辣椒CaERF14转录因子的分离及其在盐胁迫和脱水胁迫中的功能表征

为解决植物在盐胁迫和干旱胁迫下的防御机制问题，研究人员从辣椒中分离出AP2/ERF家族转录因子CaERF14，通过转基因烟草模型证实其通过结合GCC-box调控下游基因表达，显著增强植物对盐和干旱的耐受性，为作物抗逆分子育种提供新靶点。

　　

全球气候变化加剧了土壤盐碱化和干旱对农业生产的威胁，辣椒作为重要经济作物，其抗逆机制研究亟待突破。传统育种方法周期长、效率低，而AP2/ERF（APETALA2/乙烯响应因子）家族虽被报道参与植物应激反应，但辣椒中特定成员的功能机制仍不明确。福建农业职业技术学院与福建农林大学的研究团队通过分离辣椒CaERF14基因，系统揭示了其在多重胁迫防御中的核心作用，相关成果发表于《Scientific Reports》。

研究采用Gateway克隆构建载体，通过农杆菌介导的烟草遗传转化获得转基因株系。利用洋葱表皮瞬时表达系统分析蛋白亚细胞定位及顺式元件结合特性，结合qRT-PCR（实时定量PCR）检测组织特异性表达和胁迫响应模式。生理指标测定包括叶绿素含量、游离脯氨酸积累及超氧化物歧化酶(SOD)/过氧化物酶(POD)活性分析。

克隆与序列分析
从辣椒cDNA文库中分离出1572 bp的CaERF14基因，其编码的283个氨基酸蛋白含典型AP2/ERF结构域，与拟南芥AtERF114同源性达70%。系统进化分析确认其属于ERF家族Xa亚组（B-4），具有特征性WLG基序和CMX-1保守序列。

组织特异性表达
qRT-PCR显示CaERF14在花和茎中表达量最高，分别为根部的7倍和6.5倍，而根部表达最低，暗示其地上部防御功能优势。

激素与胁迫响应
外源乙烯处理6小时后表达量达峰值，茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)分别诱导12.6倍和9.2倍上调。盐胁迫（250 mM NaCl）和干旱（400 mM甘露醇）1小时内快速激活基因表达，但对温度胁迫无响应。接种青枯病菌(Ralstonia solanacearum)96小时后表达提升2.4倍。

分子机制解析
亚细胞定位显示CaERF14定位于细胞核和膜系统。瞬时表达实验证实其特异性结合GCC-box而非CRT/DRE元件，表明通过乙烯信号通路调控下游防御基因。

转基因功能验证
过表达CaERF14的烟草在300 mM NaCl处理下保持叶片舒展，叶绿素含量较野生型高32%。种子萌发实验中，转基因株系CaERF14-OE5在150 mM NaCl条件下的萌发率达82%，显著高于野生型（59%）。干旱胁迫下，CaERF14-OE6株系脯氨酸积累量增加2.1倍，SOD和POD活性分别提升45%和38%。

该研究首次阐明辣椒CaERF14通过双重调控机制增强抗逆性：一方面依赖GCC-box激活防御基因网络，另一方面通过提升抗氧化酶活性和渗透调节物质（脯氨酸）积累缓解氧化损伤。值得注意的是，该基因对ABA（脱落酸）和乙烯信号的交叉响应，揭示了AP2/ERF家族在激素串话中的节点作用。在实践层面，研究为利用CRISPR/Cas9技术精准编辑作物ERF基因提供了理论依据，对培育抗逆辣椒品种具有重要指导价值。未来需进一步验证其在辣椒原生系统中的功能，并探索与CaPTI1等根部优势表达基因的协同作用机制。