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苹果是世界上最重要的果树之一,而中国则是最大的苹果生产及消费国。中国西北黄土高原产区是中国优质苹果生产的最大产区,但是该地区降水较少,水资源匮乏,且缺少灌溉条件,干旱缺水成为限制该地区苹果生产的主要因素。挖掘影响苹果水分利用效率（WUE）和抗旱性的关键基因,并通过分子生物学手段培育干旱下具有高WUE的苹果新品种,一直是苹果研究的重要方向之一。表皮模式因子（Epidermal Patterning Factor like,EPFL）是陆生植物中广泛存在的一类分泌蛋白,并且多个物种中其特征成员EPF1和EPF2已被证明能够调节气孔发育进而影响WUE,但果树中尚无关于EPFL蛋白家族的报道。本研究对4个苹果品种在长期干旱条件下的抗旱相关指标进行了测定,并分析了干旱相关MdEPFL家族的基因表达变化。通过对该家族进行系统鉴定,从中筛选出一个抗旱调节关键基因MdEPF2。在此基础上,通过转基因和外源处理的方法对MdEPF2在干旱下通过调节WUE影响苹果抗旱性的功能进行了详细的鉴定。主要结果如下:1.对‘富士’、‘蜜脆’、‘秦冠’和‘太平洋玫瑰’进行长期中度干旱处理,结果表明与正常浇水植株相比,干旱下‘秦冠’的WUE显著升高,而其它3个品种的WUE变化不显著。干旱下生长指标测定结果表明,4个品种的株高、干重、总叶面积（TLA）、气孔长度和开张度在干旱条件下均显著下降,根冠比（RSR）显著上升。但干旱下4个品种的气孔密度变化并不一致。干旱处理后,‘秦冠’和‘太平洋玫瑰’的气孔密度显著上升,而‘富士’和‘蜜脆’则变化不显著。干旱条件下4个品种的RWC、叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合作用相关参数显著下降。‘秦冠’中叶绿素含量、净光合速率的下降幅度较其它3个品种小,而蒸腾速率、气孔导度的下降幅度则较多。干旱对4个品种植株产生的损伤也不尽相同。干旱下叶片相对电解质渗漏、丙二醛和H2O2含量均有明显升高,但‘秦冠’中的增加幅度明显小于其它3个品种。SOD、POD和CAT等抗氧化酶的活性也显著提高,且‘秦冠’中的上升幅度高于其它3个品种。以上结果表明,相比于其它3个品种,‘秦冠’具有较高的抗旱性。由于‘秦冠’叶片的气孔密度在干旱后发生显著变化,基于EPFL基因在调节气孔发育中的重要作用,对苹果中部分拟南芥EPFL同源基因在干旱下的表达水平进行了分析。对4个品种在长期干旱过程中部分MdEPFL基因的表达水平分析表明,MdEPF1、MdEPF2和MdEPFL2大致呈先升高再降低的趋势,峰值出现在干旱45天时。MdEPFL9在‘太平洋玫瑰’中呈现先下降后上升的趋势,而在其它3个品种中均呈现下降的趋势。MdEPF2在四个品种中均表现出较强的干旱诱导表达变化,说明其在苹果响应干旱过程中可能起重要作用。2.在苹果基因组中共鉴定出11个EPFL家族成员,分布在8条染色体上。该蛋白家族成员C端具有一个特定保守区,其中含有6个或8个保守的半胱氨酸,可形成3或4对二硫键。三维结构预测表明该类蛋白含有保守的活性支架结构。基序分析发现,11个EPFL蛋白都含有2个保守的蛋白基序。系统发育分析结果将植物中的EPFL蛋白家族分为4个分支。MdEPFL基因在不同苹果组织中具有不同的时空表达模式,例如MdEPF1、MdEPF2、MdEPFL2、MdEPFL7、MdEPFL8和MdEPFL9在叶中表达量较高,MdEPFL6在花蕾中表达量最高。对苹果盆栽苗进行不同逆境处理,在自然干旱下,MdEPF2表达量上调约12倍,MdEPFL2、MdEPFL8和MdEPFL9表达量显著下调。部分叶片中表达的MdEPFL基因对冷胁迫、高温胁迫及盐胁迫有不同程度的响应。这些结果表明多个EPFL家族基因与苹果的非生物胁迫响应有密切关系,其中MdEPF2对苹果的干旱响应可能具有重要作用。3.通过转基因技术将MdEPF2基因在番茄中过量表达,表型鉴定发现,与野生型相比MdEPF2过表达番茄植株的叶片气孔密度显著降低,气孔长度增加。通过对离体叶片失水速率的结果分析发现,MdEPF2过表达植株的失水速率显著低于野生型。在长期干旱处理条件下,MdEPF2过表达植株的叶片相对含水量、叶绿素含量、光合速率及WUE均显著高于野生型。另外,与野生型植株相比,转基因植株的活性氧、丙二醛含量和相对电解质渗漏率更低,而抗氧化酶的活性更高。这些结果表明MdEPF2过表达番茄植株在干旱胁迫下受到的氧化损伤更少,干旱耐受性更强。4.通过烟草叶片瞬时表达技术对MdEPF2蛋白进行亚细胞定位分析,结果表明MdEPF2定位于细胞间隙。通过Bi FC实验,发现MdEPF2蛋白可以与富含亮氨酸重复的受体类激酶MdER和MdERL2相互作用。使用MdEPF2蛋白成熟区的合成肽m EPF2外源处理苹果幼叶,能够降低苹果叶片气孔密度。经m EPF2外源处理后,苹果叶片MAPK信号转导途径中的Md YODA、Md MAPKK、Md MAPK3、Md MAPK6-1和Md MAPK6-2基因表达量均提高,调节气孔发育的关键转录因子Md SPCH的表达量略有降低,Md MUTE和Md FAMA的表达量则变化不明显。对m EPF2外源处理的植株进行长期干旱处理,结果表明经m EPF2外源处理的植株叶片相对含水量、叶绿素含量、光合速率及WUE均显著高于对照植株。另外,与对照相比,m EPF2外源处理植株的活性氧、丙二醛含量和相对电解质渗漏率更低,而抗氧化酶的活性更高。这些结果表明m EPF2外源处理植株在干旱胁迫下受到的氧化损伤更少,干旱耐受性更强。