文献类型： 中文期刊

作者： 刘宸铭 ¹ ; 赵克勇 ² ; 悦曼芳 ² ; 赵延明 ¹ ; 吴忠义 ² ; 张春 ² ;

作者机构： 1.青岛农业大学农学院

2.北京市农林科学院生物技术研究所/农业基因资源与生物技术北京市重点实验室

关键词： 玉米;ZmEREB180;转录因子;根系;非生物胁迫;氮利用效率

期刊名称： 作物学报

ISSN： 0496-3490

年卷期： 2024 年 008 期

页码： 1920-1933

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： AP2/ERF （APETALA2/ethylene-responsive factor）转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在调控植物生长发育、响应逆境胁迫、调节激素信号转导和物质代谢等多种生物学过程中发挥着重要作用。目前AP2/ERF超家族基因在许多植物物种中的生物学功能已经得到验证,但对玉米（Zea mays L.）中AP2/ERF基因的结构和功能的研究报道较少。前期工作中我们发现,Zm EREB180 （ethylene-responsive element binding）转录因子,在鉴定的玉米六叶期（V6）、十二叶期（V12）和抽雄期（VT）等关键发育时期,根系中的表达量均存在显著差异;通过组织表达分析发现该基因主要在玉米根系中表达,且在幼根中的表达量显著高于成熟根,推测该基因可能参与玉米根系生长发育调控。本研究克隆了Zm EREB180 （Gene ID:100192457）基因,结合生物信息学分析、实时荧光定量PCR （RT-q PCR）、亚细胞定位和转基因拟南芥（Arabidopsis thaliana L.）株系的耐逆表型鉴定等生物学手段,初步分析了该基因的表达模式和生物学功能。该基因包含2个外显子,编码序列全长1023 bp,编码340个氨基酸,具有AP2/ERF家族所特有的保守结构域;该基因在玉米根系中表达量最高,且在高盐、干旱、高氮和低氮等胁迫处理条件下的玉米根部皆有不同程度的诱导表达,其中,低氮处理较高氮处理具有更高的表达量和更快的响应速率;在含0.10、0.15 mol L^–1 Na Cl以及0.15、0.20和0.30 mol L^–1甘露醇（mannitol）的1/2 MS固体培养基上,转Zm EREB180基因拟南芥的主根长度均显著长于野生型;土壤环境中,高盐和干旱胁迫条件下的转基因植株比野生型拟南芥具有更健康的生长状态、更高的绿叶率、更低的丙二醛含量和更高的过氧化物酶活性。转录因子Zm EREB180可能在调控玉米根系生长发育方面具有积极的促进作用,并且能增强玉米植株对高盐、干旱、渗透、低氮等逆境胁迫的耐受性。本研究为下一步鉴定转录因子Zm EREB180在玉米中的生物学功能和分子机制奠定了良好的基础。