張麒 陳靜 李俐 趙明珠 張美萍 王義

（1. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130118；2. 吉林省人參基因資源開(kāi)發(fā)與利用工程研究中心，長(zhǎng)春 130118）

在生物進(jìn)化過(guò)程中，植物在生物和非生物脅迫下產(chǎn)生了很多新的轉(zhuǎn)錄因子基因家族，轉(zhuǎn)錄因子可以通過(guò)調(diào)控靶基因的表達(dá)從而提高植物體抵御這些脅迫的能力。其中，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子超家族是植物最大轉(zhuǎn)錄因子家族之一，不僅參與調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育，在響應(yīng)逆境脅迫方面也起到非常重要的作用。第一個(gè)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子基因于1994年在模式植物擬南芥中被分離出來(lái)，且被證實(shí)參與了花發(fā)育過(guò)程的調(diào)控［1］。最初認(rèn)為AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子只存在于植物中，后來(lái)在原核生物和藍(lán)藻中也發(fā)現(xiàn)該類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子［2］。在植物中，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子編碼的蛋白質(zhì)具有與DNA結(jié)合的能力［3］。但是在非植物體中，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)AP2結(jié)構(gòu)域能夠與富含組氨酸和天冬酰胺的HNH核酸酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合［2］。有報(bào)道稱(chēng)植物與非植物體之間可能發(fā)生基因交換，那么，植物體中的AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子可能來(lái)源于攜帶該轉(zhuǎn)錄因子的細(xì)菌或病毒。通過(guò)細(xì)菌或病毒侵染不同植物體，從而實(shí)現(xiàn)了AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子跨物種轉(zhuǎn)移。木本植物染色體上出現(xiàn)串聯(lián)重復(fù)序列的情況可能是由于部分AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子出現(xiàn)了轉(zhuǎn)座［4］。本文綜述了近年來(lái)研究人員對(duì)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族在植物生長(zhǎng)發(fā)育、次生代謝、脅迫應(yīng)答及信號(hào)傳導(dǎo)等方面的研究進(jìn)展，旨為后續(xù)進(jìn)一步探究該家族基因的功能及推廣應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

1 AP2/ERF蛋白的分類(lèi)和結(jié)構(gòu)特征

乙烯應(yīng)答元件結(jié)合因子（Ethylene responsive element binding factor，ERF）轉(zhuǎn)錄因子的命名是由于其能響應(yīng)乙烯的調(diào)節(jié)，然而，該功能并不是AP2/ERF家族普遍具有的功能，其保守結(jié)構(gòu)域也不受乙烯信號(hào)的直接影響，但該轉(zhuǎn)錄因子的命名一直被沿用至今。AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子至少含有一個(gè)名為AP2結(jié)構(gòu)域的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，是由約60個(gè)氨基酸殘基按照3個(gè)β折疊和一個(gè)α螺旋的方式所構(gòu)成一個(gè)典型的三維結(jié)構(gòu)［5］。2002年，Sakuma等［6］依據(jù)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的AP2結(jié)構(gòu)域相似性將擬南芥中145條AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子基因分為5大類(lèi)，即AP2、ERF、DREB、RAV和Soloist。AP2亞家族包含兩個(gè)相似度很高并且串聯(lián)重復(fù)出現(xiàn)的AP2結(jié)構(gòu)域。含有一個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域和一個(gè)B3結(jié)構(gòu)域的AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子被命名為RAV亞家族。Soloist類(lèi)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子也包含一個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域，但是它的氨基酸基序和基因結(jié)構(gòu)與其他類(lèi)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子存在很大的不同。DREB（脫水應(yīng)答元件結(jié)合蛋白）亞家族和ERF（乙烯應(yīng)答轉(zhuǎn)錄因子）亞家族都只含有一個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域，但是它們的主要區(qū)別在于AP2結(jié)構(gòu)域的第14位和第19位氨基酸殘基的不同。DREB亞家族的第14位氨基酸是纈氨酸，第19位是谷氨酸；ERF亞家族的第14位氨基酸是丙氨酸，第19位是天冬氨酸。而DREB亞家族和ERF亞家族又進(jìn)一步細(xì)分為6個(gè)亞組（A1-A6；B1-B6）。由于氨基酸序列的不同，兩個(gè)亞家族對(duì)DNA親和力和特異性區(qū)別較大。例如，DREB蛋白可以特異性結(jié)合與ABA、干旱和低溫響應(yīng)基因相關(guān)聯(lián)的A/GCCGAC元件［7］；而ERF亞家族的成員可以特異性結(jié)合基因組上游的AGCCGCC元件（GCC-box），從而參與調(diào)控乙烯應(yīng)答、抗病以及非生物脅迫［8］。然而，Welsch等［9］報(bào)道稱(chēng)一些AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子成員可以同時(shí)與A/GCCGAC元件和GCC-box，甚至能和其他DNA元件結(jié)合。2006年，Nakano等［10］利用新增加的擬南芥的基因組注釋信息，并考慮到AP2/ERF基因的內(nèi)含子-外顯子數(shù)量和結(jié)構(gòu)將DREB與ERF基因合并成一個(gè)整體，分為4類(lèi)12個(gè)組（Groups I to IV；Groups V to X；Groups VI-L；Groups Xb-L）。該分類(lèi)與Sakuma等［6］的分類(lèi)結(jié)果基本一致。如今，Sakuma和Nakano這兩種分類(lèi)方式在文獻(xiàn)中均有使用。然而，相比Nakano分類(lèi)方式，Sakuma等對(duì)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子基因家族分類(lèi)方式更加清晰。因此，本文采用Sakuma等的分類(lèi)方式對(duì)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行分類(lèi)和功能分析。

