谈乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用
《花椰菜乙烯受体转录因子(ERF)的克隆及其在逆境应答中的功能研究》

《花椰菜乙烯受体转录因子(ERF)的克隆及其在逆境应答中的功能研究》摘要:本文旨在研究花椰菜乙烯受体转录因子(ERF)的克隆过程,并探讨其在逆境应答中的功能。
通过分子生物学技术,成功克隆了花椰菜ERF基因,并对其表达模式进行了分析。
研究结果表明,该基因在逆境条件下具有重要调控作用,对植物抗逆性具有潜在的应用价值。
一、引言乙烯是植物生长和发育过程中的重要激素之一,其信号转导途径在植物逆境应答中发挥着关键作用。
乙烯受体转录因子(ERF)作为乙烯信号转导途径的关键组成部分,在植物应对环境胁迫时起着重要的调控作用。
因此,研究花椰菜乙烯受体转录因子(ERF)的克隆及其在逆境应答中的功能具有重要意义。
二、材料与方法1. 材料准备实验所用材料为花椰菜组织,实验中所用的引物、试剂等均为市售高品质产品。
2. 方法(1)基因克隆:采用PCR技术,以花椰菜基因组DNA为模板,扩增ERF基因。
(2)序列分析:对克隆得到的ERF基因进行序列分析,确定其编码序列及结构特征。
(3)表达分析:采用实时荧光定量PCR技术,分析ERF基因在花椰菜不同组织及逆境条件下的表达模式。
(4)功能研究:通过转基因技术,研究ERF基因在植物逆境应答中的功能。
三、实验结果1. 基因克隆与序列分析通过PCR技术成功克隆了花椰菜ERF基因,序列分析表明该基因编码一个含有AP2结构域的转录因子。
该基因具有典型的ERF家族特征,表明其可能参与乙烯信号转导途径。
2. 表达分析实时荧光定量PCR结果显示,ERF基因在花椰菜不同组织中均有表达,且在逆境条件下表达量明显上升。
其中,在受到病原菌侵染、干旱、高温等逆境条件时,ERF基因的表达量显著增加。
3. 功能研究通过转基因技术,研究了ERF基因在植物逆境应答中的功能。
结果表明,过表达ERF基因的植物在逆境条件下的抗性明显增强,表现出更强的生长恢复能力和抗病能力。
这表明ERF基因在植物逆境应答中具有重要调控作用。
植物中乙烯代谢和作用机制研究

植物中乙烯代谢和作用机制研究植物作为一个自主的生物体,为了应对外部环境的变化和内部代谢需要,会产生一些生理活性物质,其中乙烯被认为是植物生长发育和逆境响应的重要分子。
植物中乙烯的生物合成、传递以及作用机制一直是研究的热点之一,本篇文章将从乙烯的生物合成、信号转导及作用机制等方面进行探讨。
一、乙烯的生物合成植物中乙烯的生物合成主要通过腐烂水果、受伤的组织等释放大量的乙烯气体。
乙烯生物合成的关键酶为乙烯合成酶 (ACS) 和乙烯氧化酶 (ACO)。
ACS和ACO是乙烯合成和降解过程的关键酶,它们共同调节植物体内乙烯含量的变化。
在乙烯合成过程中,首先是乙烯前体物质-腺苷酸式-氨基酮酸(S-adenosylmethionine,SAM)经过 ACS 酶的催化转化为 1-氨基环丙烷-1-酸(ACC),然后 ACC 经过 ACO 酶的催化转化为乙烯。
其中,ACS 有多个同源基因,分布在植物的不同组织中,以调节植物体内乙烯含量。
而 ACO 也分布在叶片、果实和根中,以调节植物体内乙烯的降解。
二、乙烯的信号转导乙烯是一种参与多种生理过程的重要信号分子。
植物中的乙烯信号在处理外界刺激和内部代谢过程中具有重要作用,可以通过影响各种逆境响应、生长和发育过程来调节植物的应对策略。
乙烯信号具有多样性,其作用主要是通过乙烯信号传递途径来实现的。
在乙烯信号传递途径中,乙烯受体主要是乙烯感受蛋白 (ETRs),乙烯感受蛋白由五个基因家族组成。
乙烯感受蛋白的内部域可以与 G-protein-coupled receptor-like (RLKs) 蛋白互作,这使得乙烯感受蛋白与 RLKs 共同参与乙烯信号的传递。
