全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2014, 50 (8): 1184~1194　　doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2014.01671184
收稿 2014-04-14　　修定 2014-06-28
资助 教育部新世纪优秀人才支持计划 (NCET-11-0670)、国家自然科学基金项目 (31272175)、江苏省杰出青年基金项目
(BK20130027)、中国博士后科学基金项目(2014M551609)、江苏高校优势学科建设项目(2011PAPD)和江苏省双创计划
(2011JSSC)。
* 通讯作者(E-mail: xiongaisheng@njau.edu.cn; Tel: 025-84396790)。
胡萝卜AP2/ERF-B1亚族两个转录因子基因的克隆及其非生物胁迫响应
分析
黄蔚, 王枫, 谭国飞, 徐志胜, 李梦瑶, 熊爱生*
作物遗传与种质创新国家重点实验室, 农业部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室, 南京农业大学园艺学院,
南京210095
摘要: AP2/ERF是植物中普遍存在的一类重要转录因子, 参与植物整个生命周期的生长发育和逆境信号转导。本研究以胡
萝卜(Daucus carota) ‘黑田五寸’为试验材料, 基于其转录组和基因组数据, 检索和拼接获得胡萝卜AP2/ERF家族2个转录因
子基因序列g39811和g47170。采用RT-PCR方法, 分别从‘黑田五寸’中克隆DcERF-B1-1 (g39811)和DcERF-B1-2 (g47170)转
录因子基因。序列分析显示, 胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子基因分别含有630个和594个开放阅读框, 分别编
码209和197个氨基酸; 均含有相对保守的AP2结合域, 具有典型的植物AP2/ERF类转录因子特征。从氨基酸组成成分、理
化性质、亲水性/疏水性和三级结构上分析显示, 胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子亲水性大于疏水性, 其氨基酸
序列可能属于亲水性蛋白。空间结构分析显示, 它们都具有1个α螺旋和3个β折叠。进化树分析显示, 二者均属于AP2/ERF
家族转录因子中ERF亚族的B1组。实时定量荧光PCR显示, 在低温、干旱、盐胁迫的条件下, DcERF-B1-2转录因子比
DcERF-B1-1转录因子对逆境的响应更大; 在高温的条件下, DcERF-B1-1转录因子比DcERF-B1-2转录因子对逆境的响应更大。
关键词: AP2/ERF; 胡萝卜; 转录因子; ERF亚族; 表达调控
Isolation and Analysis of Expression Profiles under Abiotic Stress Treatments
of Two AP2/ERF-B1 Group Transcription Factor Genes from Daucus carota
HUANG Wei, WANG Feng, TAN Guo-Fei, XU Zhi-Sheng, LI Meng-Yao, XIONG Ai-Sheng*
College of Horticulture, Nanjing Agricultural University, State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement,
Ministry of Agriculture Key Laboratory of Biology and Germplasm Enhancement of Horticultural Crops in East China, Nanjing,
210095, China
Abstract: AP2/ERF is an important family of transcription factors in higher plant, which encoded proteins in-
volved in the development and signal transduction of abiotic/biotic resistance in higher plant. The g39811 and
g47170 gene sequences, which encoding two AP2/ERF transcription factors, were isolated based on transcrip-
tome and genome sequence data of carrot (Daucus carota). The DcERF-B1-1 (g39811) and DcERF-B1-2
(g47170) genes were cloned by RT-PCR method using cDNA as template from carrot cultivar ‘Heitianwucun’.
