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两个小麦 ERF 类转录因子基因的表达分析及作物 ERF
类转录因子的电子克隆
摘要
植物在受到外界环境刺激时,其自身会引发一个复杂的应答系统。明确植物
抗逆、抗病应答的机制对提高农作物的产量是十分重要的。ERF 类转录因子属于
AP2/ERF 转录因子家族的一个亚族,并仅存在于植物中。众所周知,ERF 类转
录因子参与调控植物生长发育和逆境应答。因此,对转录因子的生物学功能的研
究对于提高植物对环境刺激的耐受性具有重要的意义。
ERF 类转录因子 TaERF4、TaERF5 是从小麦中克隆获得。序列分析显示,
TaERF4、TaERF5 的编码氨基酸分别为 246、243 个,包括保守的位于 N 端的
AP2/ERF 结构域和 C 端的 EAR-motif;将不同植物的 ERF 类转录因子与 TaERF4、
TaERF5 进行氨基酸序列比对,并进行聚类分析显示,TaERF4、TaERF5 属于
AP2/ERF 家族中的 ERF 亚族。利用半定量 RT-PCR 对其进行表达特征分析显示,
TaERF4 不仅可以被脱落酸、茉莉酸甲酯、乙烯和水杨酸信号分子诱导表达,还
可以被伤害和病原菌 CYR32 的侵染所诱导,但是在干旱处理下,TaERF4 的表
达受到抑制。TaERF5 的表达被脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸、干旱、伤害和病
原菌 CYR32 的侵染所诱导,但在乙烯的处理下表达量无明显变化。通过对
TaERF4、TaERF5 的表达谱分析表明,TaERF4、TaERF5 转录因子可能即参与小
麦对非生物胁迫的应答又参与小麦对生物胁迫的应答。
本研究以 TaERF4、TaERF5 为目的基因,运用农杆菌介导的遗传转化,使
其在烟草中超量表达,来进一步确定其在植物逆境应答过程中的作用。目前,已
经获得 TaERF4 转基因抗性株系 4 株,TaERF5 转基因抗性株系 5 株。我们将使
用这些株系来进一步对 TaERF4、TaERF5 的生物学功能进行探究。
本研究以 NCBI 的 EST 数据库为基础,运用电子克隆的方法获得一条大麦
ERF 类转录因子的 cDNA 序列和两条高粱 ERF 类转录因子 cDNA 序列,命名为
HvERFL1、SbERFL1 和 SbERFL2。它们都包含完整的开放阅读框和 AP2/ERF 保
守结构域。我们运用一系列生物学软件和在线工具,对这三个基因的氨基酸的组
成、一级结构及其理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级
结构及功能等方面进行了预测和分析。结果显示其与水稻、玉米、拟南芥和小麦
等其他植物的 ERF 类转录因子具有高度的同源性,这为作物中该基因的分子克
隆、功能分析奠定了基础。
关键词:小麦,ERF 类转录因子,抗逆性,基因表达,电子克隆
Expression Analysis of two Wheat ERF
Transcription Factor Family Genes and In Silico
Cloning of ERF Subfamily Genes of Crop
Abstract
Plants have acquired sophisticated stress response systems to adapt to changing
environments. It is important to understand plants’ stress response mechanisms in the
effort to improve crop productivity under stressful conditions. ERFs(ethylene-
responsive element binding factors) belong to a large family of transc