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乙烯是植物体内一种重要的气态激素,调控了植物生长发育的多个方面,包括种子萌发、根的形成、花的发育、果实的成熟、衰老以及生物和非生物胁迫反应等。然而,对于乙烯信号在盐胁迫反应中的作用还知之甚少。我们在前面的研究中发现,拟南芥乙烯信号突变体etr1和ein2-1对盐胁迫超级敏感。本论文进一步研究了乙烯信号通路中的膜蛋白EIN2在盐胁迫下的功能。筛选得到了一个与EIN2相互作用的蛋白ECIP1以及盐胁迫下在ein2-1中下调的一个ERF基因,对它们在植物生长和胁迫反应中的作用进行了分析。
ein2-1和ein2-5均为EIN2的功能缺失突变体。在盐胁迫下,ein2-1的种子萌发率低于野生型,幼苗也为盐敏感表型,可能由于盐胁迫下ein2-1具有更高的相对离子渗露,较少的脯氨酸积累和降低的叶绿素含量所致。盐胁迫后,ein2-1中K+/Na+比率显著的降低。过量表达EIN2的COOH端能抑制ein2-5的盐敏感性,表明EIN2在盐胁迫中起着正调节的作用。此外,我们分析了乙烯信号通路中乙烯过量产生突变体eto1-1和EIN2下游转录因子双突变体ein3-1 eil1-1在盐胁迫下的表型,eto1-1表现为较高的耐盐性,而ein3-1 eil1-1表现为盐敏感。下游基因表达分析结果表明,EIN2和EIN3/EIL1可能通过MKK7的激活和调控Cor6.6/Kin2基因的表达在盐胁迫反应中发挥作用。
EIN2调控了植物盐胁迫反应。我们进一步研究了EIN2的相互作用蛋白。由于EIN2的N端是跨膜区,我们通过CytoTrap酵母双杂交技术,用EIN2的COOH端作为诱饵蛋白筛选拟南芥cDNA文库,得到一个和ErN2的COOH相互作用的蛋白ECIP1(EIN2-CEND-INTERACTING-PROTEIN1)。ECIP1含有702个氨基酸,由4个重复的MA3结构域组成。酵母双杂交和GST-Pull Down分析的结果表明EIN2-CEND的D和CD结构域能和ECIP1羧基端的两个MA3结构域相互作用。ECIP1的C端两个MA3结构域也能和ETR2和EIN4的COOH端相互作用,表明ECIP1可能作为一个信号组分,在乙烯受体和EIN2之间起作用。ECIP1主要定位在细胞质和质膜。ECIP1的功能缺失突变体ecip1-1和ecip1-2导致种子萌发盐敏感性的增加,但提高了幼苗的耐盐性。这两个突变体在高浓度的ACC处理下敏感,具有早开花的表型。为了研究ein2-1和eicp1之间遗传上的相互作用,构建了ecip1 ein2-1的双突变体。双突变体在乙烯反应和盐胁迫中表现了与ein2-1类似的表型,但是在影响子叶大小和开花时间上ein2-1和ecip1具有协同的效应。上述结果表明ECIP1可能位于EIN2的上游调控了乙烯三重反应和盐胁迫反应,但是在子叶大小和开花控制上和EIN2具有协同的功能。
从ein2-1盐胁迫下调的基因中,获得了一个ERF类型的转录因子ERF＃3。ERF＃3定位于核,能够结合GCC-BOX元件。在拟南芥原生质体系统中具有转录激活活性。过量表达ERF＃3,导致子叶向下翻卷、植株生长的延迟、晚花、种子减少和开花异常。过量表达ERF＃3能够组成型的激活乙烯反应,并且子叶足张开的,这些结果表明ERF＃3是一个新的乙烯信号组分。