Then, nucleic acid and deduced amino acid sequence, phylogenetic tree, and molecular modeling were predicted
and analyzed. Sequence analysis indicated that the length of DcERF-B1-1 and DcERF-B1-2 genes were 630 bp
and 594 bp, which encoded 209 and 197 amino acids, respectively. The DcERF-B1-1 and DcERF-B1-2 factors
contained AP2-domain, which mainly found in higher plants AP2/ERF family factors. The DcERF-B1-1 and
DcERF-B1-2 transcription factors maybe belong to hydrophilic protein. Protein three-dimensional structure
prediction and analysis showed that the AP2-domain of DcERF-B1-1 and DcERF-B1-2 had one α-helix and
three β-sheets. The DcERF-B1-1 and DcERF-B1-2 factors from carrot were classified into B1 subgroup of ERF
subfamily transcription factor, which belongs to AP2/ERF family. Quantitative real-time PCR analysis of the
expression profiles in carrot showed that the DcERF-B1-2 responded more severely than the DcERF-B1-1 by
low temperature, high-salinity and salt stress treatments, and the DcERF-B1-1 responded more severely than
黄蔚等: 胡萝卜AP2/ERF-B1亚族两个转录因子基因的克隆及其非生物胁迫响应分析 1185
the DcERF-B1-2 by high temperature treatment.
Key words: AP2/ERF; Daucus carota; transcription factor; ERF subfamily; expression profile
胡萝卜, 别名红萝卜、黄萝卜、丁香萝卜和
药性萝卜, 原产亚洲西北, 是一种异花授粉的草本
植物, 属于伞形科胡萝卜属, 富含胡萝卜素、蔗
糖、葡萄糖、淀粉及矿物质 (方智远和张武男
2011)。胡萝卜在中国南北方都有栽培, 产量占根
菜类第二位。‘黑田五寸’为胡萝卜优良品种, 从日
本引进, 在我国大面积栽种, 具有叶色浓绿, 品质
脆嫩, 抗病力强, 产量稳定等特点, 根据肉质根的
分类, 属于长圆柱类型(章镇2004)。
AP2/ERF家族是普遍存在于植物中的一类重
要转录因子, 参与植物整个生命周期的生长发育
和逆境信号转导(Riechmann等2000; Sakuma等
2002; Zhuang等2008; 阳文龙等2006; 张晗等2006;
庄静等2009)。并且AP2/ERF家族转录因子的成员
众多, 在植物逆境调控中起着不同的作用, 其成员
内部还存在相互调控的关系(Zhao等2006)。AP2/
ERF家族转录因子均含有保守的AP2结合域, 通常
由60个左右的氨基酸组成, 而且N-末端都有起核
定位作用的碱性氨基酸序列(Okamuro等1997)。根
据AP2结合域数目和结构特点, AP2/ERF家族转录
因子主要分为4个亚族(ERF、DREB、AP2、RAV)
(Sakuma等2002; Zhuang等2008, 2009)。拟南芥
(Arabidopsis thaliana) (Sakuma等2002) 、水稻
(Oryza sativa) (Nakano等2006)、杨树(Populus
trichocarpa) (Zhuang等2008)中的AP2/ERF家族转
录因子分别有145、164和200个, 其中ERF-B1亚族
分别有15、19和16个。
