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转录因子RhERF092的分离及其在月季花朵开放中的功能鉴定

来源：花匠小妙招时间：2024-08-28 13:28

月季在世界范围内是一个重要的观赏植物,具有很大的观赏和市场价值。但是,切花月季在采后操作和运输措施的不当往往导致巨大的质量损耗。已经明确,当月季花朵收到生物和非生物逆境时,往往通过乙烯来影响到花朵的开放质量。乙烯作为一种植物激素,在植物生长发育过程中扮演着重要的作用,如种子萌发、根的形成和分化、促进开花和雌花分化、花朵和叶片的衰老和脱落以及果实成熟等。此外,许多生物或非生物胁迫,如干旱、冻害、冷害、臭氧、机械伤害或低氧胁迫等都能引起乙烯的产生。本研究我们主要关注转录因子家族之一,乙烯响应因子ERF家族在调节植物生理和发育中起重要的作用。基于芯片分析,我们分离鉴定到一个乙烯转导通路的关键下游转录因子基因RhERF092。通过RACE方法从月季花瓣中克隆了 1,289bp长度的RhERF092序列,包括3'、5'-UTRs和一个807bp长度的开放阅读框。氨基酸序列推导和进化树分析表明,RhERF092包含了典型的AP2/EREBP结构域,属于拟南芥ERF第9组,并与拟南芥的AtERF092最相近。亚细胞定量RT-PCR分析表明,在月季花朵开放早期(0级),花瓣中的RhERF092表达水平最高,随后持续下降。乙烯处理1h迅速诱导了RhERF09 的表达,但随后出现持续降低。月季花朵中沉默RhERF092可促进花朵的开放,且花瓣长度和宽度相比对照出现明显增加,由此推测RhERF092可能抑制了花瓣细胞扩展和花朵开放。在拟南芥中过表达RhERF092导致植株生长速度较慢,如叶片、根、花朵在内的器官均严重变小,开花时间推迟,且绝大多数花朵表现为不育。此外,转基因植株花序的节上出现异常的额外分支,莲座处分蘖增多,表明RhERF092可能影响到了植株侧生分生组织的发生。三重反应试验表明,RhERF092转基因植株具有较高的乙烯敏感性,且RhERF092表达量最高的#13株系表现最显著。在过表达株系中进行的表达检测表明,与野生型相比,一些细胞分裂和扩展相关的基因,如ARGOS.ARGOS-LIKE,SIM,JAGG,AN3, CYCD3;1和CYCD3;2的表达受到显著抑制,推测RhERF092可能通过下调这些基因的表达,进而调节植物的发育。由于RhERF092-13ox转基因植株的表型与乙烯组成型感受突变体ciri和乙烯处理后的植株表性十分相似,因此,我们推测RhERF092可能参与植株乙烯生成的调节。鉴于乙烯生物合成途径中ACC合成酶(ACS)是乙烯生成的限速酶,我们首先分析了月季花朵中ACS基因家族成员中RhACS2的启动子活性。将前期分离到的/?RhACS2启动子驱动GUS在拟南芥中异源表达后,RhACS2启动子在从幼苗期到成年苗的植株中普遍表达,尤其是在花序中强烈表达。在15天妙龄的拟南芥叶片中,RhACS2启动子活性受ABA,甘露醇和失水胁迫条件诱导,但在复水条件下的根中表达下降。此外,RhACS2启动子在转基因植株根中对ABA和失水胁迫的敏感性强于在莲座叶中。综上所述,RhERF092是一个重要的乙烯响应的ERF转录因子基因,能够在月季花朵开放中和转基因拟南芥的植株发育中发挥重要的功能。