植物能够适应外界环境的变化并生存下来的一个重要机制是分泌蜡质到植物角质层表面,充当植物阻挡紫外辐射及病虫害侵蚀的第一道屏障,并能降低植物的非气孔性水分丧失,有研究表明,表皮蜡质含量与植物抗逆性呈正相关。而转录因子是调控植物生长发育和逆境应答过程中的重要成员,能同时调控同一性状相关多个基因的表达,操纵一个转录因子就可通过它促使多个功能基因发挥作用从而使植株性状获得综合改良,显示出操纵转录因子比操纵功能基因巨大的优越性,因而近年来对转录因子特别是逆境相关转录因子的研究成为热点。本研究对水稻叶片发育过程中表皮蜡质的积累进程进行了系统的观察,发现在水稻各部位暴露到外界环境之前,水稻的表皮蜡质就基本完成其发育以备适应外界的环境。水稻叶片表皮蜡质的部位发育程序为由叶尖往下依次发育的顺序;叶腹面比叶背面发育早,蜡质晶体积累多;全展叶期叶片蜡质晶体积累达到高峰,与全展叶开始全面行使叶片的功能相适应。到了成熟末期,叶片表皮蜡质从叶片边沿向中心开始崩溃退化。为了研究水稻表皮蜡质与水稻抗逆性的关系,本研究总结了一套简单的水稻蜡质提取方法并对不同品种水稻在正常生长条件的表皮蜡质积累情况以及逆境条件下表皮蜡质的变化情况进行了比较研究。发现以氯仿为溶剂,在60℃,30s的条件下高温短时间内浸提是非常有效的水稻表皮蜡质提取方法。正常生长条件下,表皮蜡质分布的密集程度为旱209>日本晴>9311,蜡质晶体的大小为9311>旱209>日本晴,而提取的蜡质含量为旱209>9311>日本晴。说明水稻叶片表皮蜡质在叶面上分布越广泛,覆盖率越高,则水稻的保水能力越强,水稻的抗旱性也越强。适当剂量的紫外和干旱处理能提高水稻表皮蜡质的含量,表明水稻叶片表皮蜡质的产生是一个积极的、可调控的过程。通过与拟南芥蜡质代谢转录因子基因的序列同源性比较,找到两个在水稻中同源性较高的基因序列,命名为OsWTF1和OsWTF2。生物信息学分析表明,OsWTF1和OsWTF2都含有单个AP2保守结构域,归属于转录因子家族AP2/ERF超家族ERF亚家族成员;启动子部位包含大量调控植物部位特异基因表达和逆境应答基因表达的顺式作用元件,推测OsWTF1和OsWTF2与水稻的逆境应答调控相关。利用GUS融合表达研究OsWTF1和OsWTF2的部位表达,发现OsWTF1和OsWTF2在水稻的根、茎、叶、鞘、幼穗中都有表达;比较而言,OsWTF1在生殖生长期的表达强,在营养生长期表达弱,而OsWTF2在水稻营养生长期的表达强,在生殖生长期表达弱。利用RACE方法获得OsWTF1全长cDNA,从日本购得OsWTF2全长cDNA,并构建OsWTF1和OsWTF2过表达载体和OsWTF2的RNAi表达载体,分别转入水稻中获得转基因植株。发现转OsWTF1、OsWTF2的过表达植株的株型矮小,育性降低,花粉形态发生改变,叶片表皮蜡质晶体明显增厚,表皮刺毛数量减少,叶绿素浸提率降低,表明OsWTF1和OsWTF2可能参与水稻表皮蜡质的生物合成并对水稻抗旱性具有积极作用;而导致表皮蜡质表达沉默的转基因植株暂未得到,可能表皮蜡质的表达是一个多基因控制的复杂体系,对其中一个基因的沉默达不到使表皮蜡质表达缺失的效果。