全 文 ：园艺学报，2016，43 (1)：109–120.
Acta Horticulturae Sinica
doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0499；http：//www. ahs. ac. cn 109
牡丹切花ERF转录因子基因的分离与表达分析
吴 凡 1，张 超 2，郭 加 1，刘爱青 3，董 丽 1,*
（1 北京林业大学园林学院，花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室，国家花卉工程技术研究中心，北京 100083；
2浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江临安 311300；3菏泽市曹州牡丹园，山东菏泽 274000）
摘 要：利用已获得的‘洛阳红’牡丹花瓣转录组数据库，筛选得到 3 个与植物乙烯响应因子 ERF
蛋白同源性较高的 Unigene 序列，利用 RACE 及 RT-PCR 技术，设计特异性引物对 3 个 ERF 基因最大阅
读框进行扩增并测序。生物信息学分析表明 PsERF1、PsERF2 和 PsERF3 分别含有长为 1 158、747 和 609 bp
的开放阅读框，编码 383、248 和 202 个氨基酸残基，且均含有 1 个典型的 AP2 结构域。进化分析表明 3
个牡丹 ERF 转录因子分别属于 ERF 亚家族的 B2 组、B1 组和 B3 组。利用实时定量 PCR 分析了 3 个 ERF
基因在牡丹乙烯敏感型品种‘洛阳红’和乙烯不敏感型品种‘雪映桃花’不同花器官（花瓣、雄蕊、雌
蕊和萼片）以及不同发育级别切花花瓣中的表达情况。结果表明，PsERF1 在 2 个品种花瓣中的表达量显
著高于其他花器官，其表达量在‘洛阳红’切花发育过程中逐渐增加，而在‘雪映桃花’切花发育过程
中逐渐降低，推测 PsERF1 可能对牡丹切花的乙烯响应具有重要的调控作用，PsERF2 和 PsERF3 则可能
同时参与了多种信号途径。
关键词：牡丹；切花；ERF 类转录因子；乙烯敏感性
中图分类号：S 685.11 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2016）01-0109-12

Isolation and Expression Analysis of ERF Transcription Factor Genes in
Tree Peony Cut Flowers
WU Fan1，ZHANG Chao2，GUO Jia1，LIU Ai-qing3，and DONG Li1,*
（1Beijing Key Laboratory of Ornamental Plants Germplasm Innovation and Molecular Breeding，National Engineering
Research Center for Floriculture，College of Landscape Architecture，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China；
2Department of Ornamental Horticulture，School of Landscape Architecture，Zhejiang Agriculture and Forestry University，
Lin’an，Zhejiang 311300，China；3Caozhou Peony Garden，Heze，Shandong 274000，China）
Abstract：Three Unigene sequences that share high homology with ERF protein involved in plant
ethylene response were obtained from the petal transcriptome database of tree peony（Paeonia suffruticosa
‘Luoyanghong’）. Sequences of open reading frame in three ERF genes were amplified with designed
specific primers using RACE and RT-PCR technology. Bioinformatics analysis indicated that PsERF1，
PsERF2 and PsERF3 had a 1 158，747 and 609 bp open reading frame，encoding 383，248 and 202 amino
acids，respectively. All the three proteins contained a typical AP2 domain conserved in AP2/ERF family
transcription factors. Phylogenetic analysis showed that the three ERF transcription factors belong to B2，
B1 and B3 group of ERF subfamily，respectively. An ethylene-sensitive cultivar‘Luoyanghong’and an

收稿日期：2015–08–04；修回日期：2016–01–20
基金项目：国家自然科学基金项目（31572164）；高等学校博士学科点专项科研基金项目（20130014110014）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：dongli@bjfu.edu.cn）
Wu Fan，Zhang Chao，Guo Jia，Liu Ai-qing，Dong Li.
Isolation and expression analysis of ERF transcription factor genes in tree peony cut flowers.
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ethylene-insensitive cultivar‘Xueying Taohua’were selected to analyze the expression profiles of three
ERF genes in different floral tissues（petals，stamens，pistils or sepals）and in petals of different
developmental stages by quantitative real-time PCR. Comparing to other floral tissues，transcript of
PsERF1 was the most abundant in petals of both cultivars，which increased during development of
‘Luoyanghong’cut flowers while decreased during that of‘Xueying Taohua’cut flowers，implying an
important role of this gene in ethylene response of tree peony cut flowers. PsERF2 and PsERF3 might be
involved in more than one signal pathway.
Key words：Paeonia suffruticosa；cut flower；ERF transcription factor；ethylene sensitivity

