不同品种小麦穗部蜡质成分分析.docx

? ? 不同品种小麦穗部蜡质成分分析 ? ? 王嘉欢，陈晓杰，张福彦，范家霖，杨保安，程仲杰，张建伟 （河南省科学院同位素研究所有限责任公司/河南省核农重点实验室，郑州 450015） 表皮蜡质是陆生植物地上部分的第一道物理屏障，在植物与环境的相互作用过程中，应对各种多变的环境胁迫时扮演着重要的角色［1］.表皮蜡质可以保护植物免受强紫外线辐射和高温的危害［2］，增加植物对高盐和低温的耐受性，还可以抵御外界病虫害和食草动物的侵害［3-5］，限制植物的非气孔水分流失［6-7］，另外，表皮蜡质还与植物抗旱性及产量密切正相关［2，8-10］.不同植物表皮中的蜡质成分是不同，例如在番茄的叶片和果实中，蜡质主要成分为直连烷烃、支链烷烃、脂肪醇和三萜类等化合物［11］，而荷叶表皮中蜡质成分重要为长链直链二醇、长链次级醇、伯醇以及脂肪酸等化合物［12］.禾本科植物表皮蜡质化学组成主要有烷烃类、醛类、醇类、酸类、酯类、酮类、萜类及其他一些未知成分［13］. 小麦（Triticum aestivumL.）是在全球温带地区种植的最重要的粮食作物之一.小麦蜡质是指覆盖在小麦表皮细胞外的一层由亲脂性化合物构成的疏水层，小麦的叶、茎、穗和芒等部位表面均被蜡质层覆盖，其表皮有大量的蜡质.小麦蜡质主要成分是超长链脂肪酸及其衍生物，包括初级醇、烷烃、醛、脂肪酸、β-和OH-β-二酮［14-16］.蜡质组分在小麦不同器官是不同的，小麦叶片表皮蜡质主要组分是初级醇，叶鞘和茎表皮蜡质主要组分是β-二酮［17-18］.β-二酮主要为正三十一烷-14、16-二酮，由于β-二酮的存在，许多现代小麦品种表现出白霜状蜡质外观. 虽然有关小麦表皮蜡质组成的研究已经较多，但大多数研究关注于小麦的叶片，对穗部的研究较少.小麦穗部作为重要的光合器官，对产量有直接贡献，目前尚不清楚不同品种小麦穗部表皮蜡质组成的差异.因此，为了了解小麦穗部表皮蜡质的组成特点，并获得小麦穗部表皮蜡质的含量及成分数据，本研究利用气相色谱-质谱联用仪对四种不同现代品种小麦材料的穗部表皮蜡质进行测定和分析，获得小麦蜡质组成成分特征和品种间差异，为后续研究小麦蜡质分子机理提供基础. 1 材料与方法 1.1 试剂与仪器 氯仿（英丰，中国）、正二十四烷烃、吡啶和双三甲基硅基三氟乙酰胺（BSTFA）均购自美国的西格玛奥德里奇公司.主要仪器有气相色谱-质谱联用仪（7890B，安捷伦，美国）、气相色谱样品瓶（安捷伦，美国）、容量瓶（天玻，中国），千分之一分析天平（BSA224S，赛多利斯，德国）、恒温水浴锅（DZKW-C，树立，中国）、氮吹仪（LC-DCY-12G，力辰，中国）、烘干箱（DHG-9246A，精宏，中国）. 1.2 试验材料 洛旱17、郑品麦22号、中育1331、齐民7号四个小麦品种，于2020年10月15日种植于郑州市新郑市新村镇小麦试验基地（34°39′N 113°74′E）.每个品种的小麦以10 cm的间距人工点播种植在行长为1.5 m、行距25 cm的试验田中.2021年4月20日选取样品，用干净的剪刀选取扬花期的小麦穗部，然后保存于4℃冰箱中用于后续实验. 1.3 标准品配制 用千分之一分析天平准确称取0.05 g正二十四烷烃（C24）标准品于50 mL容量瓶中，加入50 mL氯仿溶液配制成质量浓度为1 μg/μL的标准品液，密封后置于4℃冰箱保存. 1.4 氯仿浸提法提取小麦穗部表皮蜡质 将新鲜干净的小麦穗子放于提前用氯仿润洗过的小烧杯中，加入25～35 mL氯仿，使组织完全浸没在氯仿中，然后加入20 μL正二十四烷烃（C24，1 μg/μL）作为内标，轻轻晃动烧杯，浸提60 s.浸提完后，用干净的镊子捞出组织，将提取后的组织放入烘箱中烘干24 h后测定其干重，将浸提液放置于通风橱中使其挥发变少.将挥发后的提取液（10 mL）通过滤纸过滤到小玻璃瓶中，然后置于通风橱中完全挥发.加入1 mL的氯仿于小玻璃瓶中，然后转入气相色谱样品瓶中，置于通风橱中使其完全挥发. 1.5 蜡质提取物的衍生化反应 为了使提取到的蜡质能被气相色谱（Gas chromatography，GC）充分检测到，需先进行衍生反应.衍生反应的目的是将含有羟基（OH-）的化合物转化为其相应的三甲基甲硅烷基衍生物［19］.具体步骤是：将样品在氮气下干燥，然后加入40 μL的BSTFA和40 μL吡啶，将GC小瓶盖好盖子，并将混合物置于70℃金属浴中60 min，然后迅速在氮气下吹干反应物，最后加入800 μL的氯仿用于下一步GC的测定. 1.6 气相-质谱联用仪（GC-MS）分析蜡质成分 配备有质谱检测器（Mass spectrometer，MS）和火焰离子化检测器（Flame ionization detector，FID）的