除此之外,乙烯信号传递途径中还有一些靶蛋白,如乙烯响应因子 (ERF),它们能够调控下游基因表达的转录因子。
三、乙烯的作用机制作为重要的生物调节分子,乙烯在植物体内的作用机制与植物种类、生长发育阶段、环境因素和与其他生物拮抗等因素有关。
植物逆境胁迫响应的分子机制

植物逆境胁迫响应的分子机制植物逆境胁迫是指一系列的非生物和生物性压力所造成的植物生理和形态发生改变。
这些压力包括温度波动、干旱、盐碱、寒冷、高温、病害、害虫等,它们都会对植物的生长、发育及其产量产生重大负面影响,影响着植物的生存和繁衍,同时也影响着人类的生产和生活。
植物逆境胁迫是一个复杂的过程,其中涉及到了植物的各种信号转导途径、基因表达、蛋白质和代谢物的调控等多个层面。
现代生物学领域通过不断深入的研究,揭示了植物逆境胁迫响应的分子机制。
一、信号转导途径植物逆境胁迫响应是一个非常复杂的过程,涉及到许多信号转导途径,如钙离子、激素、ROS、蛋白激酶等。
其中最为典型的是激素调节途径,激素分为多种,如脱落酸(ABA)、乙烯(ET)、赤霉素(GA)、生长素(IAA)等。
这些激素在植物逆境胁迫过程中发挥着重要的作用,能够调控植物表观基因组、细胞膜和细胞壁的功能变化,从而帮助植物适应外部环境的变化。
二、基因表达调控植物在逆境环境中通过基因表达调控来应对压力。
这包括转录因子(TFs)和RNA后转录调控(PTCs)。
转录因子具有特定的转录结构域,可以与靶基因的DNA结合进而转录基因。
研究显示,很多转录因子在逆境胁迫之下迅速活化表达,帮助植物适应变化的环境。
此外,RNA后转录调控也能够帮助植物应对外部环境的变化。
RNA后转录调控包括许多不同的调节机制,例如RNA拼接、RNA质量控制、RNA编辑和RNA稳定性等。
三、蛋白质调控植物逆境胁迫的响应也涉及到蛋白质组成和结构的改变,这在一定程度上影响了植物机体的各种生理和代谢活动。
通过研究植物逆境胁迫过程中蛋白质的翻译后修饰,发现很多蛋白在逆境胁迫环境下翻译后的修饰状态变化,例如磷酸化、乙酰化、甲基化等,在这些修饰下,蛋白质的功能和稳定性发生了改变,从而帮助植物应对外部环境的不利变化。
四、代谢物调控植物逆境胁迫可能导致许多代谢通路的变化,例如糖代谢、氮代谢、有机酸代谢等。
乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用

乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用张弢;董春海【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2016(032)010【摘要】The gaseous phytohormone ethylene affects many aspects of plant growth,development,and stress responses. In the model plant Arabidopsis thaliana,ethylene binding to receptors triggers a kinase cascade that is propagated through a number of components to the nuclear transcription factors involved in the ethylene responsive gene expression and plant responses. This article reviews the update research on regulation of the ethylene receptors,the ethylene signal transduction,and the key regulators. Meanwhile,functional roles of the ethylene signaling and regulators in plant stress responses are also discussed.%乙烯是一种重要的气态植物激素,在植物生长发育及响应生物或非生物胁迫过程中起着重要作用。