胡萝卜的生长过程总是处于各种非生物和生
物胁迫的环境中, 其中高温、低温、干旱和高盐
等非生物逆境对胡萝卜的生长发育产生很大的影
响, 严重时导致胡萝卜品质与产量的下降。植物
ERF类转录因子属于AP2/ERF家族, 主要调控乙烯
应答以及相关逆境响应基因的表达, 与温度、干
旱以及高盐等胁迫信号传递有关, 在植物抵抗生
物与非生物胁迫的过程中, 发挥重要作用(刘强等
2000; Liu等1999; Yamaguchi-Shinozaki和Shinozaki
2006)。
本研究以胡萝卜‘黑田五寸’为材料, 基于本课
题组胡萝卜转录组和基因组数据, 经过拼接、克
隆得到胡萝卜A P 2 / E R F - B 1组 2个转录因子
DcERF-B1-1和DcERF-B1-2基因。对其进行序
列、进化树、三级结构等较为详尽的分析。采用
荧光定量PCR方法, 对胡萝卜中DcERF-B1-1和
DcERF-B1-2基因在高温、低温、干旱及高盐四种
主要非生物胁迫的响应表达进行研究, 以期为进
一步开展胡萝卜ERF类转录因子的逆境调控研究
奠定基础, 并且对研究胡萝卜中ERF类转录因子对
非生物逆境响应的机制和调控途径, 及胡萝卜逆
境生理的基础和应用研究均具有重要的意义。
材料与方法
1 植物材料、菌株与质粒
植物材料为本实验室(南京农业大学伞形科
蔬菜作物遗传与种质创新实验室)保存的胡萝卜
(Daucus carota L.)品种‘黑田五寸’, 种植于南京农
业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室人工
气候室, 种植条件为白天25 ℃, 夜晚18 ℃, 湿度
75%。剪取2月龄胡萝卜植株生长健康的叶片用于
总RNA的提取以及cDNA的合成, 将2月龄的植株
进行逆境处理0、1、2、4、8和24 h (包括38 ℃高
温、4 ℃低温、20% PEG6000干旱和0.2 mol·L-1
NaCl盐处理)。
大肠杆菌菌株DH5α由本实验室保存; pMD-
18-T质粒载体、Ex Taq聚合酶、DL2000分子量标
准、Prime Script RT Reagent Kit、SYBR Premix
Ex Taq Kit购自大连TaKaRa公司, DNA回收试剂盒
购于杭州维特洁公司、RNA Simple Total RNA Kit
购于北京天根生化科技有限公司。
2 方法
2.1 RNA的提取及cDNA的合成
RNA的提取按照RNA Simple Total RNA Kit
试剂盒说明书进行; 用Prime Script RT Reagent Kit
将提取的总RNA反转录成cDNA。
2.2 胡萝卜AP2/ERF-B1亚族转录因子的克隆
根据本实验室测定的胡萝卜‘黑田五寸’转录
组和基因组数据, 检索并拼接出胡萝卜转录因子
植物生理学报1186
DcERF-B1-1和DcERF-B1-2的基因序列, 分别设计
两对引物如下, G39811-F: 5-ATGGGGCGAGG-
TAGGGCGAGC-3, G39811-R: 5-TCAAAGCCTA-
AGAGCAGTGCA-3和G47170-F: 5-ATGCGACG-
CAACAACAGATCC-3, G47170-R: 5-TCAGA-
GACACAGAGCAGTAGC-3。以‘黑田五寸’的
cDNA为模板进行扩增, PCR反应条件为: 94 ℃预
变性5 min; 94 ℃变性30 s, 54 ℃退火30 s, 72 ℃延
伸60 s, 共35个循环; 72 ℃延伸10 min。PCR产物
经 1 . 2 %的琼脂糖凝胶电泳回收后 , 连接到
pMD18-T载体上并转化至大肠杆菌DH5α, 提取质
粒经PCR鉴定后委托南京金斯瑞生物科技有限公
司测序。
2.3 序列分析
同源性计算利用NCBI网站GenBank数据库的
BLAST程序; 对序列进行多重比对采用DNAMAN
软件, 然后构建同源进化树, 并用MEGA5对进化树
进行测试和编辑, 生成报告图形(Tamura等2011);
氨基酸成分、蛋白相对分子质量、等电点分析用
ExPASy网站相关软件完成(Gasteiger等2003), 蛋白
质疏水/亲水性分析采用DNAMAN软件; 蛋白质空
间结构模型通过Swiss-Model建立(Schwede等
2003)。
2.4 实时定量PCR反应
采用iQ™5 Software和 iQ™5 Real-time PCR
System完成荧光定量PCR。用胡萝卜actin基因作
为参考基因, 与目标基因一起扩增。根据‘黑田五
寸’中扩增DcERF-B1-1和DcERF-B1-2基因序列分
