一种麻疯树ERF类转录因子在逆境响应中的功能分析

从重要能源植物麻疯树（Jatropha curcas）中克隆得到一个ERF类转录因子（JcERF-1），在麻疯树遭受干旱、高盐、低温胁迫以及激素处理时，该转录因子的表达可被诱导上调。JcERF-1的体内转录调控特性分析发现，JcERF-1对下游相关功能基因具有转录激活作用，JcERF-1蛋白在洋葱表皮中的亚细胞定位分析表明，JcERF-1基因主要在细胞核内特异表达。在此基础上，我们将采用一系列分子生物学及基因功能研究方法和技术，系统研究JcERF-1基因调控麻疯树抗逆境反应和抗逆性状建立等方面的分子生物学功能，阐明JcERF-1基因与植物几种信号传导（包括SA、JA 和乙烯介导的信号传导）途径相关性及其在上述信号途径之中所处位置。以上研究结果的获得将为麻疯树的定向改良，从而扩大能源植物环境适应性提供理论支持和技术保障。

植物在生长、发育过程中会受到多种逆境因子的胁迫，但植物在长期的适应和演化过程中，形成了一整套有效适应逆境的复杂信号传导网络,转录因子在其中发挥了重要的作用。发现并验证具有特定功能的转录因子，通过增强其表达使植物的抗逆性得到综合的、根本性的改良，这与导入或改良个别功能基因来提高抗性的传统方法相比，将是提高植物抗逆性的更为有效的方法和途径。. 本研究利用分子生物学的手段从麻疯树幼苗中克隆到一个新的ERF转录因子基因（JcERF1）并对其功能进行了研究。主要结果如下：1）、对该基因序列进行分析发现：其全长l552bp，含有一个1158bp的ORF，编码385个氨基酸，具有典型的AP2/EREBP结构域。2）、JcERF1基因的表达模式分析发现，它对干旱、高盐、ABA、乙烯具有不同程度的响应。3）、JcERF1基因的亚细胞定位分析发现该基因定位于细胞核中。4）、酵母自激活实验发现该基因可激活下游报告基因的高效表达，而且其C端的氨基酸序列对该基因发挥转录激活作用是必须的。5）、构建了JcERF1的原核表达载体，并成功表达JcERF1蛋白，为转录因子的凝胶阻滞实验奠定基础。6）、检测盐胁迫条件下转JcERF1基因烟草和野生型种子的萌发率以及长势发现，转基因型烟草种子萌发率及生长趋势明显优于野生型。7）、检测高盐和干旱胁迫条件下转JcERF1基因烟草和野生型幼苗的生理生化指标，发现两者的可溶性糖、游离脯氨酸和丙二醛含量都有所上升，且转基因型烟草的可溶性糖和游离脯氨酸含量上升的幅度明显高于野生型，但转基因型烟草的丙二醛含量的上升幅度明显低于野生型烟草。8）、构建了针对JcERF1的RNA干扰载体，将其导入JcERF1过表达型烟草中，获得了JcERF1沉默型烟草，对野生型、转基因型和沉默型烟草的生理生化指标作了测定。发现JcERF1基因在被沉默后其抗逆能力明显下降，这说明烟草抗逆性的获得可能正是JcERF1基因过量表达的结果。9）、选择了与烟草抗逆作用有紧密联系的多个基因作为研究对象，比较了它们在野生型和转基因型烟草中的表达量。发现JcERF1基因的表达不同程度的上调了这几个基因的表达。说明JcERF1基因可以通过调控一系列基因的协同表达来应对逆境胁迫。获得的研究结果对于麻疯树的定向改良，从而为达到提高生物质产量与扩大能源植物环境适应性的目的提供了理论依据。