2 不同植物AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的分布及數(shù)量

目前人類(lèi)已經(jīng)完成了對(duì)擬南芥、水稻和番茄等物種的全基因組測(cè)序，在不同植物中，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子及其各個(gè)亞家族成員的數(shù)量不同。分析發(fā)現(xiàn)，在這些植物中，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子數(shù)量較多，其中，馬鈴薯中AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子達(dá)到246條?，F(xiàn)有報(bào)道的植物中，ERF和DREB類(lèi)的AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子所占比例均超過(guò)該家族的50%以上。然而，Solosist類(lèi)的AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子數(shù)量很少，大部分植物中只有1條，而在水稻中甚至沒(méi)有該亞家族的AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子。Nakano等報(bào)道了擬南芥中存在147條AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子，其中18條屬于AP2亞家族，65條屬于ERF亞家族，57條屬于DREB亞家族，6條屬于RAV亞家族，1條屬于Solosist。Song等［11］報(bào)道番茄中AP2亞家族有42個(gè)成員，ERF亞家族有100個(gè)成員，DREB亞家族有44個(gè)成員，RAV亞家族有3個(gè)成員，有一個(gè)成員屬于Solosist（表1）。

表1 不同植物中AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的分布及數(shù)量

3 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子參與植物發(fā)育過(guò)程

首先，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子被報(bào)道參與了種子發(fā)育過(guò)程。植物種子萌發(fā)過(guò)程受許多因素影響，其中包括濕度、溫度、光照及種子的成熟程度。此外，植物激素如ABA在種子的萌發(fā)過(guò)程中也起到重要作用。研究顯示在種子發(fā)育過(guò)程中ABA濃度較高，種子處于休眠狀態(tài)；當(dāng)種子萌發(fā)時(shí)，ABA含量則顯著下降［12］。Wang等［13］發(fā)現(xiàn)在高濃度ABA處理時(shí)，轉(zhuǎn)大豆AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子GmSGR基因的擬南芥種子發(fā)芽率明顯高于非轉(zhuǎn)基因植株。因此，作者認(rèn)為AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子GmSGR基因是ABA響應(yīng)的負(fù)調(diào)控基因，從而參與植物的種子發(fā)育過(guò)程。Ohto等［14］發(fā)現(xiàn)缺失AP2基因（ap2-6、ap2-7和ap2-11）的擬南芥突變體出現(xiàn)了發(fā)育異?，F(xiàn)象，主要表現(xiàn)為種子膨大，且重量明顯增加，從而證明AP2基因能夠影響擬南芥的種子發(fā)育過(guò)程。Lasserre等［15］對(duì)轉(zhuǎn)AtERF38基因的擬南芥植株成熟種子進(jìn)行GUS染色，通過(guò)顯微鏡觀察其木質(zhì)部的木栓質(zhì)積累異常、外珠被次生壁增厚，利用RT-PCR技術(shù)檢測(cè)到AtERF38基因的表達(dá)量與次生壁增厚現(xiàn)象成正相關(guān)，由此證明AtERF38基因能正向調(diào)節(jié)種子次生壁的形成。

