水稻转录因子ERF74/77/108/125通过协同调控热响应基因网络增强耐热性的分子机制

本研究揭示了水稻AP2/ERF家族转录因子ERF74/77/108/125通过直接激活热激转录因子HsfA2c及下游热休克蛋白（HSPs）表达，构建层级式调控网络增强耐热性的新机制。基因编辑和过表达实验证实其正向调控作用，为培育气候适应性作物提供分子靶点。

　　

核定位的ERF74/77/108/125是热诱导的转录因子

水稻中四个AP2/ERF家族成员ERF74/77/108/125在45°C热处理后快速上调，其中ERF77/125在0.5小时达到表达峰值。亚细胞定位实验显示这些蛋白通过C端YFP融合标记后定位于细胞核，与烟草瞬时表达系统中核标记NLS-mCherry共定位。系统发育分析将ERF74/77归类于IIIa亚组，ERF108/125属于IIIc亚组，暗示功能分化。

双突变体揭示功能冗余与热敏感表型

利用CRISPR-Cas9技术构建的双突变体erf74 erf77和erf108 erf125在45°C处理2.5天后存活率显著降低，而单突变体表型正常，表明亚组内功能冗余。生殖期实验显示双突变体存在抽穗延迟、结实率下降等缺陷，经花期调整后仍对38°C高温敏感，证实其在全生育期的调控作用。

过表达株系验证耐热性增强

Ubiquitin启动子驱动的ERF74/77/108/125过表达株系在45°C处理3天后存活率较野生型（NIP）提高30%-50%。转录激活实验通过LexA-oLexA系统证实这些蛋白具有转录激活域，而分裂YFP实验发现ERF108能与其余三者形成异源二聚体，提示其可能作为蛋白互作枢纽。

转录组解析差异调控网络

RNA-seq分析鉴定出1935个热诱导基因，其中ERF74/77特异性调控108个基因（如OsPIP2;3等水通道蛋白），ERF108/125调控296个基因（含OsHsfA6等热激蛋白），47个共同靶点（如OsHsfA2c）通过GCC-box顺式元件被调控。GO分析显示前者富集于ABA/JA通路，后者关联蛋白折叠等生物学过程。

级联调控通路的核心靶点验证

双荧光素酶报告系统证实ERF74/77/108/125通过-1150bp处的GCC-box激活HsfA2c启动子。ChIP-qPCR和EMSA实验直接验证其结合活性，而hsfa2c突变体表现出与erf双突变相似的热敏感表型。进一步发现HsfA2c可激活HSP20启动子，形成ERF-Hsf-HSP三级调控轴。

讨论：从分子机制到农业应用

该研究首次阐明水稻ERF亚家族通过协同与特异性调控双重机制增强耐热性。ERF108的枢纽作用与DREB2A在拟南芥中的功能形成有趣对比，而HsfA2c的保守性提示该通路可能适用于多作物改良。结合近期发现的NAT1基因编辑策略，为设计抗逆-产量平衡的智能作物提供新思路。