郁金香属植物AP2/ERF基因家族的特征分析及FtAP2/ERF-61在耐旱和耐盐性中的作用评估

《BMC Plant Biology》：Characterization of the AP2/ERF gene family in Fritillaria thunbergii and functional evaluation of FtAP2/ERF-61 in conferring tolerance to drought and salt stress

　　

摘要

背景

APETALA 2/乙烯响应元件结合因子（AP2/ERFs）是调控植物发育和应激反应的关键因子。Fritillaria thunbergii是一种具有显著治疗效果的重要药用植物。然而，尽管它非常重要，但目前尚未有关于该植物中AP2/ERF基因家族的系统鉴定与功能研究报道。

研究结果

本研究在F. thunbergii中发现了71个AP2/ERF基因，并将其分为11个亚组，同一亚组内的基因具有相似的序列结构。表达分析显示，这些基因在盐胁迫和干旱胁迫下表现出不同的表达模式，而基因本体论分析表明它们参与应激反应和激素信号传导。进一步分析发现，FtAP2/ERF-61会对甘露醇、NaCl、乙烯、脱落酸和茉莉酸产生响应。FtAP2/ERF-61蛋白由352个氨基酸组成，含有保守的AP2/ERF结构域，定位于细胞核内，具备转录激活功能。在Arabidopsis thaliana中过表达FtAP2/ERF-61可显著提高其在盐胁迫和渗透胁迫下的发芽率及生长状况，同时减少过氧化氢和丙二醛的积累，并上调应激响应基因及抗氧化酶基因的表达。

结论

本研究实现了对F. thunbergii中AP2/ERF基因家族成员的系统鉴定，同时证明FtAP2/ERF-61可通过激活ROS清除系统及应激响应基因来赋予植物双重耐逆性，从而为培育耐逆性药用植物提供了新的遗传资源及分子育种的理论依据。