除了種子發(fā)育，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子還被報(bào)道異常表達(dá)時(shí)會(huì)影響植物多個(gè)器官的形態(tài)。例如，秈稻（Oryza sativa subsp. indica）9311中的一個(gè)AP2/ERF家族基因OsEATB可以降低水稻節(jié)間的伸長(zhǎng)，其機(jī)制是通過(guò)下調(diào)赤霉素生物合成基因貝殼烯酶A的表達(dá)水平，限制了赤霉素響應(yīng)乙烯的誘導(dǎo)，最終導(dǎo)致成熟的水稻植株株高下降［16］。Zhao等［17］研究發(fā)現(xiàn)，水稻中ERF3基因是一個(gè)具有促進(jìn)根冠形成的AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)抑制ERF3基因的表達(dá)，得到相比野生型產(chǎn)生根冠的數(shù)量與長(zhǎng)度明顯減少的植株，利用甲苯胺藍(lán)染色觀察發(fā)現(xiàn)其根冠發(fā)育被推遲，由此推測(cè)ERF3基因在根冠形成和發(fā)育初期行使重要的功能。而水稻中另一AP2/ERF家族成員HL6具有增加水稻葉片與莖表明絨毛數(shù)目的功能，Sun等［18］將超表達(dá)HL6基因植株與對(duì)照組相比絨毛數(shù)量顯著增加而HL6突變體莖、葉表面絨毛數(shù)量明顯減少，但是絨毛長(zhǎng)度并沒(méi)有發(fā)生改變，推測(cè)雖然HL6基因調(diào)控水稻莖、葉表面絨毛數(shù)目但絨毛長(zhǎng)度由其他基因調(diào)控。Krizek等［19］發(fā)現(xiàn)在擬南芥中過(guò)表達(dá)ant-4 ail6-2（AP2亞家族）基因時(shí)，嚴(yán)重影響了擬南芥花的發(fā)育，具體表現(xiàn)為花絲和萼片的膨大，作者推測(cè)該現(xiàn)象可能是由于ant-4 ail6-2（AP2亞家族）基因能夠參與生長(zhǎng)素的運(yùn)輸所導(dǎo)致。騰飛［20］的研究證明了擬南芥ERF055基因會(huì)影響合子胚的發(fā)育，導(dǎo)致胚胎發(fā)育滯后，不能形成正常的胚，過(guò)表達(dá)的ERF055基因?qū)е聰M南芥幼苗真葉顯著變小，而ERF055-RNAi轉(zhuǎn)基因植株的真葉相對(duì)野生型變大。有研究發(fā)現(xiàn)，乙烯對(duì)植物果實(shí)形狀有著重要影響［21］。Wang等［22］通過(guò)檢測(cè)彎曲角度與黃瓜基因表達(dá)量的相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，彎曲果實(shí)凸面的基因ERF025（csa3g042390）比直果中表達(dá)量高60多倍，包括生長(zhǎng)素相關(guān)基因IAA4在內(nèi)，其他基因如csa3g207390、csa3g042390和csa5g167120也都存在這一現(xiàn)象，這些基因全部參與乙烯介導(dǎo)的信號(hào)通路。由此推測(cè)，乙烯影響果實(shí)形狀是由于乙烯的處理引起AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)發(fā)生改變，從而引起植物性狀發(fā)生改變。