乙烯（ethylene）在植物生长发育的许多过程中起调控作用（Abeles et al.，1992）。乙烯在一定
程度上决定了切花的观赏期和瓶插寿命（van Doorn & Woltering，2008）。
ERF 类转录因子最早从烟草（Nicotiana tabacum）中分离得到，是植物乙烯信号转导途径中一
类重要的转录因子（Ohme-Takagi & Shinshi，1995；Bleecker & Kende，2000），属于 AP2/ERF 类转
录因子超家族中的一类，具有 AP2/ERF 类转录因子所共有的 AP2 特征结构域，能够识别启动子中
含有 GCC-box 顺式作用元件的基因，从而作为反式作用因子调控靶基因表达（Fujimoto et al.，2000）。
根据 Sakuma 等（2002）对基因组测序结果的分析，拟南芥（Arabidopsis thaliana）145 个 AP2/ERF
类转录因子中共有 65个ERF类转录因子，其中既有转录激活因子，也有转录抑制因子（Kazan，2006）。
近年来，ERF 类转录因子在调控植物乙烯响应和逆境胁迫响应方面的应用前景受到广泛关注，
在番茄（Liu et al.，2014；Nakano et al.，2014）、猕猴桃（Yin et al.，2012）、葡萄（Licausi et al.，
2010）、苹果（Wang et al.，2007）、甜橙（Xie et al.，2014）、甜瓜（Ma et al.，2015）等园艺产品中
均报道了 ERF 基因。在观赏植物方面，Liu 等（2010）对矮牵牛中 13 个 ERF 基因进行了详细分析，
其中第Ⅶ组 ERF 基因可能与矮牵牛花冠的衰老相关。另外，在月季（Yan et al.，2014）和梅花（Du
et al.，2013）的转录组和基因组研究中也报道了 ERF 基因，但 ERF 类转录因子家族成员众多，且
存在功能冗余，组学分析难以明确单个家族成员的具体功能。
牡丹（Paeonia suffruticosa）花期集中，切花瓶插寿命较短，制约了中国优良的种质资源在切花
市场上的应用。本研究中以牡丹乙烯敏感型品种‘洛阳红’和乙烯不敏感型品种‘雪映桃花’（Jia et
al.，2009）切花为试材，对 ERF 基因进行分离和生物信息学分析，并研究 2 个切花品种中 ERF 基
因的表达模式，初步探讨 ERF 基因在牡丹切花发育过程中的调控作用，以期为明确牡丹切花的乙烯
响应机制，延长牡丹切花的观赏期和瓶插寿命提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与处理
牡丹‘洛阳红’1 级切花于 2015 年 4 月 17 日取自河南省洛阳市土桥花木种苗有限公司苗圃中，
‘雪映桃花’1 级切花于 2015 年 4 月 22 日取自山东省菏泽市曹州牡丹园苗圃中。切花于采收后 12 h
内运回北京林业大学园林学院花卉生理和应用实验室，经水剪、去叶（保留 2 片复叶）并复水 1 h
后用于后续试验。
取两品种 1级切花各 30支，分别瓶插于体积分数为 0.05%的NaClO溶液中，每天定时更换NaClO
溶液。瓶插室内环境温度为 25 ~ 27 ℃，相对湿度 30% ~ 40%，光照强度约 40 μmol · m-2 · s-1。

