摘要
全球“温室效应”加剧导致气温逐渐上升，对农作物生产造成影响。菠菜（SpiniciaoleraceaL.）是一种对高温敏感的重要蔬菜作物，选育耐高温菠菜品种对于菠菜生产具有重要意义。ERECTA（ER）编码一种类受体激酶，参与调控植物生长发育与逆境应答。因此，解析菠菜ER基因在高温胁迫下的功能，对深入认识菠菜高温应答的分子机制十分重要。 本研究从耐高温菠菜材料Sp75中克隆得到SoER基因，开放阅读框为2982bp，编码993个氨基酸。SoER蛋白的二级结构组成为α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲，分别占30.99%、16.50%、52.51%。蛋白质由胞外富含亮氨酸的LRR结构域、单次跨膜结构域、胞内Ser/Thr激酶结构域，以及两侧的氨基端信号肽和羧基端区域组成。烟草瞬时表达结果表明，SoER蛋白定位在质膜和细胞核。RT-qPCR实验结果表明，SoER基因在菠菜第3对真叶中的表达水平最高。高温处理下，SoER的表达水平在热敏感材料Sp73中1h-4h上升，之后变化不明显；在耐热材料Sp75中呈先上升后逐渐下降趋势。这说明SoER基因参与了菠菜高温胁迫应答。 将SoER基因过表达到野生型拟南芥中，显著增加了植株的叶面积、叶柄长度和株高。对野生型的拟南芥Col-0、er突变体、3个过表达SoER株系（OE-87、OE-89和OE-26）进行高温表型分析的结果表明，热胁迫下转SoER基因拟南芥株系种子萌发率增加，幼苗下胚轴和根长增加，幼苗存活率高于野生型。SoER回补拟南芥株系一定程度恢复了其下胚轴和根长的长度，以及存活率。转SoER基因的拟南芥株系，通过叶片偏下性生长和叶柄伸长提高蒸腾速率，从而提高了耐热性。此外，通过分析高温胁迫下ER相关基因（HSFA1a,EPF1,EPF2,EPFL4,EPFL6,YDA,MKK4,MKK5,MPK3,MPK6）在菠菜中的转录水平及其在过表达SoER株系的表达模式，推测菠菜ER可能感知转导特定的EPFs（Epidermalpatterningfactor，表皮模式因子），激活下游的YDA-MKK4/MKK5-MPK3/MPK6级联信号通路，启动相关信号通路响应高温胁迫。 本研究的结果为深入解析ER基因菠菜高温应答分子机制提供了信息，为菠菜的分子设计育种奠定了基础。
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