在模式植物拟南芥中,乙烯首先被内质网膜上乙烯受体所感知,通过一系列下游信号组分进行转导,最终将信号传递到细胞核内转录因子,诱导相关目的基因的表达,从而显示乙烯反应。
综述了近几年有关乙烯受体、乙烯信号转导组分及其调控因子的最新研究进展,同时对乙烯信号转导在植物逆境响应中的作用进行了探讨。
植物乙烯信号转导途径的克隆及功能分析

植物乙烯信号转导途径的克隆及功能分析植物乙烯信号转导途径是植物对外界环境变化的响应方式之一,它控制着植物生长发育、胁迫应答等多个方面。
本文将介绍植物乙烯信号转导途径的克隆及功能分析相关研究成果。
一、乙烯信号转导途径主要成分的克隆1.乙烯受体乙烯信号分子最初被植物细胞膜上的乙烯受体(ETR)识别,从而开启了后续的信号转导。
早期研究已经克隆了乙烯受体的基因,在许多植物物种中都发现了乙烯受体家族的存在。
如在拟南芥中,五个亚型的乙烯受体ETR1、ETR2、ERS1、ERS2和EIN4已经被确认。
其中ETR1和ERS1是较为重要的乙烯受体,关键的点突变会导致它们的信号传导紊乱。
2.乙烯感应因子乙烯感应因子(EIN)是乙烯信号转导途径中重要的转录因子。
在拟南芥中,EIN3被认为是乙烯感应因子的关键调控者,能够介导乙烯诱导的基因转录,并通过调整细胞质液泡和核糖体的流通促进植物的生长。
此外,EIN2、EIN5、EIN6等基因也被证实和乙烯感应有关。
3.其他信号分子乙烯信号转导途径中还涉及其他一些信号分子,包括Coi1(jasmonic acid signaling)、BZR1(brassinosteroid signaling)、ABI4(ABA signaling)等。
需要注意的是,这些信号分子在不同的植物物种中可能产生不同的作用,因此需要分别进行研究。
二、乙烯信号转导途径的功能分析通过对乙烯信号转导途径相关基因的克隆和功能分析,科学家们为我们揭示了许多关于该途径的生物学特性。
1.植物生长和发育研究表明,在乙烯信号转导途径中,ETR和EIN3是发挥调控生长发育功能的重要基因。
当乙烯信号分子结合ETR后,会使其激活。
接下来,活化的ETR会通过EIN2介导EIN3的下游信号通路,以实现对植物短期和长期生长发育的调控。
一些实验表明,通过改变ETR和EIN3的表达水平,可以使植物在形态结构、根系分支、叶片大小等多个方面产生明显差异。
植物逆境生理学中的信号转导和基因调控

植物逆境生理学中的信号转导和基因调控植物必须在复杂多变的环境中生存和适应,包括干旱、盐度、高温、低温、逆境生物胁迫等等,这些环境因素不仅对植物的形态和生长发育产生严重的影响,而且对植物的生理活动和代谢产生复杂的调控。
植物具有感知逆境刺激并响应的一个重要过程是通过信号转导与基因调控。
信号转导在植物细胞中,信号分子的识别和传递必须经过多种途径,包括反应器亚类、离子通道、酶、蛋白激酶/磷酸酶、和酪氨酸激酶等等。
植物逆境生理学中常见的五种信号途径包括:1.植物激素植物激素是一种非常重要的信号分子,其调控植物对于外界环境信号的敏感性和响应性。
植物激素包括生长素、赤霉素、茉莉酸、ABA(脱落酸)、乙烯等,这些激素可以在分子水平上调控植物生长发育和逆境响应。
2.气体信号分子气体信号分子包括NO、H2S、CO等,它们可以在植物的胁迫响应过程中发挥作用,并在逆境条件下保护植物免受逆境环境的伤害。
3.离子通道离子通道在植物细胞膜上调节离子(如Ca2+, K+)通量的平衡,这些离子通道在胁迫条件下可以对植物的生长发育和逆境响应产生影响。
