转录因子（transcription factor，TF）也称反式作用因子，是与真核生物基因启动子中的顺式作用元件发生特异性结合的一类蛋白质。转录因子对其下游基因具有开关的作用，可以通过与下游靶基因启动子中顺式作用元件结合，调控靶基因的表达，在应答环境胁迫和调节植物生长发育中起着重要作用。

林学院森林培育组构建了PagERF16过量表达和RNAi抑制表达载体，以84K杨为材料进行遗传转化，培育PagERF16过量表达（PagERF16-OX）和抑制表达（PagERF16-RNAi）转基因杨树株系。研究表明PagERF16转录因子通过促进侧根的生长提高了杨树对盐胁迫的敏感性，且PagERF16表达量过高或过低都会对杨树的生长和生根产生不利影响，这些结果为揭示转录因子在植物根系生长和耐盐性中的作用提供了新的思路。该研究结果近日以“PagERF16 of Populus Promotes Lateral Root Proliferation and Sensitizes to Salt Stress”为题发表在Frontiers in Plant Science (JCR Q1, IF=5.753)。

图1 PagERF16过量表达促进杨树侧根生长及对盐胁迫的敏感性

本研究构建PagERF16过量表达和RNAi抑制表达载体，以84K杨为材料进行遗传转化培育PagERF16过量表达（PagERF16-OX）和抑制表达（PagERF16-RNAi）转基因杨树株系。结合生理及分子实验方法对转基因杨树株系生长指标、气孔导度、抗氧化酶活性及PagERF16共表达基因进行分析。与非转基因株系(WT)相比，PagERF16-OX的侧根具有较大的直径和体积（图1）。PagERF16-OX和PagERF16-RNAi植株的株高和生根率均显著低于WT。除此之外，PagERF16-RNAi植株的形态和生理与WT相似，表明PagERF16的功能可能与其他转录因子存在冗余。该研究还发现了一个参与生长素生物合成的下游靶基因NAC45,酵母单杂交实验表明PagERF16可直接与其启动子结合，调控其表达（图2）。

图2 PagERF16共表达基因及其与NAC45互作验证

林学院王升级副教授和黄娟娟博士为本文共同第一作者，韩有志教授为通讯作者；研究生王星斗、樊艳等完成了部分实验及数据分析。本研究得到了国家自然科学基金（31800564，31700534）和山西省高等学校科技创新等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2021.669143