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我国苹果的栽培面积和产量均居世界首位,但在北方栽培中经常会受到石灰性土壤的影响,出现缺铁黄化情况,导致苹果品质和产量下降,严重制约了苹果产业的发展。因此探究植物尤其是木本果树缺铁应答调控方式显得愈发重要。多年来,人们对植物抗缺铁机理进行了大量研究,从生理生化到功能基因克隆,直至近年来的信号转导方面的研究都在陆续展开。乙烯信号在缺铁响应中的调控作用也有一定研究,然而其通路中重要转录因子ERF家族如何参与缺铁响应则未见报道。本研究中我们以不同缺铁耐受性的苹果砧木为试材,通过缺铁胁迫及外源试剂处理,试图探讨转录因子ERF4和ERF72在缺铁引发的乙烯信号转导中的功能,并比较不同砧木间的差异。主要结果如下:1、缺铁早期小金海棠(Malus xiaojinensis ChengetJiang)和山定子(Malus baccata Borkh)根中都产生乙烯,但随着缺铁时间增加小金海棠乙烯生成量降低,而山定子根中乙烯积累则不断增加。2、外源乙烯试剂处理不同缺铁耐受性苹果砧木的响应方式不同。附加乙烯抑制剂AVG(0μMFe+ 10 μMAVG)可促使小金海棠幼叶黄化情况加重,叶绿素含量显著下降。附加乙烯利(40μMFe+100mg/LACP)并未使得植株表型及叶绿素含量有大幅变化。而外源乙烯的加入对小金海棠的铁吸收指标如根际三价铁还原酶活性,根际pH值,根毛区H+外泌以及根部铁转运蛋白基因IRT1、泌氢重要基因HA2的表达和根叶中活性铁含量都有显著影响,山定子的缺铁应答反应则受乙烯作用不明显。3、通过对小金海棠和山定子的缺铁试验,筛选出转录因子ERF4和ERF72作为重点研究对象。缺铁条件下小金海棠MxERF4和MxERF72前6 d的表达下降,而缺铁延长至9 d表达显著上调,其与正调控缺铁响应的MxEIN3和MxEIL1、MxFIT以及铁吸收相关基因MxIRT1,MxHA2的表达模式相反。利用酵母单杂交验证了 MxERF4的抑制转录激活是通过其氨基酸C末端的EAR-motif(LDLNL)抑制结构域实现的。将MxERF4和MxFIT同时注射烟草时可抑制MxFIT对MxIRT1和MxHA2启动子的激活能力;酵母双杂交和双分子荧光互补(BiFC)试验表明MxERF4与MxFIT和MxIR02可发生互作,进而影响这两个转录因子对MxIRT1和MxHA2的正调控作用。通过VIGS沉默小金海棠MxERF4后发现根中MxIRT1和MxHA2的表达上调,活性铁含量显著增加,H+外排增加,根际酸化。4、研究还发现MxERF72与MxERF4、MxFIT和MxIR02均存在蛋白互作。MxERF72既能直接结合MxHA2启动子,也能通过抑制MxFIT影响MxHA2基因的表达。分别沉默小金海棠和山定子中ERF4和ERF72基因后,缺铁处理下山定子根际pH值比小金海棠根际pH值显著低,干扰ERF4处理组对铁吸收的促进效果更为明显。研究还发现缺铁产生的乙烯能缓解小金海棠叶绿体的解体,MxERF4和MxERF72可影响叶绿素含量。5、另外通过观察同源基因的拟南芥突变体表型、检测生理指标和分子试验,证实了 ERF4和ERF72在缺铁响应中起重要作用,提出缺铁产生的乙烯诱发AtERF4和AtERF72表达,AtERF4通过结合AtIRT1和AtCLH1的启动子负调控缺铁响应,AtERF72负调控AtIRT1、AtHA2和AtCLH1。