ERF轉(zhuǎn)錄因子最初的命名正是由于其能響應(yīng)乙烯調(diào)節(jié)，如Yang等［23］在2005年就發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)ERF轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)乙烯轉(zhuǎn)錄，ERF亞族成員積極或消極地調(diào)節(jié)乙烯誘導(dǎo)EIN3下游基因的表達(dá)。此外，AP2/ERF還能響應(yīng)其他植物激素如細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素的調(diào)節(jié)。Rashotte等［24］發(fā)現(xiàn)一些ERF-VI蛋白介導(dǎo)細(xì)胞分裂素的轉(zhuǎn)錄，將其命名為細(xì)胞分裂素響應(yīng)因子Cytokinin Responsive Factors（CRFs）。2011年，Iwase等［25］發(fā)現(xiàn)擬南芥AP2轉(zhuǎn)錄因子中WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION 1（WIND1） 基 因能夠刺激受傷植物傷口位置的細(xì)胞分泌細(xì)胞分裂素，促進(jìn)細(xì)胞增殖分化，抑制WIND1基因的表達(dá)時(shí)，植物愈傷組織形成能力顯著下降。在擬南芥中，另一個(gè)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子RAP2.6被認(rèn)為是植物分生組織再生過(guò)程的調(diào)節(jié)基因，在細(xì)胞損傷的修復(fù)再生過(guò)程中是必不可少的，該基因活性與植物生長(zhǎng)素IAA濃度成反比，證明RAP2.6基因是IAA合成抑制基因［26］。總之，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)多種途徑，直接或間接參與了植物發(fā)育的多個(gè)進(jìn)程。

4 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子參與植物次生代謝調(diào)控

作為一類(lèi)廣泛參與植物生命活動(dòng)過(guò)程的轉(zhuǎn)錄因子，AP2/ERF基因家族不僅參與了植物的初生代謝，還在次生代謝方面發(fā)揮重要作用。目前，由于AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)控藥用植物主要藥用活性成分合成方面效果顯著，多數(shù)研究主要集中于其參與藥用植物次生代謝過(guò)程。1971年，中國(guó)藥學(xué)家屠呦呦發(fā)現(xiàn)了青蒿素，它是從黃花蒿的莖葉中提取的新型抗瘧藥。Lu等［27］通過(guò)超表達(dá)青蒿中AaERF1和AaERF2基因，增強(qiáng)了青蒿素生物合成途徑中的關(guān)鍵酶基因CYP71AV1的表達(dá)，青蒿素的積累量也有所增加；而在青蒿中沉默AaERF1和AaERF2基因后，青蒿素的合成明顯被抑制。因此，青蒿中AaERF1和AaERF2基因與青蒿素合成呈正相關(guān)。同時(shí)，ABA和JA誘導(dǎo)處理后，轉(zhuǎn)錄因子AaERF3的轉(zhuǎn)錄水平有所提高，且青蒿素的產(chǎn)量也顯著提高，由此作者推測(cè)AaERF3基因與青蒿素合成也存在一定相關(guān)性。長(zhǎng)春花中長(zhǎng)春堿是一種臨床上被應(yīng)用于治療白血病和腫瘤的藥物。1999年，Menke等［28］利用酵母單雜從長(zhǎng)春花中篩選出兩條AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子（ORCA2和ORCA3），這兩條基因能夠增加長(zhǎng)春堿合成途徑關(guān)鍵酶基因——異胡豆苷合成酶基因的的表達(dá)量，從而能夠促進(jìn)長(zhǎng)春堿前體物質(zhì)異胡豆苷的合成，進(jìn)而增加長(zhǎng)春堿的積累量。作為一種二萜生物堿類(lèi)化合物，紫杉醇是目前已發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)秀的天然抗癌藥物，其半化學(xué)合成的前體物質(zhì)紫杉烯是由牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸（Geranyl geranyl pyrophosphate，GGPP）在紫杉烯合酶（Taxadiene synthase，TASY）催化下生成的。張蒙［29］從紅豆杉轉(zhuǎn)錄組中篩選了94條AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子，并克隆了其中兩條基因：TcERF12和TcERF15，通過(guò)酵母雙雜交、紅豆杉細(xì)胞體內(nèi)共表達(dá)及超表達(dá)等多個(gè)實(shí)驗(yàn)，最終證明TcERF12和TcERF15能夠分別抑制和激活紅豆杉中TASY的表達(dá)。除了藥用植物，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子還被報(bào)道能夠調(diào)控?zé)焿A的合成。煙堿又叫尼古丁，是煙草中主要的活性成分。2005年，De Sutter等［30］發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)茉莉酸甲酯處理過(guò)的煙草中AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子NtJAP1和NtORC1基因的表達(dá)水平都有所提高，且顯著上調(diào)了煙草煙堿生物合成途徑下游的關(guān)鍵酶N-甲基轉(zhuǎn)移酶（PMT）合成基因啟動(dòng)子的表達(dá)，煙堿的含量也同時(shí)增加，推測(cè)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子NtJAP1和NtORC1基因正向調(diào)節(jié)煙草煙堿的合成。此外，De Boer等［31］也通過(guò)利用茉莉酸甲酯對(duì)煙草進(jìn)行處理發(fā)現(xiàn)，NtPMT1a基因的表達(dá)量上升，同時(shí)，NtERF32的表達(dá)也顯著增強(qiáng)，在煙草中過(guò)表達(dá)NtERF32后，NtPMT1a轉(zhuǎn)錄水平增加，且檢測(cè)到煙草煙堿和總生物堿含量都有所增加。因此，作者認(rèn)為AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子能夠調(diào)控?zé)煵轃焿A的生物合成。木質(zhì)素類(lèi)化合物已被認(rèn)定為板藍(lán)根中主要抗病毒有效成分，而AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子可能與板藍(lán)根中木脂素/木質(zhì)素的生物合成有關(guān)［32］。Ma等［33］通過(guò)熒光定量PCR分析，敲除AP2/ERF成員li049基因會(huì)導(dǎo)致木脂素/木質(zhì)素的生物合成途徑內(nèi)的基因轉(zhuǎn)錄水平下降，證明li049基因在木脂素/木質(zhì)素的合成途徑中扮演重要角色。