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依郭闻文等（2004）对牡丹切花开花级数的定义，分别取 1 级（蕾开期，S1）、2 级（破绽期，
S2）、3 级（初开期，S3）、4 级（半盛开期，S4）、5 级（盛开期，S5）和 6 级萎蔫期（S6）切花中
层花瓣以及 5 级切花萼片、雄蕊、雌蕊组织样品，每个样品 3 个重复，每 0.3 g 左右样品用锡箔纸
包好后液氮速冻，并保存于–80 ℃冰箱。
1.2 基因分离
根据前期本课题组已获得的牡丹‘洛阳红’花瓣转录组数据库（Zhang et al.，2014），筛选得到
3个与ERF转录因子蛋白同源性较高的Unigene片段（表1），分别命名为PsERF1、PsERF2和PsERF3，
其中 PsERF1 和 PsERF2 均包含完整的 ORF 序列。
使用 Quick RNA Isolation Kit（华越洋公司，北京）提取牡丹‘洛阳红’切花花瓣总 RNA，将
各级切花中层花瓣总 RNA 等量混合后用于 cDNA 合成。
参照 SMARTTM RACE cDNA Amplification Kit（Clontech 公司，美国）方法合成 3′RACE cDNA。
根据 PsERF3 序列信息设计特异性引物 3′-outer primer（5′-CCCACTCTGGAAGCAAATAAGCC-3′）和
3′-inner primer（5′-AACAACCTGCGTTATTGCTCCCTGG-3′），结合 SMARTTM RACE cDNA Amplification
Kit 通用引物对 PsERF3 基因进行 3′末端序列分离。使用 M-MLV 反转录酶（Promega 公司，北京）
及 Oligo(dT)18 引物进行总 RNA 反转录反应合成 cDNA 第一链。根据 PsERF1 和 PsERF2 已有序列
及拼接所得完整 PsERF3 序列分别设计特异性引物（表 2），对 3 个 ERF 基因 ORF 序列进行验证。
PCR 采用 25 μL 反应体系：10× buffer（含 Mg2+）2.5 μL，dNTP（10 mmol · L-1）0.5 μL，上下
游引物（10 μmol · L-1）各 1 μL，cDNA 1 μL，Taq DNA 聚合酶（5 U · μL-1）0.4 μL，ddH2O 18.6 μL。
各 PCR 反应产物经 1%琼脂糖凝胶电泳检测后回收，与 pGEM-T（Promega 公司，北京）载体连接，
转化大肠杆菌 Trans5α 感受态细胞（全式金公司，北京），蓝白斑筛选阳性克隆，经菌液 PCR 鉴定
后送至北京擎科新业生物技术有限公司测序。

表 1 牡丹 ERF 基因相关 Unigene 信息
Table 1 Unigene information of ERF genes in tree peony
基因
Gene
Unigene 编号
Unigene ID
Unigene 长度/bp
Unigene length
FPKM
Nr 数据库比对结果
Top blast hit against Nr database
PsERF1 CL692.Contig 1 559 17.8831 乙烯响应转录因子 RAP2-12-like
Ethylene-responsive transcription factor RAP2-12-like（葡萄 Vitis vinifera）
PsERF2 Unigene16974 926 53.2480 乙烯响应转录因子 4
Ethylene-responsive transcription factor 4（葡萄 Vitis vinifera）
PsERF3 Unigene6476 601 40.2769 AP2 类转录因子
AP2 domain class transcription factor（苹果 Malus × domestica）

1.3 生物信息学分析
用 DNAMAN 和 MEGA5.1 软件进行序列比对、序列拼接及构建系统进化树；用 ExPASy（http：
//www. expasy. org/）和 CBS Prediction Servers（http：//www. cbs. dtu. dk/services/）等在线软件对推
测蛋白的基本性质、保守结构域及高级结构进行分析。
1.4 基因表达引物设计及其扩增效率测定
根据得到的 ERF 基因序列设计荧光定量 PCR 引物（表 2），制作各基因引物的标准曲线：将‘洛
阳红’1 级切花中层花瓣总 RNA 反转录所得的 cDNA 样品以 10 倍浓度梯度稀释，共设 5 个浓度梯
度，以稀释后的 cDNA为模板进行各基因引物的实时荧光定量PCR反应，以Cq值与稀释倍数的 log10

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作图得到标准曲线，计算引物扩增效率：E（%）= [10(-1/斜率)–1]× 100。

表 2 ORF 验证及基因表达分析所用引物
Table 2 Primers for confirmation of ORF sequences and gene expression analysis
基因
Gene
用于 ORF 验证的引物序列（5′–3′）
Primer sequences for confirmation of ORF sequences
用于表达分析的引物序列（5′–3′）
Primer sequences for gene expression analysis
PsERF1 TGAGAAGAAGCAGCAGCAGCAGCAA GGCTTGGAACTTTCAACACT
CACTCCCAACTCCATCAACCATT GGAGGGTAGAGATTCATTAGG
PsERF2 AAATGGCACCGACGGCGAAGGAG TAACAATAGCAACAATCAGAGTCC
TTTCAAGCGGTTTCTGGTGGAGG AATCAACCATCACAGCAGGAGAAAA
PsERF3 TTGGTATGCGGAAATTCTGTAAG TTTCATCCTTCCCCTCTACAACTGG
TTAGAAAGGGCTAAACGATTCAC AAAGAGATTACAACCAAGACAACCG
注：PsERF1 基因表达分析引物序列来自王彦杰（2013）的文献。
Note：Primer sequences for expression analysis of PsERF1 gene were from Wang（2013）.