别设计表达检测引物DcERF-B1-1F: 5-CCTCG-
GTCTCCTCCTATTTCGC-3, DcERF-B1-1R: 5-AT-
CACCACCATCGTCATCATCG-3和DcERF-B1-2F:
5-TCGTGTCTGGCTCGGTACGTTTG-3, DcERF-
B1-2R: 5-CGTGCTGCTCAGGCTACTACTC-
GTC-3。使用SYBR Premix Ex Taq试剂盒, 按照操
作说明进行实时定量PCR。相对定量使用参照基
因的∆∆Ct法, Ct表达差异等于2
-ΔΔCt, ΔCt=Ct目标基因–
Ct actin (Pfaffl 2001)。
实验结果
1 ‘黑田五寸’中DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录
因子基因的克隆
分别用引物G 3 9 8 1 1 - F和G 3 9 8 1 1 - R、
G47170-F和G47170-R, 以‘黑田五寸’的cDNA为模
板, 利用RT-PCR技术扩增, 均得到600 bp左右的预
期片段(图1), 其大小与预期的片段大小一致。克
隆后序列测序与分析表明, 来源于‘黑田五寸’的转
录因子基因DcERF-B1-1含有一个630 bp的开放阅
读框, 编码209个氨基酸; DcERF-B1-2基因含有一
个594 bp的开放阅读框, 编码197个氨基酸(图2)。
图1 RT-PCR克隆胡萝卜DcERF-B1-1和 DcERF-B1-2基因
Fig.1 DcERF-B1-1 and DcERF-B1-2 genes from carrot
amplified by RT-PCR
M: 标准分子量; 1: cDNA中扩增的DcERF-B1-1产物; 2:
cDNA中扩增的DcERF-B1-2产物。
2 DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子同源性比
较、氨基酸组成成分及理化性质分析
使用Blastp程序, 分别对胡萝卜‘黑田五寸’的2
个ERF-B1亚族转录因子氨基酸序列进行同源性
检索, 它们与其他植物ERF类转录因子相似度较
高。其中, DcERF-B1-1氨基酸序列与马铃薯ERF3
(XP006352525.1)的一致性达到60%; DcERF-B1-2
氨基酸序列与鹰嘴豆ER3 (XP004491090.1)和马铃
薯ERF3的一致性分别达到56%和54%。
对其组成成分与理化性质进行分析结果显示
(表1), 进行比对的ERF类转录因子氨基酸数目在
190~240之间, 碱性氨基酸多于酸性氨基酸, 脂肪
族氨基酸多于芳香族氨基酸。虽然同属于ERF家
族, 但理论等电点(theretical pI)存在较大的差异,
DcERF-B1-1氨基酸序列和DcERF-B1-2氨基酸序
列理论等电点为8.51和6.73。ERF类转录因子氨基
酸序列在不同物种间包含的酸性氨基酸、碱性氨
基酸、芳香族氨基酸、脂肪族氨基酸等方面存在
黄蔚等: 胡萝卜AP2/ERF-B1亚族两个转录因子基因的克隆及其非生物胁迫响应分析 1187
一定的差异 , 但亲缘关系越近的物种差异相对
较小。
对DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子氨基
酸序列进行疏水性 /亲水性分析。结果表明 ,
DcERF-B1-1转录因子的亲水性区域中, 第194位到
第203位亲水性最强, 疏水性区域中第10位到第16
位疏水性最强(图3)。DcERF-B1-2转录因子的亲
水性区域中第20位到第33位亲水性最强, 疏水性
区域中第192位到第197位疏水性最强(图4)。通过
结果可知, 2个转录因子亲水区域多于疏水区域, 其
氨基酸序列可能属于亲水性蛋白。
3 胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子氨
基酸序列比对和进化树分析
利用Blast Conserved Domains Search, 分析胡
萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2的保守域, 表明这
2个转录因子均在30~85位氨基酸间含有一个典型
的A P 2结构域 (图 5 - A )。将D c E R F - B 1 - 1和
DcERF-B1-2转录因子的AP2结构域氨基酸序列与
图2 胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2基因的核苷酸序列及其编码的氨基酸序列