5 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子參與生物與非生物脅迫應(yīng)答

AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在參與植物應(yīng)對(duì)生物、非生物脅迫方面也具有重要功能。有研究表明，一些AP2/ERF基因異位表達(dá)可以提高植物體應(yīng)對(duì)脅迫的能力，包括抵抗高鹽、干旱、缺氧及低溫脅迫等。例如，擬南芥中部分AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)編碼脯氨酸合成關(guān)鍵酶的表達(dá)，促進(jìn)脯氨酸的合成，游離的脯氨酸含量增加能夠增強(qiáng)植物的耐寒性［34］。與之不同的是，擬南芥DREB/CBF2基因通過(guò)減緩擬南芥的生長(zhǎng)和推遲葉片和花的衰老抵抗低溫脅迫［35］。AtERF6基因的超表達(dá)可以抑制擬南芥中活性氧應(yīng)答基因的表達(dá)，減輕由于高溫產(chǎn)生的活性氧對(duì)植物的損傷，從而提高植物對(duì)高溫脅迫的抗性［36］。Dossa等［37］對(duì)芝麻中132條AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了分析發(fā)現(xiàn)，其中有41條DREB基因，絕大多數(shù)在根部表達(dá)水平更高，功能集中于應(yīng)對(duì)干旱脅迫。通過(guò)轉(zhuǎn)ERF轉(zhuǎn)錄因子SNORKEL1（SK1）和SNORKEL2（SK2）基因水稻與野生型水稻對(duì)比發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因水稻植株更高，激素表達(dá)水平也不同，證明SK1與SK2具有促進(jìn)水稻節(jié)間分生組織生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)植物體內(nèi)乙烯和脫落酸等激素合成的功能，以此幫助植物抵抗淹水脅迫［38］。Park等［39］發(fā)現(xiàn)了幾株擬南芥AtERF71/HRE2基因缺失突變體，突變體植株表現(xiàn)為不耐鹽性。將AtERF71/HRE2基因轉(zhuǎn)入突變體擬南芥中，植株表現(xiàn)出耐鹽性，成功抵抗?jié)B透脅迫，且植物體內(nèi)超氧化物的含量增加，應(yīng)對(duì)低氧脅迫的能力也有所增強(qiáng)。擬南芥ERF轉(zhuǎn)錄因子RELATED TO AP2 2（RAP2.2）與35S啟動(dòng)子結(jié)合后在植物體內(nèi)超表達(dá)，可以提高植物對(duì)灰霉病的抗性。相反，對(duì)RAP2.2基因進(jìn)行敲除，植物體患灰霉病的死亡率極高，說(shuō)明RAP2.2基因具有正向調(diào)節(jié)植物抗灰霉病的功能［40］。

