AP2/ERF 转录因子 OsERF117 通过激活热响应基因和减少活性氧积累增强水稻幼苗期的耐热性

《Rice》：AP2/ERF Transcription Factor OsERF117 Boosts Thermotolerance in Rice at Seedling Stage by Activating Heat Responsive Genes and Reducing ROS Accumulation

　　

摘要

热胁迫作为一种关键的不利环境因子，严重阻碍水稻（Oryza sativa L.）的生长和生产。阐明控制水稻耐热性的关键遗传调控因子对于耐热品种的分子育种至关重要。然而，有限的有用遗传资源阻碍了这一育种进程。在此，通过利用水稻突变体库进行热筛选，我们鉴定出一种核定位的 APETALA2/乙烯响应因子（AP2/ERF）转录因子 OsERF117 作为响应高温的关键调控因子。OsERF117 功能缺失突变体幼苗表现出增加的热敏感性，遗传互补系显示出与野生型相当的耐热性，而OsERF117的过表达在不产生产量惩罚的情况下增强了耐热性，表明其在热适应中的积极作用。生理分析揭示，OsERF117 通过增强抗氧化防御系统，减少活性氧（ROS）积累，从而减轻热诱导的氧化损伤，来提高水稻耐热性。机制上，RNA 测序和蛋白 -DNA 相互作用分析表明，OsERF117 直接结合到OsHsfA2c、OsRab16A 和OsCatB 的启动子上，并激活它们的表达以响应热胁迫。重要的是，单倍型分析鉴定出三个主要的OsERF117 单倍型，其中indica（籼稻）单倍型OsERF117^Hap2 代表一个与优异耐热性相关的优秀等位基因。总之，我们的发现揭示了 OsERF117 在幼苗期热胁迫中的分子作用，为耐热水稻品种的分子育种提供了潜在的有价值单倍型特异性靶点。