4.ROS(活性氧)ROS通常是由氧化还原反应导致的一种高度活性的氧化物质。
在植物中,ROS通过调节代谢和逆境响应发挥重要作用。
逆境条件下,ROS作为信号分子发挥缓解逆境伤害和促进植物适应性的作用。
5.方式信号方式信号包括光信号、声波、热等,它们在植物的逆境生理响应中具有重要作用。
基因调控基因调控是植物逆境响应的另一个重要机制,它可以直接影响决定植物体内基因表达的转录因子(TF)和兴奋子(co-regulators)的定位及调控。
植物基因调控可以分为转录后调控和转录前调控两类。
1.转录前调控在转录前调控中,特定转录因子结合DNA序列的启动子区域可以启动或关闭基因的表达,进而激活或抑制特定逆境基因的表达。
这些启动子区域通常包括:转录起始位点(TSS)、升起位点、增加素响应元件、DNA捕获序列元件等。
谈乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用论文(共5则)

谈乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用论文(共5则)第一篇:谈乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用论文乙烯是一种结构简单的小分子化合物,作为一种重要的气态植物激素,参与调节植物生长发育的多个过程;此外,乙烯也在植物响应生物和非生物胁迫过程中起重要的调控作用。
典型的乙烯反应是黑暗条件下幼苗生长呈特别的“三重反应”,在拟南芥中表现为下胚轴变粗变短,主根生长受到抑制,并且顶端弯钩加剧。
依据“三重反应”表型,在模式植物拟南芥中鉴定了一系列乙烯反应的突变体。
通过对突变体进行分子遗传学研究,在拟南芥中建立了从内质网膜上对乙烯信号感知到细胞核内转录调控的一条线性乙烯信号转导模型。
拟南芥乙烯受体家族由5 个成员构成,ETR1、ERS1、ETR2、ERS2 和EIN4,正常情况下,乙烯受体处于激活状态,与一个Raf 类的Ser/Thr 蛋白激酶CTR1 结合并定位在内质网膜上,当乙烯结合到受体上时会改变其构象,使其进入无活性或关闭状态,处于关闭状态的受体无法与CTR1 结合;失活后的受体-CTR1复合体不再磷酸化下游组分EIN2,此时EIN2 因不被降解而激活,使得乙烯信号得以向下游传递。
EIN2 定位于细胞的内质网膜,EIN2 的C端可以发生剪切并进入细胞核激活乙烯的下游信号分子。
位于EIN2 下游的是EIN3/EILs 转录因子,激活的乙烯信号会阻断F-box 蛋白成员EBF1 和EBF2 介导的EIN3 降解;EIN3/EIL1 作为乙烯信号传递中的初级转录因子激活ERFs、EBF2、PORA 和PORB 等下游基因表达,完成乙烯应答反应。
本文主要以模式植物拟南芥为例,对乙烯受体、乙烯信号转导途径的关键组分及其分子调控的最新研究进展进行综述;同时对乙烯信号转导在植物响应逆境胁迫反应中的作用进行探讨。
乙烯受体及其调控因子乙烯信号的感知开始于乙烯分子与其受体的相互识别和结合,乙烯与其受体的高度亲和需要铜离子(Cu+)作为辅助因子。
bZIP转录因子在植物逆境胁迫响应和生长发育中的作用

bZIP转录因子在植物逆境胁迫响应和生长发育中的作用目录一、内容描述 (2)1. bZIP转录因子的研究背景与意义 (3)2. bZIP转录因子在植物中的分布与分类 (4)二、bZIP转录因子的基本特性 (5)1. bZIP蛋白的结构与功能 (6)2. bZIP转录因子的稳定性与活性调节 (8)三、bZIP转录因子在植物逆境胁迫响应中的作用 (9)1. bZIP转录因子对干旱胁迫的响应 (10)节水机制 (11)抗旱基因的表达调控 (12)2. bZIP转录因子对盐碱胁迫的响应 (14)盐碱适应机制 (15)盐碱抗性基因的表达调控 (16)3. bZIP转录因子对低温胁迫的响应 (17)低温适应机制 (18)低温抗性基因的表达调控 (19)4. bZIP转录因子对病虫害胁迫的响应 (20)病虫害防御机制 (21)抗病虫害基因的表达调控 (22)四、bZIP转录因子在植物生长发育中的作用 (23)1. bZIP转录因子对植物生长发育的调控 (24)生长激素的合成与信号传导 (25)光合作用与呼吸作用的调节 (27)2. bZIP转录因子对植物抗逆性的影响 (28)抗逆基因的表达与调控 (30)抗逆性的遗传与表观遗传 (31)五、bZIP转录因子的应用与展望 (33)1. bZIP转录因子在育种中的应用 (34)育种材料的创制 (35)育种性状的改良 (37)2. bZIP转录因子在基因工程中的应用 (39)抗逆基因的克隆与表达 (40)基因编辑技术的应用 (41)3. bZIP转录因子研究的未来趋势与挑战 (42)六、结论 (43)1. bZIP转录因子在植物逆境胁迫响应和生长发育中的重要作用.442. 对未来bZIP转录因子研究的展望 (46)一、内容描述本研究旨在探讨bZIP转录因子在植物逆境胁迫响应和生长发育中的作用。
bZIP是一种重要的RNA结合蛋白,参与了多种生物学过程,包括基因转录调控、蛋白质稳定性维持等。
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典型的乙烯反应是黑暗条件下幼苗生长呈特别的“三重反应”,在拟南芥中表现为下胚轴变粗变短,主根生长受到抑制,并且顶端弯钩加剧。
依据“三重反应”表型,在模式植物拟南芥中鉴定了一系列乙烯反应的突变体。
通过对突变体进行分子遗传学研究,在拟南芥中建立了从内质网膜上对乙烯信号感知到细胞核内转录调控的一条线性乙烯信号转导模型。
拟南芥乙烯受体家族由5 个成员构成,ETR1、ERS1、ETR2、ERS2 和EIN4,正常情况下,乙烯受体处于激活状态,与一个Raf 类的Ser/Thr 蛋白激酶CTR1 结合并定位在内质网膜上,当乙烯结合到受体上时会改变其构象,使其进入无活性或关闭状态,处于关闭状态的受体无法与CTR1 结合;失活后的受体-CTR1复合体不再磷酸化下游组分EIN2,此时EIN2 因不被降解而激活,使得乙烯信号得以向下游传递。
EIN2 定位于细胞的内质网膜,EIN2 的C端可以发生剪切并进入细胞核激活乙烯的下游信号分子。
位于EIN2 下游的是EIN3/EILs 转录因子,激活的乙烯信号会阻断F-box 蛋白成员EBF1 和EBF2 介导的EIN3 降解;EIN3/EIL1 作为乙烯信号传递中的初级转录因子激活ERFs、EBF2、PORA 和PORB 等下游基因表达,完成乙烯应答反应。
本文主要以模式植物拟南芥为例,对乙烯受体、乙烯信号转导途径的关键组分及其分子调控的最新研究进展进行综述;同时对乙烯信号转导在植物响应逆境胁迫反应中的作用进行探讨。
1 乙烯受体及其调控因子乙烯信号的感知开始于乙烯分子与其受体的相互识别和结合,乙烯与其受体的高度亲和需要铜离子(Cu+)作为辅助因子。
在模式植物拟南芥中共发现5 个乙烯受体蛋白,包括ETR1、ERS1、ETR2、ERS2 和EIN4 ;乙烯受体定位于内质网膜上,以负反馈形式控制乙烯信号的输出。
根据乙烯受体蛋白氨基酸序列的相似性,5 个受体成员又进一步分为了两个亚族,亚族1 包括ETR1 和ERS1,亚族2 包括ETR2、ERS2和EIN4。
乙烯受体蛋白结构比较保守,与细菌和真菌中存在的双组分蛋白激酶结构类似,N 末端为结合乙烯的疏水性跨膜域;中部有1个保守的GAF 域;C 末端有一个与下游信号组分蛋白互作相关的组氨酸激酶信号输出域。
研究发现,进化上保守的RTE1(REVERSIONTO-ETHYLENE SENSITIVITY1)能够与乙烯受体互作并且负调控乙烯反应。