1.5 实时荧光定量PCR表达分析
使用 Quick RNA Isolation Kit（华越洋公司，北京）提取各样品总 RNA，使用 M-MLV 反转录酶
（Promega，北京）及 Oligo(dT)18引物反转录所得的 cDNA 样品稀释 15 倍后作为荧光定量 PCR 反应
模板。用 Bio-Rad Miniopticon Real-Time PCR 仪（Bio-Rad，美国）和 SYBR® Premix Ex TaqTM（TaKaRa，
大连）进行荧光定量 PCR 反应。每个样品重复 3 次，并设阴性对照。以牡丹 Psubiquitin 和 PsGAPDH
作为内参基因计算目的基因的相对表达量（Livak & Schmittgen，2001；王彦杰 等，2012）。
2 结果与分析
2.1 基因分离
根据已得到的牡丹花瓣转录组数据库（Zhang et al.，2014），利用 RACE 及 RT-PCR 技术，对牡
丹 PsERF1、PsERF2 和 PsERF3 基因进行克隆，获得了 3 个 ERF 基因 ORF 全长序列（图 1），PsERF1
（登录号：KR527267）包含 1 个 1 158 bp 的 ORF，编码 1 个 385 aa 的肽链；PsERF2 包含 1 个 747
bp 的 ORF，编码 1 个 248 aa 的肽链，PsERF3 包含 1 个 609 bp 的 ORF，编码 1 个 202 aa 的肽链。


图 1 牡丹 ERF 基因 ORF 序列 PCR 扩增产物电泳图
Fig. 1 PCR amplification of ORF sequences of ERF genes in tree peony

2.2 序列特征及蛋白质基本理化性质分析
测序所得基因的开放阅读框（ORF）序列及推测的蛋白氨基酸序列如图 2 所示。

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图 2 PsERF1（A）、PsERF2（B）和 PsERF3（C）基因的 ORF 序列及其编码的氨基酸序列
阴影：AP2 结构域；下划线：核定位信号；方框：EAR 元件；星号：终止密码子。
Fig. 2 ORF sequences of PsERF1（A）、PsERF2（B）and PsERF3（C）and its deduced amino acid sequences
Shadow：AP2 domain；Underline：NLS；Pane：EAR motif；Asterisk：Termination codon.


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3 个 ERF 转录因子蛋白均含有一个典型的 AP2 结构域，PsERF1 和 PsERF2 分别含有 3 个和 2
个核定位信号（nuclear localization signal，NLS），PsERF2 还含有 1 个 EAR（ERF-associated amphiphilic
repression）元件，可能对下游靶基因的表达起阻抑作用。
对推测蛋白的基本理化性质进行分析，3 个牡丹 ERF 转录因子蛋白相对分子量分别为 42.69、
26.94 和 22.77 kD，总平均输水指数均小于 0，蛋白不稳定系数为 40.08 ~ 67.75，即均为亲水性不稳
定蛋白（表 3）。

表 3 牡丹 ERF 类转录因子蛋白基本理化性质
Table 3 Physical and chemical parameters of ERF transcription factors in tree peony
转录因子
Transcription factor
分子式
Formula
分子量/kD
Molecular weight
理论等电点
Theoretical pI
不稳定系数
Instability
疏水指数
Hydropathicity
PsERF1 C1878H2890N518O595S14 42.69 5.26 40.08 –0.711
PsERF2 C1183H1830N350O358S8 26.94 9.38 51.69 –0.581
PsERF3 C1010H1570N280O303S9 22.77 8.85 67.75 –0.660

