大葱(Allium fistulosum)是我国传统的蔬菜和调味品之一,其叶片表面覆盖有明显的蜡质层,本课题组发现一株大葱少蜡突变体,是研究蜡质合成机制的较好材料。本项目组前期开展了大葱表皮转录组分析,筛选出了两个与蜡质合成相关的基因AfCER1和AfKCS6。本文以野生型和突变型大葱为实验材料,结合形态学、生物信息学、生理生化学对蜡质代谢特性进行研究,旨在为大葱蜡质合成的分子机制提供理论基础。主要的结果如下:1.扫描电镜可以观察到野生型大葱的叶表面覆盖有尖状晶体,突变型中未发现蜡质晶体;野生型的株高、茎粗、蒸腾速率、及单位面积上的气孔数高于突变型;野生型的叶绿素含量,净光合速率低于突变型。2.利用RACE(rapid amplification of cDNA ends)技术获得AfCER1(Allium fistulisum CER1)的全长cDNA序列,并通过生物信息学手段分析基因的序列;利用RT-PCR和Real-time PCR分析AfCER1基因在大葱野生型和突变型植株中的空间表达模式。实验结果表明,AfCER1基因全长为2144bp,包含一个1857 bp完整的开放阅读框(ORF),编码618个氨基酸。AfCER1与其他物种的CER1具有相似结构域:脂肪酸羟化酶结构域和WAX2-C结构域。AfCER1基因在大葱的根、叶鞘、叶片等部位均有表达,且在野生型和突变型植株中的表达量有差异。在大葱的根和叶鞘及刚见光的叶片中,AfCER1在突变型植株中的表达量相对野生型少,而在见光较多的叶片部位,AfCER1在突变型植株中的表达量却比野生型多。3.野生型和突变型大葱中克隆得到的AfKCS6序列存在差异性碱基,但预测的氨基酸序列是相同的。基因全长包含一个1491bp完整的开放阅读框(ORF),编码497个氨基酸。AfKCS6基因在大葱叶片部位显著表达,且在野生型和突变型植株的叶片部位表达量也有显著性差异,野生型明显高于突变型。4.将大葱蜡质相关基因AfKCS6克隆至原核表达载体PET-28a上,重组质粒命名为PET28a-AfKCS6。