Plant Cell | 两个相互作用的乙烯响应因子调节植物的热胁迫响应

BioArt植物 · 公众号 · · 2020-12-29 13:06

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责编 | 王一

温度影响植物的生长、发育以及地理分布。在过去的200年间，人类活动使大气中温室气体的含量增加，导致全球变暖，预计气温将比工业化前的水平高约0.8°C ~1.2°C。全球变暖的危害之一就是会降低农作物的产量【1,2】。因此，解析植物应对高温胁迫的分子机制对于未来提高农业生产总量，保证粮食安全至关重要。

乙烯作为一种植物内源激素，参与调控从种子萌发到组织衰老的许多生理和发育过程【3】。除了调节植物的生长发育外，乙烯还参与了对各种胁迫的反应，包括热胁迫【4-6】。然而，乙烯参与热胁迫响应的分子机制还不清楚。

近期，美国Salk研究所 Joanne Chory 团队在 The Plant Cell 发表了题为 Two Interacting Ethylene Response Factors Regulate Heat Stress Response 的研究论文，揭示了两个相互作用的乙烯响应因子（ETHYLENE RESPONSE FACTOR，ERF）参与调控植物基础耐热性的分子机制。

在研究中，作者首先以乙烯信号通路中多个调控因子的突变体为材料，检测了它们的基础热耐受表型。结果显示， ein2-5 和 ein3 eil1 的存活率低于Col-0，而 ctr1-1 突变体或EIN3ox的存活率远高于Col-0，表明乙烯信号通路正调控拟南芥的基础热耐受。已有的研究表明，过表达 ERF 基因可以提高植物对各种生物或非生物胁迫的耐受性【7】。作者也发现， p35S:ERF95 转基因株系耐热性增强。通过IP-MS分析发现，ERF95可以与ERF97形成异源二聚体，且突变体 erfq 对热处理更敏感。

作者进一步通过分析 p35S:ERF95/ein3 eil1 和 p35S:ERF97/ein3 eil1 的表型发现，ERF95/97在 EIN3的下游发挥作用，调控拟南芥的基础耐热性。RNA-seq分析表明，热处理后，ERF95/97共同调控的1150个基因差异表达，其中包括 HSFA2 。对 hsfa2 突变体的表型分析发现， hsfa2 幼苗对热处理更敏感。通过ChIP-seq和EMSA实验证明，ERF95/97通过GCC-box结合 HSFA2 的启动子来调控其表达。