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转录因子乙烯响应因子（Ethylene Response Factors,ERFs）是乙烯信号途径的下游元件,参与调控植物的生长发育、生物和非生物胁迫响应。本文利用突变体遗传学、分子生物学、转录组学以及转基因技术研究At ERF022基因调控植物根生长的分子机理。ERF022（AT1G33760）属于拟南芥ERF IIIa族。生物信息学分析显示,ERF022基因定位在拟南芥1号染色体上,全长为1164 bp,只含有一个外显子,不含内含子,c DNA全长555 bp,编码184个氨基酸。qRT-PCR和RT-PCR显示ERF022在叶中表达最高,其余依次是在茎、花、果荚和根中。蛋白亚细胞定位结果表明ERF022定位在细胞核中。利用CRISPR/Cas9技术获得了拟南芥突变体erf022-1、erf022-2。构建CRISPR载体,利用农杆菌介导将载体转入拟南芥野生型中,通过对植株进行筛选、鉴定,获得纯合突变体,测序结果显示erf022-1、erf022-2突变体中ERF022基因分别缺失24 bp和18 bp碱基。利用DNA重组方法构建过表达载体35::ERF022,并通过农杆菌转化和分子鉴定,筛选获得转基因回补株系ERF022-COM1、ERF022-COM2和过表达转基因株系ERF022-OE1、ERF022-OE2。在1/2 MS培养基上正常生长的erf022-1、erf022-2、ERF022-OE1、ERF022-OE2的根长和鲜重明显高于野生型,侧根数目也多于野生型,而根毛与野生型没有明显差别。对各植株根尖分生区和伸长区细胞观察发现,erf022-1、erf022-2的伸长区细胞大于野生型,而ERF022-OE1、ERF022-OE2的分生区细胞数目明显多于野生型。这些结果表明ERF022基因功能缺失和过表达对拟南芥的根生长都有促进作用,但作用机理可能不同。为了解析ERF022基因在拟南芥根生长中的作用机理,我们进行了转录组测序分析。erf022-1与WT相比较,显著差异基因有140个（66个上调基因,74个下调基因）,ERF022-OE1与WT相比,显著差异基因有229个（109个上调基因,120个下调基因）。通过GO和KEGG信号通路的分析,erf022-1中显著差异基因主要与信号转导通路相关,ERF022-OE1中显著差异基因主要是与信号转导、氨基酸代谢、其他次生代谢物的生物合成通路相关。通过筛选与信号转导和次生代谢物合成相关的通路,我们找出差异显著基因:GASA14、LRX2、XTH19、CYP78A7、CYP96A5、ACS8、SAUR10、PME41、ABCG40、GLR1.3、PILS4、WAK3、LBD26、HB2、YUC5、GALK2、EXO、MYB73、CYP83A1、ADAP、PER33、MBP1、CYP71A13。实时荧光定量PCR验证结果显示,erf022-1中,SAUR10、CYP83A1、GASA14、GALK2、ADAP、LRX2、XTH19、LBD26、EXO、PER33、PME41、CYP78A7、CYP96A5、ACS8的转录水平明显高于野生型,ABCG40、GLR1.3、PILS4、WAK3的转录水平低于野生型;在ERF022-OE1中,LRX2、CYP78A7、PILS4、LBD26、HB2、YUC5、GALK2、EXO、MYB73的转录水平高于野生型,CYP83A1、ADAP、PER33、MBP1、CYP71A13的转录水平低于野生型。转录组测序分析结果表明,ERF022基因对根生长的促进作用与生长素信号及其相关的一些转录因子密切关联。于是,我们对各株系内源生长素含量、生长素合成运输及信号途径相关基因表达进行分析,并进行了外源生长素处理。结果表明,ERF022基因受外源IAA的诱导强烈表达。erf022-1、erf022-2、ERF022-OE1、ERF022-OE2植株中生长素含量均高于野生型;erf022-1、erf022-2中生长素合成基因TAA1、YUC1、YUC2、YUC6和极性运输基因PIN1、PIN2、PIN3、PIN4、PIN5、PIN6、PIN7、AUX1的转录水平均显著高于野生型,ERF022-OE1、ERF022-OE2中合成基因YUC1、YUC2、YUC6和极性运输基因PIN1、PIN2、PIN3、PIN5、PIN6、PIN7、AUX1的转录水平也显著高于野生型。此外,ERF022基因功能缺失和过表达植株中生长素响应因子ARF2基因表达均显著上调,ARF10、ARF16、ARF19表达水平下调。根据以上结果推测ERF022基因调控拟南芥根生长的分子机理:ERF022基因功能缺失诱导生长素合成基因表达上调导致生长素含量上升,进而诱导SAUR10（生长素反应蛋白10）表达上调,而SAUR10诱导细胞伸长;另外,ERF022基因功能缺失诱导GASA14（赤霉素调节蛋白14）基因表达上调,GASA14通过促进伸长区细胞伸长来促进植物生长。ERF022基因过表达上调YUC5（生长素合成基因）、下调CYP83A1（细胞色素P450-83A1）基因表达,导致生长素含量上升,进而通过生长素信号诱导LBD26（含LOB结构域蛋白26）表达,调控侧根形成;另外,ERF022基因过表达诱导HB2（亮氨酸同源蛋白2）基因表达上调,而HB2编码一个发育调控因子,参与细胞增殖。综上所述,ERF022基因功能缺失和过表达通过不同的途径促进生长素的生物合成和运输,诱导SAUR10、GASA14、LBD26、HB2基因的表达,调控根细胞的伸长和增殖,从而促进根的生长。