【摘 要】
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重金属镉对生物有毒害作用,不仅减缓植物的生长发育,同时可以随着食物链的传递而富集,从而给动物带来不可逆的伤害。本研究发现拟南芥AtERF5基因参与调节植物响应镉胁迫,并对其响应镉胁迫的潜在分子机制进行了探讨,主要结果如下:1.AtERF5基因缺失突变体erf5-1对镉耐受;用AtERF5基因回补突变体植株erf5-1,镉耐受表型消失;AtERF5基因过表达植株对镉胁迫敏感,综合上述表型得出:AtE
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重金属镉对生物有毒害作用,不仅减缓植物的生长发育,同时可以随着食物链的传递而富集,从而给动物带来不可逆的伤害。本研究发现拟南芥AtERF5基因参与调节植物响应镉胁迫,并对其响应镉胁迫的潜在分子机制进行了探讨,主要结果如下:1.AtERF5基因缺失突变体erf5-1对镉耐受;用AtERF5基因回补突变体植株erf5-1,镉耐受表型消失;AtERF5基因过表达植株对镉胁迫敏感,综合上述表型得出:AtERF5基因负调控植物对镉胁迫的响应。2.通过烟草亚细胞定位实验发现AtERF5定位于细胞核;对拟南芥Pro:ERF5-GUS植物材料进行GUS染色发现AtERF5在根中的表达量最高。3.在镉处理情况下,测定野生型（WT）、erf5-1、AtERF5基因过表达植株ERF5OE2-2和ERF5OE3-4四种植株根茎中的镉含量,发现与野生型相比,突变体erf5-1植株中的镉含量升高,过表达植株ERF5OE2-2和ERF5OE3-4中的镉含量降低,表明AtERF5可能主要通过镉螯合途径调控植物应对镉胁迫。4.用丁硫氨酸亚砜胺（buthionine sulfoximine,BSO）与镉同时处理野生型和突变体erf5-1植株,突变体的镉耐受表型消失;测定拟南芥中WT、erf5-1、ERF5OE2-2和ERF5OE3-4四种植株根中的谷胱甘肽（glutathione,GSH）/植物螯合肽（phytochelatin,PC）含量,发现镉处理后植株中的GSH含量降低,PC含量升高,其中突变体erf5-1植株中的PC含量最高,过表达植株ERF5OE2-2和ERF5OE3-4中的PC含量最低,表明AtERF5基因可能依赖GSH的合成响应镉胁迫。5.在镉处理情况下,测定拟南芥中WT、erf5-1、ERF5OE2-2和ERF5OE3-4四种植株根中GSH1、GSH2、PCS1和PCS2的表达量,发现四种基因在突变体erf5-1植株中的表达量最高,在过表达植株ERF5OE2-2和ERF5OE3-4中的表达量最低,说明AtERF5通过抑制GSH/PC合成途径相关基因的表达,从而负调控GSH依赖的PC合成途径。6.通过烟草瞬时表达实验分析发现,AtERF5可抑制GSH1、GSH2、PCS1和PCS2的转录活性;通过ChIP-qPCR发现,AtERF5可直接结合到GSH1、GSH2、PCS2的启动子上,从而抑制GSH1、GSH2、PCS2的转录活性。综合上述实验结果,转录因子AtERF5能够直接结合到GSH/PC合成途径相关基因GSH1、GSH2、PCS2的启动子上,抑制GSH/PC合成途径相关基因的表达,从而负调控拟南芥对镉的积累和耐受。
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