ERF1基因过表达增强马铃薯抗旱性：转录调控与干旱响应机制

本文主要探讨了过表达乙烯响应因子（ERF1）基因在转基因马铃薯中的应用，以增强其抗旱性。ERF1是一种在植物中起关键作用的转录因子，它通过与下游基因启动子上的特定顺式作用元件如GCC-box/DRE/CRT等结合，调控基因的表达，从而参与到植物应对逆境胁迫的过程中。 研究人员首先从马铃薯中成功克隆了ERF1基因，并将其插入到CaMV 35S启动子驱动的表达载体中，构建出转基因载体。随后，通过转化技术将这个载体导入马铃薯细胞，获得了转基因植株。实验结果显示，ERF1基因在转基因植株的叶片、茎和根中都有不同程度的表达，其中叶片中的表达量最高，茎和根的表达量相对较低。 在干旱胁迫条件下，ERF1通过转录级联的作用机制，显著激活了下游包括P5CS（脯氨酸合成酶）、CDPK（钙调蛋白依赖的蛋白激酶）、ZEP（植酸酶）、SDR（硫代葡萄糖苷水解酶）和PR2（抗病蛋白）等基因的表达。这些基因的活化有助于提高转基因马铃薯对干旱环境的适应能力。 与野生型对照植株相比，转基因植株的脯氨酸含量显著增加，大约提高了2.8倍，这表明ERF1过表达可能通过调节脯氨酸代谢途径增强了植物的干旱耐受性。同时，转基因植株的MDA（丙二醛）含量降低，反映了转基因马铃薯抗氧化能力的增强，MDA是衡量植物氧化应激水平的重要指标。 该研究证明了过表达ERF1基因能够通过激活抗干旱胁迫相关基因，显著提升转基因马铃薯的抗旱性能，为马铃薯抗逆境育种提供了新的策略。此外，这项工作还揭示了ERF1在植物逆境响应中的核心作用，为进一步深入理解植物应对干旱等环境压力的分子机制提供了有价值的线索。