华炫，田博雯，周欣彤，江梓涵，王诗琦，黄倩慧，张健，陈艳红
DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0385
植物在生长过程中会受到各种非生物胁迫的影响，在其生长和发育的多个方面产生负面效应。其中，盐胁迫作为一种主要非生物胁迫，会引起植物产生渗透胁迫和离子胁迫，从而导致植物生长发育受到限制。为了解决日益增长的人口带来的粮食需求和土地盐碱化导致耕地面积减少等问题，挖掘出可以调控植物耐盐性的基因用来保障耕地面积和加强粮食安全成为一大研究热点。
近日，《生物技术通报》在线发表了题为《旱柳SmERF B3-45的克隆及耐盐功能研究》的研究报告。本研究通过对SmERF B3-45进行基因克隆、表达谱和亚细胞定位分析，并利用拟南芥过表达转基因植株和VIGS基因沉默柳树转基因植株，进行一系列盐胁迫下表型分析和生理指标测定，验证其在盐胁迫调控中的功能，为揭示AP2/ERF转录因子在调控旱柳耐盐性中的作用奠定基础。
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研究证明，土壤盐渍化会对植物的生长和发育产生负面影响。因此，发掘耐盐基因用来培育耐盐转基因植物品种是应对土壤盐渍化、保障粮食安全和保护生态环境的重要举措。目前，已经对各种植物进行了耐盐机制的研究，除拟南芥、水稻等模式植物外，还包括油料作物花生、灌木白刺、蔬菜番茄、树木杨树和各种观赏开花作物等。这些研究鉴定了植物调控耐盐性的一般机制。
大量研究表明，AP2/ERF基因家族是转录因子中具有多种功能的最大超家族之一，特别是在调节植物耐盐和耐旱等抗性方面发挥重要。如今，在拟南芥和农作物特别是玉米和水稻中已经广泛展开了对AP2/ERF基因家族成员调控植物耐盐性的作用和机制的研究。但是相较这些植物而言，林木中对AP2/ERF基因家族调控植物的耐盐性的研究还比较少。
随着基因组测序技术飞速发展，旱柳的全基因组序列信息已经获得，也开展了AP2/ERF基因家族成员的相关研究，都为从旱柳中挖掘更多耐盐基因提供了便利。本研究发现SmERF B3-45是一个可以正向调控植物耐盐性的基因。在这项研究中，先是对SmERF B3-45的启动子区顺式作用元件进行分析发现，SmERF B3-45含有多种顺式作用元件，包括参与ABA响应的ABRE元件，参与赤霉素响应的TATC-box元件和参与干旱、盐和低温响应的MYB元件。推测SmERF B3-45可能参与逆境胁迫响应表达调控途径。之后成功克隆出SmERF B3-45，发现其主要在根中进行表达，并且NaCl处理后其表达量明显上升。进化树表明，SmERF B3-45和白柳中的Sabra14G0034100存在较近的亲缘关系，序列分析表明这些蛋白质共享一个保守的AP2/ERF结构域。进化树中罗列的3个拟南芥相关直系同源基因的功能均有报道。SmERF B3-45存在比较普遍的表达模式，并且主要定位于细胞核中，盐胁迫响应的表达模式表明其可能具有调控盐胁迫响应的作用。本研究中，过表达SmERF B3-45转基因拟南芥植株产生了更高的表达量和较强的耐盐胁迫的表型。再者，病毒诱导的基因沉默技术（VIGS）一直以来都是研究基因功能的有效方法。本研究在VIGS试验中降低了旱柳植株中SmERF B3-45的表达水平。与对照植株相比，VIGS旱柳植株观察到更多的落叶和萎蔫的枝叶。
在转基因拟南芥中，总蛋白含量、Na+含量、MDA含量和Na+/K+较野生型显著降低，CAT含量和K+含量较野生型显著升高。并且基因沉默柳树植株的根中的总蛋白含量显著低于pTRV2 植物，而MDA和脯氨酸含量都显著高于阴性对照植株。以上在拟南芥中的异源遗传转化试验和柳树中的瞬时遗传转化试验均表明SmERF B3-45可以正向调控拟南芥的耐盐性。
本研究通过过表达和沉默表达一正一反两项试验共同验证了SmERF B3-45正向调控耐盐性的功能，并通过生理指标测定、亚细胞定位和进化树等进行了进一步研究。与其他研究相比，本研究较为全面地论证了其正向调控耐盐性的功能。但是其具体机制尚不清楚，和上文所讨论的调控通路间的相互作用关系还需要进一步地研究进行揭示。
SmERF B3-45属于旱柳AP2/ERF转录因子家族，定位于细胞核。盐处理后其表达量提高，SmERFB 3-45为盐胁迫调控网络中的正调控因子，通过调节Na+、K+离子含量、减弱氧化胁迫损伤等机制增强植物对盐胁迫的抵抗力。
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