RTE1 在真核生物中普遍存在,已从不同物种中克隆了RTE1 同源基因,例如番茄的SlGR 和SlGR1 等。
遗传分析表明,拟南芥RTE1 特异性地作用于乙烯受体ETR1,对其它的乙烯受体没有显著影响。
为了深入了解RTE1的分子调控作用,Chang 等通过Split-Ub 筛选得到了RTE1 的互作蛋白细胞色素b5 和一个脂类转运蛋白分子LTP1,初步分析表明细胞色素b5 和LTP1 参与乙烯受体ETR1 信号转导的分子调控。
2 乙烯信号转导中的内质网- 核桥接通路CTR1 是乙烯受体下游的另一个负调控因子。
CTR1 的N 端可以与内质网上的乙烯受体相结合。
利用Co-IP 分析在体内与CTR1 结合蛋白发现,可以从内质网组分中纯化得到ETR1 蛋白,直接证明CTR1 存在于内质网并与ETR1 形成复合物。
CTR1 的C 端具有类似于哺乳动物Raf 的丝氨酸/ 苏氨酸蛋白激酶的结构,体外磷酸化实验表明CTR1具有丝氨酸/ 苏氨酸蛋白激酶活性,活性特征类似于Raf1,但是CTR1 与Raf 相比,缺少锌指结构和结合Ras 蛋白的结构域,说明CTR1 与MAPKKK 还存在一定的不同。
EIN2 是位于CTR1 下游的乙烯信号转导组分,EIN2 的功能缺失突变体对乙烯完全不敏感,是乙烯信号转导中的正调控组分。
EIN2 基因编码一个定位于内质网膜的跨膜蛋白。
研究结果表明,EIN2 的N 端作为一个跨膜结构接受上游的信号,而C 端参与了乙烯的信号转导并将信号向下转导,即EIN2 激活下游乙烯信号的“剪切、穿梭”模型。
当细胞内乙烯浓度较高时,EIN2 被激活且其C 端(CEND)被蛋白酶剪切而脱离内质网进入细胞核并以某种方式激活EIN3/EIL1 和乙烯反应。
Li 等发现细胞质中的EIN2 识别并结合EBF1/2 mRNA 的3’-UTR,并通过招募EIN5 等相关调节因子形成点状结构P-body,进而抑制EBF1/2 mRNA 的翻译,导致EBF1/2 蛋白含量急剧减少,使得EIN3/EIL1 在细胞核内大量积累,从而激活下游乙烯反应。
3 乙烯信号下游的转录调控因子EIN3 编码一个细胞核内的转录因子蛋白,在乙烯信号转导途径中位于EIN2 下游。
拟南芥中有5 个EIN3 的类似蛋白EILs(EIN3-like proteins),分别为EIL1-EIL5,对拟南芥EIN3/EILs 家族6 个成员的研究发现,其中EIL1 与EIN3 的相似度最高,正调控拟南芥乙烯反应。
EIN3/EIL1s 作为转录因子直接结合下游的ERF 基因启动子上的特定DNA 序列,来诱导ERF 基因的转录。
属于泛素连接酶类的SCF 复合体中的两种F-box 蛋白EBF1/EBF2 位于EIN3/EILs 上游,可以在细胞核内直接与之发生互作。
EBF1 和EBF2 调控EIN3/EIL1 蛋白的积累和稳定性,间接对乙烯反应起负调控作用。
同时EIN3/EIL1可作为连接乙烯信号和茉莉酸信号调控植物发育和逆境胁迫。
4 乙烯信号在植物逆境响应中的作用在盐胁迫响应中的作用盐胁迫是影响植物生长最主要的逆境因素之一,乙烯作为一种逆境胁迫响应激素在植物抗盐过程中起着重要的作用。
一定水平的乙烯合成速率有利于增强植物体的盐胁迫抗性,例如,乙烯合成前体ACC 处理可以显著增加野生型拟南芥幼苗在高盐环境下的抗盐能力和成活率。
同时,盐胁迫也会诱导乙烯的合成。
高盐胁迫下,拟南芥中ACC 合成酶基因AtACS4 和AtACS7 的表达水平明显提高;烟草中NtACS1、NtACO1、NtACO2 和NtACO3 基因的表达也受盐胁迫的诱导[24]。
此外,乙烯信号转导途径中的各个组分也参与植物的盐胁迫反应。
研究发现,在盐和渗透胁迫条件下,拟南芥乙烯受体基因ETR1 的转录水平和蛋白丰度都显著下降;与野生型相比,功能获得性突变体etr1-1、ein4-1 和etr2-1 在种子萌发和幼苗生长发育阶段表现出对盐的敏感性;相反,功能缺失突变体etr1-7 则表现出耐盐的表型特征。
