BpEBP1转录因子调控白桦抗旱的分子机制

AP2/ERF基因家族是独属于植物的一大基因家族，不但参与植物生长发育过程，而且响应生物胁迫与非生物胁迫反应，对植物生理生化调节起到重要的作用。本研究通过白桦层级干旱调控网络，针对最上层的隶属于ERF家族成员基因BpEBP1 展开研究，主要结果如下:(1)干旱胁迫下，我们发现BpEBP1 表达量上调表达，且主要在根中受到诱导;(2)通过对BpEBP1过表达株系、野生型和bpebp1 基因敲除株系进行干旱胁迫处理，发现过表达BpEBP1使白桦抗旱能力得到增强，而敲除BpEBP1则出现干旱敏感表型。另外，通过生理指标的测定结果发现BpEBP1 能够减少细胞受损伤程度，从而提高过表达BpEB P1 基因白桦耐旱能力;(3)对干旱胁迫下的转基因植株进行RNA-Seq和ChIP-Seq联合分析后发现:干旱条件下，BpEBP1 调控苯丙烷类和类黄酮相关基因的表达，并通过与PUM和RRM元件直接结合的方式，直接调控了 4 个苯丙烷类和类黄酮相关基因的表达量，最终影响了木质素和花青素含量的积累;(4)通过Co-IP结合LC-MS/MS对BpEBP1 体内互作蛋白进行鉴定，共鉴定到 37个互作蛋白，其中丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶EDR1 可以与BpEBP1 发生互作，通过体外Y2H同样证明了BpEBP1 与蛋白激酶EDR1 间的互作关系;(5)结合体内体外实验，我们发现在干旱胁迫条件下BpEBP1存在磷酸化修饰响应，且响应位点为BpEBP1 第 148 位丝氨酸位点;且该磷酸化响应是由EDR1 激酶介导完成的(6)通过Chip-qPCR和GUS/LUC酶活实验发现BpEBP1T148A稳转株系内花青素和木质素显著降低，其对直接调控的下游基因的调控作用减弱，降低了BpEBP1T148A稳转株系对干旱胁迫的耐受性。本实验为揭示BpEBP1基因耐旱调控途径提供了基础，为白桦遗传改良提供了理论参考，为在易干旱的土地中扩大栽植培育出的耐旱白桦以创造更大的价值。