棉花是我国最重要的经济作物之一,但黄萎病对棉花种植的影响非常严重,使棉花的产量和品质受到了巨大破坏;为解决这个问题,人们尝试利用分子生物学的手段来提高棉花自身的抗病性。近年来,ERF(ethylene-responsive element binding factor)类转录因子已成为植物抗逆机制和植物分子改良研究中的热点。ERFs参与了植物对生物和非生物胁迫的应答反应,在乙烯等信号转导途径中发挥了关键的调控作用。研究表明,ERFs可与GCC-box等顺式作用元件发生互作从而激活病程相关蛋白基因的表达,这对提高植物抗病能力具有重要意义。因此,ERF类转录因子可应用于农作物对生物和非生物胁迫抗(耐)性的改良。为了获得新的棉花抗病相关基因并阐明其功能,本研究克隆得到了2个海岛棉ERF转录因子基因,对其分子生物学特性进行了分析,并将基因转化植物后对其抗病相关功能进行了研究,已取得的成果如下:1.目的基因的克隆与拷贝数分析:以海岛棉(新海20)为材料,共克隆得到2个ERF族转录因子基因:EREB1和EREB2,序列特征分析发现这两个基因属ERF亚族转录因子,是海岛棉ERF中的新成员;Southern Blot分析表明,这两个基因在基因组中为低拷贝基因。2.基因表达特性分析:RT-PCR分析结果表明EREB1基因和EREB2基因在各组织中都表达,而转录水平受棉花黄萎病菌的诱导,当棉花受到黄萎病菌的侵染后,其表达量明显提高,特别是在棉花的根部和茎部,由此可推测海岛棉ERF转录因子基因EREB1和EREB2很可能在棉花生物胁迫信号转导途径中发挥重要作用。3.结合特异性分析:对EREB1和EREB2的ERF域蛋白进行体外结合特异性分析,凝胶阻滞结果表明:海岛棉EREB1/2中的ERF域在体外能与ERF顺式元件(GCC-box)发生特异性结合,这说明海岛棉EREB1和EREB2具有典型的ERF转录因子功能特性。4.基因功能分析:通过农杆菌介导等方法分别将EREB1和EREB2转入烟草和棉花中进行超表达。相关基因表达检测结果表明:在转基因烟草中,海岛棉ERF转录因子可以增强烟草PR基因的表达;在转基因棉花中,可以增强几丁质酶基因、β-1,3-葡聚糖酶基因和PR基因等棉花抗病相关基因的表达。由此推测,将海岛棉ERF基因转入棉花超表达后能够高效激活下游抗病相关基因的表达。通过对已得到的转基因棉花部分幼苗进行黄萎病菌侵染后发现:T0代转EREB1基因棉花幼苗的耐病能力高于对照。通过上述研究可知:海岛棉ERF族基因的新成员EREB1/2在调控抗病相关基因表达方面具有重要作用,EREB1/2在转基因烟草和棉花中超表达后可有效增强植株体内抗病相关基因的表达,从而提高了转基因植株的抗病能力。本研究是首次将ERF转录因子基因转入棉花中进行相关功能验证的工作,并将继续深入研究和鉴定ERF基因超表达后对提高棉花抗病能力的改良作用,从而为棉花抗病性分子改良提供备选基因,为培育出棉花抗病新品种提供一定的理论基础。