Fig.2 Nucleotide acid and deduced amino acid sequences of DcERF-B1-1 and DcERF-B1-2 from carrot
* 表示终止密码子。
植物生理学报1188
拟南芥中的ERF1~15、CBF1~4保守域氨基酸序列
进行同源序列比对分析, 结果显示上述转录因子
都具有WLG单元, 具有典型的AP2结构域序列特
征(图5-B)。
为了进一步分析本实验克隆的‘黑田五寸’
DcERF-B1-1和DcERF-B1-2与AP2/ERF家族相关
转录因子的进化关系, 选取拟南芥中AP2/ERF家族
转录因子进行同源进化比对。构建的同源进化树
表明, DcERF-B1-1和DcERF-B1-2在进化关系上属
于AP2/ERF家族转录因子中的ERF亚族。进一步
分析显示, 胡萝卜中的DcERF-B1-1和DcERF-B1-2
均属于ERF亚族中的B1组, 同拟南芥ERF-B1组成员
AT1G50640.1和AT3G20310.1进化关系最近(图6)。
4 胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子三
级结构预测与分析
DcERF-B1-1和DcERF-B1-2在AP2结构域中
有7个位点不同, 即第1、8、47、48、49、60和
6 1位点。比对发现 , 胡萝卜D c E R F - B 1 - 1和
DcERF-B1-2转录因子AP2结构域序列都与AtERF1
有较高的同源性。以拟南芥AtERF1 (PDB ID:1gc-
cA)为模型, 构建胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2
的三维结构模型(Allen等1998; Arnold等2006)。建
模的结果表明 , DcERF-B1-1、DcERF-B1-2和
AtERF1具有十分相似的三维结构, 都有1个α螺旋
和3个β折叠(图7)。
5 胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2基因在不同
逆境处理下的表达情况
本研究采用四种条件: 高温(38 ℃)、低温
表1 胡萝卜和其他不同植物来源的ERF氨基酸组成成分及理化性质分析
Table 1 The comparison of composition and physical and chemical characterization of amino acid sequences of ERF transcription
factors from carrot and some plant species
来源植物 氨基酸名称 氨基酸序列 氨基酸数 分子量/ 理论等 碱性氨基 酸性氨基 脂肪族氨 芳香族氨
登陆号 kDa 电点 酸比例/% 酸比例/% 基酸比例/% 基酸比例/%
胡萝卜 DcERF-B1-1 KJ915914 209 22.34 8.51 14 11 12 9
(Daucus carota)
胡萝卜 DcERF-B1-2 KJ915915 197 21.62 6.73 14 13 13 8
(Daucus carota)
拟南芥 AtERF3 XP002894264.1 224 25.05 9.20 16 12 13 8
(Arabidopsis thaliana)
鹰嘴豆 CaERF7 XP004513889.1 223 23.90 5.94 13 13 14 9
(Cicer arietinum)
大豆 GmERF7 XP003551866.1 212 23.20 5.96 15 15 14 9
(Glycine max)
蚕豆 VfERF ACD87818.1 221 23.95 6.74 14 13 13 9
(Vicia faba)
马铃薯 StERF3 XP006352525.1 223 24.54 8.55 14 12 14 8
(Solanum tuberosum)
番茄 SlERF NP001239044.1 240 26.36 7.73 16 12 13 8
(Solanum lycopersicum)
黄瓜 CsERF7 XP004167752.1 214 23.62 8.98 15 12 14 8
(Cucumis sativus)
柿树 DkERF7 AFH56414.1 219 24.08 7.26 16 13 12 8
(Diospyros kaki)
葡萄 VvERF3 XP002278022.1 224 24.19 9.68 16 11 13 7
(Vitis vinifera)