2.3 序列同源性及系统发育分析
将牡丹中 3 个 ERF 蛋白氨基酸序列与其他物种中 ERF 转录因子进行多序列比对分析（图 3）发
现，牡丹 PsERF1、PsERF2 和 PsERF3 的 AP2 结构域与其他物种中 ERF 转录因子的 AP2 结构域高
度相似，含有保守的 YRG 和 RAYD 元件，结构域的第 14 位和第 19 位的保守氨基酸分别为丙氨酸
（Ala）和天冬氨酸（Asp），但 AP2 结构域以外的序列在物种间相似性较低，完整蛋白序列与可可
树（Theobroma cacao）中的 JERF1、葡萄（Vitis vinifera）中的 ERF4 和梅花（Prunus mume）中的
ERF109-like 蛋白的氨基酸序列相似性分别为 58%、59%和 52%。


图 3 牡丹与其他物种中 ERF 转录因子保守结构域氨基酸序列比对
方框：YRG 和 RAYD 保守基序；星号：ERF 转录因子保守氨基酸位点。AtERF073：拟南芥，NP_001117587；AtERF4：拟南芥，NP_188139；
AtERF109：拟南芥，NP_195167；TcJERF1：可可，XP_007024746；FsERF1：欧洲山毛榉，CAE54591；VvERF4：葡萄，XP_002279692；
StERF4-like：马铃薯，XP_006361025；PmERF109-like：梅花，XP_008241498；MdERF109-like：苹果，XP_008340012。
Fig. 3 Alignment of amino acid sequences of conservative domains in ERF transcription factors from tree peony and other plants
Pane：Conserved YRG and RAYD amino acid motif；Asterisk：Conserved amino acid residues in ERF transcription factors.
AtERF073：Arabidopsis thaliana，NP_001117587；AtERF4：Arabidopsis thaliana，NP_188139；AtERF109：Arabidopsis thaliana，NP_195167；
TcJERF1：Theobroma cacao，XP_007024746；FsERF1：Fagus sylvatica，CAE54591；VvERF4：Vitis vinifera，XP_002279692；
StERF4-like：Solanum tuberosum，XP_006361025；PmERF109-like：Prunus mume，XP_008241498；
MdERF109-like：Malus × domestica，XP_008340012.

将牡丹 ERF 转录因子与拟南芥中 147 个 AP2/ERF 转录因子进行同源性比对并进行系统发育分
析（图 4），按照 Sakuma 等（2002）的分类方法，PsERF1、PsERF2 和 PsERF3 分别属于 ERF 亚家
族的 B2 组、B1 组和 B3 组，按照 Nakano 等（2006）的分类方法分别属于 ERF 家族的第Ⅶ组、第
Ⅷ组和第Ⅹ组。

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图 4 牡丹 ERF 转录因子进化分析
Sakuma 等（2002）和 Nakano 等（2006）的分类方法分别用红色和蓝色字体标注。
Fig. 4 Phylogenetic analysis of ERF transcription factors in tree peony
Classification by Sakuma et al.（2002）and Nakano et al.（2006）is indicated in red and blue，respectively.

2.4 蛋白质高级结构预测
对牡丹 ERF 转录因子进行蛋白质二级结构预测表明，PsERF1 蛋白中螺旋结构（HELIX）、β–
折叠（STRA）和无规卷曲（LOOP）分别占 10.91%、3.90%和 85.19%；PsERF2 蛋白中则分别为 6.05%、
5.24%和 88.71%；PsERF3 蛋白中分别为 19.80%、6.44%和 73.76%。在 AP2 结构域的 N–端均有 3
个反向平行的 β–折叠，C–末端具有 1 个 α–螺旋，可能对于识别顺式作用元件具有重要作用。

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2.5 牡丹ERF基因在不同花器官中的表达
根据标准曲线法对基因特异性引物进行分析，结果表明各引物扩增效率为 95.9% ~ 102.8%，线
性相关系数（R2）≥ 0.994，符合荧光定量 PCR 要求。
利用实时荧光定量 PCR 检测 3 个牡丹 ERF 基因在 2 个牡丹品种不同花器官中的表达情况。结
果（图 5）显示，在‘洛阳红’切花中，PsERF1 基因在花瓣中的表达量显著高于其它花器官，PsERF2
和 PsERF3 基因在雌蕊和花瓣中的表达量均显著高于萼片和雄蕊；在‘雪映桃花’切花中，PsERF1
和 PsERF2 在花瓣中的表达量高于其它花器官，PsERF3 基因则在各花器官中呈组成型表达。