6 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子參與非生物信號(hào)傳導(dǎo)

AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子作為乙烯信號(hào)傳導(dǎo)途徑的最終目的基因，可以反饋調(diào)節(jié)激素的生物合成，如乙烯、細(xì)胞分裂素、赤霉素和脫落酸，同時(shí)也能響應(yīng)生長(zhǎng)素、茉莉酸甲酯等生物信號(hào)，因此視該家族為植物激素信號(hào)連接的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器［41］。Mishra等［42］通過(guò)實(shí)時(shí)定量PCR分析發(fā)現(xiàn)，在茉莉酸甲酯誘導(dǎo)處理3 h條件下PsAP2基因的表達(dá)量相比正常條件下高出2.8倍，而經(jīng)乙烯誘導(dǎo)處理1 h的PsAP2基因表達(dá)量為正常條件下的3.7倍，脫落酸處理5 h后PsAP2基因的表達(dá)量為正常條件下的3倍，以此證明該家族基因確實(shí)具有響應(yīng)激素調(diào)節(jié)的功能。Xiao等［43］通過(guò)乙烯處理香蕉果實(shí)，確定AP2/ERF家族成員MaERF9與MaERF11表達(dá)量變化顯著，又監(jiān)控香蕉果實(shí)軟硬程度及乙烯釋放量與MaERF9與MaERF11及香蕉中乙烯合成關(guān)鍵基因MaACS1 和 MaACO1表達(dá)量之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)少量外源乙烯誘導(dǎo)可以促進(jìn)這些基因表達(dá)，并促進(jìn)香蕉果實(shí)合成乙烯并釋放，當(dāng)處理25 d后，乙烯會(huì)轉(zhuǎn)而抑制基因的轉(zhuǎn)錄水平，同時(shí)減少乙烯的釋放，證明AP2/ERF類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子參與乙烯的生物合成及信號(hào)傳導(dǎo)。

7 展望

從1994年第一條AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在擬南芥中被分離出來(lái)至今，科學(xué)家們對(duì)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的研究已有20余年，隨著研究的逐漸深入，研究人員們已經(jīng)明確AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在植物生理過(guò)程中的重要地位［44］。雖然AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在分子育種方面具有很重要的功能，但是目前的研究都還只停留在基因功能的初步驗(yàn)證程度，雖然經(jīng)過(guò)了大量的轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)證實(shí)了該類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子對(duì)于實(shí)際應(yīng)用具有重要意義，但是關(guān)于已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因材料卻鮮有報(bào)道，這或許是該類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子在實(shí)驗(yàn)階段向應(yīng)用階段過(guò)渡中存在瓶頸，需要研究人員進(jìn)一步探索突破。具有轉(zhuǎn)錄抑制活性的轉(zhuǎn)錄因子存在提高代謝產(chǎn)物的現(xiàn)象，推測(cè)雖然轉(zhuǎn)錄因子行使的是轉(zhuǎn)錄抑制活性，但其作用的下游靶基因是產(chǎn)物合成的抑制基因，因此我們需要著重關(guān)注對(duì)于轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控特異靶基因的機(jī)制和乙烯效應(yīng)的下游分子網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)通路的精細(xì)調(diào)節(jié)以及乙烯信號(hào)與其他植物激素信號(hào)之間的交叉反應(yīng)，利用熒光基因或同位素標(biāo)記或許能夠成為直觀的檢測(cè)手段。

由于分子技術(shù)的日益進(jìn)步和蛋白質(zhì)組分析靈敏度的提高，轉(zhuǎn)錄因子的活性和數(shù)量的增多與減少不需要進(jìn)行非常復(fù)雜的操作就能確定，這為研究轉(zhuǎn)錄因子的功能提供了極大的便利。利用基因工程技術(shù)手段，通過(guò)進(jìn)行同源物種基因超表達(dá)或基因編輯的方法驗(yàn)證基因的功能也成為目前基因功能研究領(lǐng)域的主要方式。根據(jù)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子應(yīng)對(duì)生物、非生物脅迫及調(diào)控植物次生代謝產(chǎn)物合成等一系列特性，使創(chuàng)造兼具抗病、高產(chǎn)及營(yíng)養(yǎng)型轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物品種成為可能。