推测,突变体gl6在苗期对干旱胁迫敏感,主要是由于其叶片表皮蜡质减少。利用由Mu转座子创制的gl6-Mu等位突变体,通过DLA(Digestion-Ligation-Amplification)的方法扩增Mu插入位点的侧翼序列,再利用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳寻找与表型共分离的特异条带,回收测序,结合生物信息学分析,获得候选基因GRMZM2G139786。根据Mu插入位点的基因组序列设计PCR引物,进一步验证了Mu插入位点与gl6突变体表型共分离。gl6基因表达模式分析表明该基因在幼苗叶片、胚、花药、花丝和雄穗的表达量较高,与数据库MaizeGDB、Q-Teller显示的结果一致。利用玉米原生质体作为瞬时表达体系检测,发现GL6主要定位在细胞质和细胞膜。对gl6进行同源序列分析,并未在拟南芥、水稻等其它植物中发现其同源基因相关功能的报道。此外,在拟南芥中过表达gl6,转基因株系并未表现出抗旱的表型。根据以上实验结果,我们推测gl6基因在玉米中可能参与超长链蜡质化合物的合成或运输。若gl6基因突变,则使蜡质前体化合物合成或向胞外运输受阻,在胞内积聚,造成玉米叶片表皮蜡质减少,导致gl6突变体叶片保水能力下降,抗旱性减弱。