图 5 ‘洛阳红’和‘雪映桃花’不同花器官中 ERF 基因表达模式
Fig. 5 Expression patterns of ERF genes in different floral tissues of‘Luoyanghong’and‘Xueying Taohua’

2.6 切花发育过程中牡丹ERF基因在花瓣中的表达
如图 6 所示，3 个 ERF 基因在‘洛阳红’和‘雪映桃花’切花开放与衰老进程中具有不同的表
达模式。PsERF1 在 2 个切花品种花瓣中表达量均最高，在‘洛阳红’切花发育过程中呈明显的上
升趋势，在 6 级时表达量增至 1 级表达量的 13.4 倍；而在‘雪映桃花’切花发育过程中呈下降趋势，
1 级切花中 PsERF1 的表达量是 5 级切花中的 7.2 倍。PsERF2 基因在切花发育过程中均呈上升趋势，
在‘洛阳红’和‘雪映桃花’切花发育至 6 级时表达量分别增至 1 级的 11.6 倍和 6.0 倍。PsERF3

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基因的表达量呈波动性变化，在‘洛阳红’切花开放至 3 级过程中呈上升趋势，4 级时有所下降，5
级时达到最高；在‘雪映桃花’切花开放至 2 级时达到最高，随后逐渐下降。


图 6 牡丹切花发育过程中 ERF 基因表达分析
Fig. 6 Expression level of ERF genes during development of tree peony cut flowers
3 讨论
相对于单子叶植物而言，大多数双子叶植物的花瓣对乙烯比较敏感，但通常科属间的敏感性不
同（Woltering & van Doorn，1988；van Doorn，2001，2002），不同品种的敏感性也存在一定差异（蔡
蕾 等，2002；Narumi et al.，2005；Serek et al.，2006）。本研究从牡丹切花中获得了 3 个乙烯信号
途径 ERF 类转录因子基因并对其进行了生物信息学分析。根据结构域数量和类型的不同，Sakuma
等（2002）将拟南芥基因组测序所得 145 个 AP2/ERF 类转录因子详细分为 AP2 亚家族、RAV 亚家
族、CBF/DREB 亚家族、ERF 亚家族、和一个特异蛋白 AL079349，但没有给出单个转录因子的基
因座位信息。Nakano 等（2006）则检索得到了 147 个 AP2/ERF 类转录因子并根据基因座位信息对
每个转录因子的分类进行了说明，并将 CBF/DREB 亚家族和 ERF 亚家族合并为 ERF 家族，分为 I-X、
VI-L 和 Xb-L 共 12 个组。本研究中通过序列比对和进化分析发现，牡丹 PsERF1、PsERF2 和 PsERF3
均含有 1 个典型的 AP2 结构域，按照 Nakano 等（2006）的分类方法分别属于 ERF 家族的第Ⅶ组、
第Ⅷ组和第Ⅹ组；按照 Sakuma 等（2002）的分类方法则分别属于 ERF 亚家族的 B2 组、B1 组和
B3 组。
本研究中选取乙烯敏感型品种‘洛阳红’和乙烯不敏感型品种‘雪映桃花’切花，检测了 PsERF1、
PsERF2 和 PsERF3 基因在不同花器官中的表达模式，结果表明，PsERF1 在花瓣中表达量最高，其