在烟草中也发现,烟草乙烯受体基因NTHK1 受盐诱导,异源表达烟草NTHK1 的转基因拟南芥对盐的敏感性明显增加,而且也改变了盐应答相关基因的表达,例如促进了AtERF4,,RD17,RD21A 和VSP2基因的表达,但抑制了BBC1,LEA 和AtNAC2 基因的表达。
乙烯信号转导的负调控因子CTR1也参与植物的盐胁迫反应。
与野生型相比,ctr1-1 突变体在种子萌发和幼苗生长阶段表现组成型的乙烯反应和盐胁迫抗性。
EIN2 在响应盐胁迫的过程中起着正调控作用,拟南芥功能缺失突变体ein2-1和ein2-5 在种子萌发、幼苗生长及营养生长阶段都表现出盐敏感的表型,种子萌发和幼苗生长均延迟。
EIN3 是乙烯信号转导中的正调控因子,在盐胁迫下,EIN3 的表达水平达到最大,EIN3 蛋白积累。
拟南芥功能缺失突变体ein3-1 对盐的敏感性明显增加;过表达EIN3 株系则表现出较强的耐盐性。
作为乙烯信号途径下游组分,ERFs 转录因子家族通过识别不同的顺式作用元件,调节多种功能基因的表达,参与植物逆境胁迫应答。
许多ERF基因,例如拟南芥AtERF1、AtERF5、ESE1、ESE2、ESE3,小麦TaERF1,大豆GmERF7,茉莉酸和乙烯响应因子JERF1/3 的表达都受乙烯和盐胁迫诱导。
拟南芥Aterf98-1、白菜BrERF4、枸杞子LchERF、苜蓿MsERF11 和番茄SlERF5 基因的过表达都提高了转基因株系的盐胁迫抗性。
综上可见,无论是外施乙烯还是过表达乙烯合成基因,或是加强乙烯信号转导,都会增加植物对盐胁迫的耐受性。
但也有报道指出,增加体内乙烯含量会提高植物对盐胁迫的敏感性,例如,ACS7 和MPK9 在促进乙烯合成后又导致植物对盐敏感性增加;在水稻中SIT1 促进乙烯合成后降低耐盐性,并且过表达OsEIL1 或OsEIL2 都使植物对盐敏感性增加。
这些结果表明乙烯的动态平衡在植物的盐胁迫反应中可能发挥更重要的作用。
在干旱胁迫响应中的作用干旱是影响农业生产的主要非生物胁迫因子,严重威胁着作物的生存及其产量。
研究显示,干旱胁迫下植物体内积累乙烯并影响植物的抗旱能力。
大豆中干旱胁迫上调乙烯合成相关基因的表达,但抑制乙烯信号途径中的CTR1 表达。
利用基因沉默技术抑制转基因玉米中的乙烯水平,能显著提高干旱环境下的玉米产量。
干旱环境下,植物通过调控基因表达实现对环境条件的适应,其中在转录水平的调控研究较多。
植物中有许多胁迫相关的转录因子家族,例如bZIP、WRKY、AP2/ERF 和MYB等。
其中ERF 转录因子早期被称作乙烯应答元件结合蛋白(EREBP),是植物特有的一类转录因子,属于AP2/ERF 转录因子家族。
在已经发现的ERF 转录因子中,一部分ERF 转录因子通过与GCC-box 的结合调控植物抗病相关基因及其它信号途径的基因表达;另一部分ERF 转录因子则通过与DRE 顺式作用元件的结合调控植物对非生物胁迫的响性。
目前已经证实了很多ERF 类转录因子与植物抗旱性有关。
在烟草乙烯不敏感突变体中,干旱胁迫可诱导烟草NtAP2 和NtERF 基因家族成员的高水平表达,耐旱性显著提高[48]。
在水稻、烟草、番茄和小麦中过表达JERF3,GmERF3,SlERF5,可提高对干旱胁迫的抗性。
同时,ERF 转录因子在植物胁迫应答中,除了作为转录激活子激活植物胁迫相关的基因表达外,某些ERF 转录因子也可作为转录抑制子,抑制某些胁迫相关基因的表达,例如,拟南芥中的ERF 转录因子可以在体内直接和干旱和低温响应的功能基因(RD/COR)启动子区域的DRE 元件结合从而抑制这些基因的表达。
拟南芥AtERF4 也通过负调节植物防卫基因的表达,进而调控乙烯反应;在拟南芥中过量表达AtERF4 将导致植株对干旱更为敏感。