海岛棉 GbERF AHA82411.1 207 23.00 9.16 17 12 12 8
(Gossypium barbadense)
蓖麻 RcERF XP002531192.1 228 25.00 8.84 15 11 12 8
(Ricinus communis)
烟草 NtERF#229 BAL68173.1 221 24.30 8.63 15 12 13 7
(Nicotiana tabacum)
黄蔚等: 胡萝卜AP2/ERF-B1亚族两个转录因子基因的克隆及其非生物胁迫响应分析 1189
(4 ℃)、干旱(20% PEG)、高盐(0.2 mol. L-1 NaCl),
分别处理‘黑田五寸’0、1、2、4、8和24 h。采用
荧光定量P C R检测胡萝卜中D c E R F - B 1 - 1和
DcERF-B1-2基因在上述4种不同逆境条件下的表
图3 胡萝卜DcERF-B1-1氨基酸序列的疏水性(A)和亲水性(B)分析
Fig.3 Predicted hydrophobicity (A) and hydrophilicity (B) of deduced amino acid sequence of DcERF-B1-1 from carrot
图4 胡萝卜 DcERF-B1-2氨基酸序列的疏水性(A)和亲水性(B)
Fig.4 Predicted hydrophobicity (A) and hydrophilicity (B) of deduced amino acid sequence of DcERF-B1-2 from carrot
植物生理学报1190
图5 胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2氨基酸保守域(A)和一致性(B)比较
Fig.5 The conserver domain (A) and identity (B) of DcERF-B1-1 and DcERF-B1-2 from carrot
达水平, 研究胡萝卜中DcERF-B1-1和DcERF-B1-2
转录因子对不同逆境的响应情况(图8)。结果表明:
不同逆境处理下, 胡萝卜中转录因子基因DcERF-
B1-1和DcERF-B1-2响应呈现较大的差异。当受到
高温胁迫时, DcERF-B1-1和DcERF-B1-2均被显著
的诱导, 其中DcERF-B1-1比DcERF-B1-2对高温的
响应更大(图8-A)。低温处理后, DcERF-B1-1和
DcERF-B1-2均呈现先下降后上升的趋势 , 其
DcERF-B1-2比DcERF-B1-1对低温的响应更明显,
处理2 h后, DcERF-B1-2表达量为对照的7倍, 而
DcERF-B1-1 表达量为对照的1.3倍(图8-B)。干旱
胁迫下, DcERF-B1-2和DcERF-B1-1表达呈现明显
的不同, DcERF-B1-1表达量一直低于对照, 处理
8 h时, 表达量仅为对照的5%; 而DcERF-B1-2表达
呈现先下降再上升的趋势, 处理8 h时, 其表达量为
对照的2.2倍(图8-C)。高盐胁迫下, DcERF-B1-1表
达量低于或接近于对照表达水平; 而DcERF-B1-2
表达在盐处理1 h时被显著诱导, 表达量达到对照
的2.1倍, 然后表达量下降, 低于对照(图8-D)。
讨　　论
高等植物中, 转录因子在非生物和生物逆境
胁迫应答过程中, 扮演着非常重要的角色。转录
因子先与其调控的下游基因启动子区的顺式作用
元件结合, 然后通过直接调控靶基因的表达或其
他途径, 形成基因表达的调控网络(Yamaguchi-Shi-
nozaki和Shinozaki 2006; 莫纪波等2011)。AP2/
ERF转录因子家族是高等植物一类庞大的转录因
子家族, 其家族特征是含有一个高度保守的AP2结
构域(Ohme-Takagi和Shinshi 1995; Allen等1998)。
其中AP2亚族含2个AP2结构域, ERF和DREB亚族
仅含1个AP2结构域, 而RAV家族除一个AP2结构
域外还含1个B3结构域(Sakuma等2002; Nakano等
2006)。AP2/ERF转录因子家族在植物发育过程中
发挥了巨大作用(庄静等2008; 张计育等2012; 莫纪
波等2011)。ERF转录因子是AP2/ERF转录因子家
黄蔚等: 胡萝卜AP2/ERF-B1亚族两个转录因子基因的克隆及其非生物胁迫响应分析 1191
图6 胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子的系统进化树
