拟南芥EIN3转录调控ESE1表达提高植物的耐盐性

【摘要】：乙烯是一种非常重要的气态植物激素,参与植物生长、发育及衰老的许多过程,且在应对生物胁迫和非生物胁迫过程中也起到了重要的作用。研究表明乙烯信号的重要组分EIN3具有非常广泛的生理功能,它不仅参与植物抗病、光形态建成及黄化苗的生长发育等,且在植物耐盐性调控中具有重要的作用,然而EIN3如何调控下游基因的表达来响应盐胁迫反应还不清楚。由于一些ERF蛋白在盐反应中起着非常重要的作用,所以推测某些ERF蛋白可能是EIN3的下游组分。本文的目标就是寻找盐胁迫过程中EIN3直接调控的ERF基因。 通过分析大量的芯片数据,发现有31个ERF基因可能参与乙烯信号途径。其中5个ERF基因受乙烯的前体ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylicacid),乙烯和盐的诱导表达,但受AgNO3和AVG (aminoethoxyvinylglycine)的抑制。采用qPCR (real-time quantitative PCR)方法确定了At3g23220受ACC和盐的诱导表达,但受AgNO3和AVG (aminoethoxyvinylglycine)的抑制,表明At3g23220参与乙烯信号和盐反应过程,我们将其命名为ethylene and salt inducible ERF gene 1 (ESEl)。ESE1在突变体ein2, ein3-1和eill-3中表达降低,而EIN3过表达后则明显上升。表明在盐反应过程中ESE1可能是EIN3下游的一个靶标基因,EIN3可能通过调控下游ESE1的表达来响应盐胁迫反应。 生物化学和分子生物学的实验证明EIN3-N端蛋白特异的与ESE1基因启动子的P2-3(-282—246)片段结合。过表达ESE1不论是种子萌发还是幼苗都表现出耐盐的表型,而ESE1表达降低突变体esel则表现盐敏感的表型。更为重要的是,在ein3-1中过表达ESE1可以恢复盐敏感的表型,表明ESE1在盐胁迫过程中是EIN3的下游组分。进一步研究发现,ESE1具有转录激活特性,体内和体外实验表明ESE1可以和DRE和GCC box元件特异结合；且过表达EIN3和ESE1能同时激活一些与盐相关且启动子含有DRE/GCC box元件的基因表达,表明EIN3-ESE1可能作为一个转录复合体通过调控下游与盐相关的功能基因的表达,导致植物耐盐性反应。