热带作物学报

作者：张兴龙, 张亚文, 王晓彤, 唐湘宁, 郭建春, 闵义, 刘姣

单位：1.海南大学生命健康学院，海南海口 570228,2.中国热带农业科学院热带生物技术研究所/农业农村部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室，海南海口 571101,3.海南热带农业资源研究院/海南省热带农业生物资源保护与利用重点实验室，海南海口 571101,4.中国热带农业科学院三亚研究院/热带作物生物育种全国重点实验室，海南三亚 572025

关键词：木薯,MeERF127,基因编辑,干旱胁迫,盐胁迫

基金：海南省自然科学基金项目(323MS087),国家自然科学基金项目(32001602),现代农业产业技术体系建设专项(CARS-11-HNGJC)

干旱、高盐和低温严重损害植物的细胞，抑制其生长，显著降低作物产量。AP2/ERF超家族中的乙烯响应因子（ERF）在植物的生长发育和逆境应答中起关键作用。为了研究MeERF127在木薯响应非生物胁迫中的作用，本研究从木薯中克隆MeERF127基因，对其进行序列比对、亚细胞定位、转录活性分析、表达模式分析，构建MeERF127基因编辑载体获得转基因木薯，对其在干旱、盐和低温胁迫处理后的表型和生理指标进行分析，并且分析胁迫响应基因的表达。结果显示：MeERF127基因CDS全长为711 bp，氨基酸序列的N端和C端分别包含YRG和RAYD元件，第14位和第19位的氨基酸是丙氨酸和天冬氨酸，表明MeERF127属于ERF亚家族；MeERF127蛋白亚细胞定位于细胞核，具有转录因子活性；MeERF127在茎中的表达量最高，在愈伤组织中的表达量最低，在块根形成期（植后80 d）的表达量最高，在干旱和盐胁迫后的表达水平上升，在低温胁迫后略下降；构建基因编辑载体，通过农杆菌侵染木薯愈伤组织，Hi-TOM高通量测序结果表明得到了22个碱基缺失和3个碱基缺失的MeERF127基因编辑株系；在干旱和盐胁迫处理后，基因编辑木薯未萎焉，野生型木薯明显萎焉，基因编辑木薯的SOD、POD活性和Pro含量均显著高于野生型木薯，MDA含量显著低于野生型，基因编辑木薯的叶片颜色更浅，胁迫响应基因SOD和WRKY31在基因编辑木薯中的表达量显著高于野生型；在低温胁迫后，基因编辑木薯和野生型木薯均萎焉，SOD活性、POD活性、MDA含量、叶片颜色和胁迫响应基因在基因编辑木薯与对照差异不显著。以上结果表明，基因编辑MeERF127提高了木薯的抗旱性和耐盐性，但对低温胁迫不响应，推测MeERF127可能调控SOD和WRKY31基因以响应干旱和盐胁迫。本研究结果为揭示MeERF127基因在木薯响应干旱和盐胁迫中的作用提供参考。

来源：2024年第9期

《热带作物学报》期刊编辑部

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