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在‘洛阳红’花瓣中与其它花器官中的表达量差异达到极显著水平，且在‘洛阳红’花瓣中的表达
量是‘雪映桃花’花瓣中表达量的 6.6 倍。在矮牵牛中的研究发现，ERF 基因第Ⅶ组成员在花瓣和
雌蕊中的表达与乙烯释放量具有显著的相关性，且可能参与调控了矮牵牛的花衰老过程（Liu et al.，
2010），由此推测 PsERF1 基因可能与牡丹切花的衰老相关。PsERF2 在‘洛阳红’花瓣和雌蕊中的
表达量高于其它花器官，但均显著低于 PsERF1 在其花瓣中的表达量；PsERF2 在‘雪映桃花’花瓣
中的表达量高于其他花器官，且高于其在‘洛阳红’花瓣和雌蕊中的表达量，推测 PsERF2 可能参
与调控了非跃变型切花衰老因子的信号途径，如脱落酸信号途径；PsERF3 在‘洛阳红’切花花瓣
和雌蕊中的表达量最高，在‘雪映桃花’各花器官中呈组成型表达，表明 2 个品种对该基因调控因
子的响应可能有较大差异。
为了进一步明确 ERF 基因在牡丹切花衰老过程中的调控作用，分别研究了 PsERF1、PsERF2
和 PsERF3 在牡丹切花发育过程中的表达模式。牡丹 PsERF1 在拟南芥中的同源基因为
AtERF73/HRE1（At1g72360），利用 RNAi 技术抑制该基因表达的拟南芥幼苗对乙烯高度敏感，但乙
烯释放量与野生型没有差异，表明 AtERF73/HRE1 可能是乙烯信号途径的负调控因子（Yang et al.，
2011）。然而新近的研究发现 AtERF73/HRE1 的剪接变体 HRE1α 能够作为转录激活因子调控启动子
中含有 GCC-box 元件的靶基因表达，因此可能对拟南芥的乙烯响应具有正调控作用（Seok et al.，
2014）。本研究中发现在切花发育过程中，PsERF1 基因在 2 个牡丹切花品种中表达量最高，且在乙
烯敏感型品种‘洛阳红’切花发育过程中呈明显的上升趋势，在乙烯不敏感型品种‘雪映桃花’切
花发育过程中呈明显的下降趋势。由此推测 PsERF1 基因可能是牡丹切花乙烯信号转导途径的关键
基因，且作为转录激活因子调控乙烯信号。
EAR 元件是决定 ERF 转录因子能够作为抑制因子阻遏下游靶基因表达的关键结构，拟南芥中
至少有 14 个 ERF 含有 EAR 元件（Ohta et al.，2001；Nakano et al.，2006）。与 PsERF2 相似性最高
的 AtERF4（At3g15210）即含有 EAR 元件，是乙烯、茉莉酸和脱落酸信号途径的负调控因子（McGrath
et al.，2005；Yang et al.，2005；Kazan，2006）。同属于第Ⅷ组的矮牵牛 PhERF6 基因在雌蕊中响应
乙烯信号，在花冠中则响应 ABA 信号，表明该组 ERF 转录因子可能同时调控乙烯和 ABA 信号途
径。PsERF2 也含有 EAR 元件，PsERF2 基因在 2 个牡丹品种切花开放过程中均呈上升趋势，推测
该基因可能参与了乙烯与 ABA 信号途径的互作，但其作用机制有待深入研究。
牡丹 PsERF3 在拟南芥中的同源基因 AtERF109（At4g34410）对 ACC 处理仅有微弱的响应，但
在茉莉酸和生长素的合成途径中起到关键作用（Cai et al.，2014），并且能够响应胁迫信号诱导活性
氧（reactive oxygen species，ROS）的积累（Matsuo et al.，2015）。另外，PsERF3 按照 Sakuma 等（2002）
的分类方法属于 ERF 亚家族的 B3 组，但根据 Nakano 等（2006）的系统进化及保守结构域分析，
PsERF3 与 B4 组相似性较高，因此与 B4 组共同归为第Ⅹ组。同属于第Ⅹ组的 ABR1（At5g64750）
响应低温、高盐、干旱和脱落酸信号（Pandey et al.，2005），RAP2.6（At1g43160）和RAP2.6L（At5g13330）
不仅受到乙烯的诱导，同时响应茉莉酸、水杨酸、脱落酸及高盐、干旱多种信号（Krishnaswamy et al.，
2011）。本研究中 PsERF3 基因在 2 个牡丹品种切花开放过程中的表达量变化趋势有较大差异，且均
呈波动性变化。另外，根据 Zhang 等（2014）的研究，PsERF3 基因受到葡萄糖处理的显著抑制，
推测该基因可能参与调控了多种信号途径。
综上所述，与矮牵牛中的研究结果（Liu et al.，2010）相似，ERF 基因在牡丹切花中的表达模
式比较复杂，这可能是由于切花脱离母体后的生理状态处于多种因子的共同影响下，ERF 类转录因
子成员同时参与了包括乙烯响应在内的多种信号途径，如对 ABA 信号和水分胁迫的响应等。但

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中的调控作用值得深入研究。

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