石竹属（Dianthus）植物是重要的切花和观赏地被植物资源，花色丰富，种类繁多，温室生产和露地栽培均可。目前，不同地区栽培应用的石竹种类在叶型和叶色上具有很小差异，但表现出不同的耐旱性。表皮蜡质是沉积在植物茎叶表面的一类疏水性物质，可以影响植物叶色，更重要的是它可以通过限制叶片的非气孔性失水进而参与植物耐旱调控。然而，多种栽培石竹的叶表皮蜡形态、组分及其在干旱胁迫下叶失水调控中的作用还是不清楚的。 近日，Ornamental Plant Research 在线发表了东北农业大学周爱民课题组题为Tubular epicuticular wax is an importanttrait for limiting non-stomatal water loss from leaves in several Dianthus species 的研究论文。该研究显示了几种石竹属植物叶表皮蜡的微形态、组分及其在叶失水调控中的贡献，为今后通过微调控表皮蜡组分提高石竹耐旱性提供了可能。 该研究以香石竹、尖叶石竹（野生型和高蜡突变体）、蓝灰石竹和紫花石竹为材料，利用SEM结合Cryo-SEM观察发现五种石竹的表皮蜡晶体主要由管状（香石竹、蓝灰石竹）、片状（紫花石竹）以及管状和片状结合（尖叶石竹）的形式构成（图1）。TBO染色、叶片非气孔失水和叶绿素浸提实验五种石竹叶的表皮渗透性和非气孔失水速率是不同的，这可能与表皮蜡的组分或含量有关。
图1 五种石竹叶表皮蜡质晶体的SEM图像利用GC-MS分析显示五种石竹的表皮蜡在组分上高度相似但也存在差异，主要识别出包括脂肪酸、烷烃、醛、醇、酮和酯类的19种蜡质组分（图2）。进一步，结合表皮蜡晶体形态差异和文献推测Octacosanol（C28H58O）可能为片状蜡的构成组分，而唯一识别出的β-二酮类组分Tricosane-2,4-dione（C23H44O2）可能为管状蜡晶体的构成组分。在总蜡含量相似的情况下，蓝灰石竹（管状蜡）的叶非气孔失水要慢于野生型尖叶石竹（管状 片状蜡），由此推测管状蜡组分在非气孔失水调中的贡献可能要大于片状蜡组分。这些研究结果表明石竹表皮蜡在晶体形态和组分上是复杂的，而且不同的蜡质组分对于限制非气孔失水的贡献也是不同的，因此，这为今后通过定向改变表皮蜡组分进而改善植物耐旱性提供了新的思路。
图2 五种石竹叶表皮蜡的主要组分及其比例 东北农业大学园艺园林学院周爱民副教授为该论文的通讯作者，硕士生万智焱和张海珍博士为论文的共同第一作者，硕士生任璐璐、张怀芳，冯爽博士，王金刚教授也参与了本工作。本研究获得了国家自然科学基金（31902052 和32172619）和黑龙江省自然科学优秀青年基金（YQ2020C006）的项目资助。 课题小组合照原文链接：
https://doi.org/10.48130/OPR-2022-0015
关于Ornamental Plant Research
Ornamental Plant Research 是一本开放获取的期刊，致力于传播观赏植物领域的最新研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、评论、观点以及应用性论文。期刊主编由美国佛罗里达大学食品与农业科学学院陈建军教授担任。
期刊官网：
www.maxapress.com/opr
投稿链接：
mc03.manuscriptcentral.com/ornpr