Fig.6 Phylogenetic tree of DcERF-B1-1 and DcERF-B1-2 transcription factors from carrot
图7 胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子蛋白的三维结构预测
Fig.7 The three-dimension structures of DcERF-B1-1 and DcERF-B1-2 transcription factors from carrot
植物生理学报1192
图8 胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2基因在不同逆境条件下的表达水平
Fig.8 Expression analysis of DcERF-B1-1 and DcERF-B1-2 genes from carrot under different abiotic stress treatments
A: 高温; B: 低温; C: 干旱; D: 盐。图中柱上不同大小写字母分别表示在0.01和0.05水平上差异显著性。
族的一个亚家族, 广泛参与植物生长发育及各种
逆境环境下的调控。ERF亚族的转录因子对逆境
胁迫有响应, 过量表达能够提高植株的非生物胁
迫抗逆性(Hao等1998; Xiong等2013; Zhuang等
2013, 2014)。
本研究以胡萝卜‘黑田五寸’为实验对象, 克
隆得到胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因
子基因序列。通过序列比对和进化树分析发现,
‘黑田五寸’中的DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录
因子均含有一个AP2结合域 , 并且同属于AP2/
ERF家族转录因子中ERF亚族的B1组(Sakuma等
2002; Zhuang等2008)。分别对其氨基酸的组成成
分、理化性质、亲水性/疏水性进行了分析。两
个转录因子理论等电点(theoretical pI)存在较大的
差异, 均属于亲水性蛋白。在三级结构方面, 胡萝
卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子AP2结构域
序列都与AtERF1有较高的同源性, 三维结构上均
具有1个α螺旋和3个β折叠(Allen等1998), 胡萝卜
DcERF-B1转录因子AP2结构域的空间结构特征对
结合相关顺式元件调控下游基因表达起了关键作
用(Allen等1998; Sakuma等2002)。
本文从胡萝卜中克隆的D c E R F - B 1 - 1和
DcERF-B1-2转录因子基因在高温、低温、干旱、
盐胁迫4种非生物逆境胁迫诱导下均能响应, 说明
这2个转录因子在胡萝卜中与上述4种逆境调控有
关。另外, 结果分析显示在低温、干旱、盐胁迫
的条件下, DcERF-B1-2转录因子比DcERF-B1-1转
录因子对逆境的响应更大 ; 在高温的条件下 ,
DcERF-B1-1转录因子比DcERF-B1-2转录因子对
逆境的响应更大。植物中, AP2/ERF家族转录因子
黄蔚等: 胡萝卜AP2/ERF-B1亚族两个转录因子基因的克隆及其非生物胁迫响应分析 1193
是一个大的家族, 研究已经证实, 该转录因子家族
在植物中具有多种功能(Mizoi等2012)。植物中不
同的AP2/ERF转录因子功能不同, 对非生物逆境胁
迫的响应有正有负。研究证实多个AP2/ERF家族
转录因子成员与逆境相关, 过量表达这些转录因
子可以提高转基因植物的抗逆性能 ( M i z o i等
2012)。但是研究也证实, 部分AP2/ERF家族转录
因子成员对于植物逆境调控起负作用 , 水稻的
OsAP23和OsERF922基因过量表达降低转基因植
物对逆境的抗性(Liu等2012; Zhuang等2013)。研
究还证实, AP2/ERF家族中的转录因子中同一亚族
的转录因子对非生物逆境胁迫还存在相互调控的
关系(Zhao等2006; Novillo等2007)。本文从胡萝卜
中克隆的ERF亚族中B1组的2个转录因子, 氨基酸
序列相似度较高, 但是两者对非生物逆境胁迫的
响应不同, 说明胡萝卜中相似的2个转录因子之间
也存在逆境的相互调控, 胡萝卜非生物逆境调控
中AP2/ERF家族转录因子涉及的逆境调控是一个
调控网络。
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