水稻AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族及其相應(yīng)miRNAs在葉片衰老中的表達(dá)

蔣 鑫, 陳重先, 劉夢(mèng)蘭, 黃丹丹, 李 偉, 繆 穎, 張 玉

(福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,福建省植物功能生物學(xué)與綠色農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 福州 350002)

APETALA2/乙烯反應(yīng)因子(AP2/ERF)是植物特有的一類轉(zhuǎn)錄因子超家族。AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族蛋白至少含有1個(gè)高度保守的由60～70個(gè)氨基酸殘基組成的AP2 DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域。在擬南芥(Arabidopsisthaliana)中,AP2/ERF家族分為AP2(APETALA2)、RAV(related to ABI3/VP1)、脫水反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(dehydration-responsive element binding protein, DREB)、乙烯響應(yīng)因子(ethylene-responsive factor, ERF)和Soloist 5個(gè)亞家族[1]。

AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在植物的生長(zhǎng)發(fā)育、葉片衰老過(guò)程中具有重要作用[2-3]。葉片衰老是葉片發(fā)育的最后一個(gè)過(guò)程,能量物質(zhì)從衰老葉片轉(zhuǎn)移到幼嫩葉片或種子中進(jìn)行重新分配,是植物適應(yīng)環(huán)境的過(guò)程。然而,在農(nóng)作物中,葉片早衰或晚衰都會(huì)影響產(chǎn)量。研究[4-5]表明,水稻(Oryzasativa)劍葉衰老每推遲1 d即可增產(chǎn)2%,因此,精密控制葉片衰老的起始和進(jìn)程非常重要[3]。轉(zhuǎn)錄組分析揭示葉片衰老的轉(zhuǎn)錄調(diào)控由各種轉(zhuǎn)錄因子執(zhí)行,WRKY、NAC和AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)控葉片衰老過(guò)程中發(fā)揮著重要作用[6-8]。水稻AP2/ERF家族成員SUB1A(SUBMERGENCE1A)通過(guò)調(diào)控植物激素途徑來(lái)延緩葉片衰老[9]。水稻乙烯響應(yīng)因子OsERF101與葉片衰老相關(guān)基因OsNAP和OsMYC2的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合,激活其表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)葉片衰老[10]。Wei et al[11]研究發(fā)現(xiàn):水稻OsDREB1C通過(guò)調(diào)節(jié)光合作用和提高氮素的利用率來(lái)提高谷物產(chǎn)量,縮短水稻生育周期;OsDREB1C過(guò)表達(dá)系植株產(chǎn)量比野生型植株提高41.3%～68.3%。

目前研究大多關(guān)注AP2/ERF單個(gè)基因的功能分析[12],AP2/ERF被調(diào)控的機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)受到miRNA調(diào)控和組蛋白修飾等多種方式調(diào)控[3,13]。miRNA作為一類非編碼RNA分子,通過(guò)介導(dǎo)mRNA降解或沉默目標(biāo)基因的翻譯來(lái)抑制基因的表達(dá)。……