ERF194转录因子促进杨树矮化生长及抗旱性研究

[目的]AP2/ERF转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,其在植物生长发育和胁迫抗性方面发挥着重要的调控作用。干旱已经成为世界范围内抑制植物生长,限制森林生产力的主要环境因子之一。本研究旨在揭示ERF194 转录因子在杨树生长及干旱胁迫响应过程中的功能。[方法]本研究构建了PtaERF194 过量表达和 RNAi抑制表达载体,以 717 杨为材料进行遗传转化获得 PtaERF194 过量表达(PtaERF194-OX)和RNAi抑制表达(PtaERF194-RNAi)转基因杨树株系。结合表型分析、生理指标测定和分子生物学实验方法,对转基因株系的生长指标、茎组织导管形态、水分利用效率(WUE)、叶绿素含量和PtaERF194 共表达基因进行系统分析。[结果]与非转基因株系(WT)相比,PtaERF194-OX株型变得矮小,导管管腔变小但是数量更多。生理指标分析表明,PtaERF194-OX 具有较低的蒸腾速率、气孔导度和水分散失效率,但其水分利用效率和水势等干旱适应能力相关指标较高。此外,我们鉴定出 11 个与PtaERF194 共同表达的差异表达基因,它们通过 ABA 信号转导和活性氧清除过程共同调控杨树耐旱性。然而,RNAi植物表现出与WT相似的形态和生理特征,表明PtaERF194 的功能与其他ERF转录因子存在冗余现象。[结论]PtaERF194 转录因子能够通过牺牲杨树的生长来提高其抗旱性,为揭示ERF转录因子在植物抗旱性中的积极作用提供了新的思路。