南方农业学报

作者：王艳艳, 戚继艳, 唐朝荣, 刘开业, 曹杰,

关键词：橡胶草, AP2/ERF基因家族, 基因敲除, 橡胶含量,

【目的】 探究ERF转录因子对橡胶草天然橡胶产量的影响，明确胶乳中特异性表达基因的功能，为解析胶乳特异高表达的TkERFs基因在橡胶生物合成中的调控机制提供参考。【方法】 采用生物信息学方法从橡胶草全基因组中鉴定出ERF基因家族成员，通过转录组测序数据分析，筛选出2个在胶乳组织特异性高表达的TkERFs基因（TkERF1、TkERF2），PCR克隆这2个基因，对其编码蛋白进行保守结构域分析、亚细胞定位、转录自激活分析，并通过CRISPR/Cas9系统敲除胶乳中特异表达的TkERFs基因，测定敲除突变体中橡胶含量，与野生型的橡胶含量进行比较分析。【结果】 从橡胶草基因组中鉴定出146个ERF基因家族成员，根据其组织表达特性分析结果，从中筛选到2个在胶乳中特异性高表达的基因TkERF1和TkERF2，均只有1个外显子，其编码区（CDS）长度为723和726 bp，编码241和252个氨基酸残基。TkERF1和TkERF2蛋白序列一致性仅为8.63%，均含有1个AP2结构域，属于ERF亚家族，亚细胞定位在细胞核。转录自激活试验结果显示，TkERF1和TkERF2具有转录自激活活性，表明TkERF1和TkERF2通过结合下游靶基因的启动子，进而激活或抑制下游靶基因的表达。通过CRISPR/Cas9技术获得Tkerf1、Tkerf2单敲除突变体和Tkerf1/2双敲除突变体，与野生型相比，Tkerf1、Tkerf2和Tkerf1/2突变体的橡胶含量极显著降低34.6%、22.6%、31.3%（P<0.0001或P<0.001）。【结论】 胶乳中特异性高表达的TkERF1和TkERF2基因是橡胶合成调控网络中的关键节点，直接或间接调控天然橡胶的生物合成过程，但具体调控机制仍需进一步挖掘。

来源：2025年第9期

《南方农业学报》期刊编辑部

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