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木薯(Mannihto esculentaCrantz)是热带地区的重要粮食作物,同时,它也是一种很有发展潜力的能源作物。生产上细菌性萎蔫病是限制木薯产量的重要生物制约因素之一。因此,挖掘相关的抗性基因对提高木薯产量具有重要意义。乙烯响应因子(ERF,Ethylene Response Factor)在植物生长发育、激素信号转导、响应生物和非生物胁迫中起着重要作用,对木薯ERF转录因子家族的全基因组扫描与分析有望为我们解析木薯与细菌性萎蔫病病菌分子相互作用提供新的理论基础。本研究基于木薯基因组数据,采用生物信息学分析、表达谱分析、双荧光素酶报告基因检测系统等技术手段对木薯ERF转录因子家族进行了全基因组扫描和下游调控基因分析,取得主要实验结果如下:1、基于木薯基因组数据和模式植物研究结果,对木薯ERF转录因子家族进行全基因组扫描,在木薯基因组序列中鉴定出151个MeERFs,不均匀地分布在木薯的18条染色体上,每条染色体上MeERFs基因数目为3-14个不等,所编码的氨基酸数目介于117-474之间,等电点范围是4.51-9.3,分子量范围是15232.06Da-52704.53 Da。参考Sakuma Y(2006)等人对拟南芥中ERF转录因子家族的分类,151个MeERFs被分为I-X十个亚族,所有成员均在蛋白的N端有一个高度保守的DNA结合域,即ERF 域。2、表达模式分析结果表明,35个MeERF在KU50、Arg7、W14的根和叶中都表现出高丰度表达(FPKM值>10)。26个MeERFs能够被强致病菌株Xam11诱导表达,包括MeERF08(在感染Xam7天后,FPKM值为233.28;在0天时,FPKM值为24.32)等。3、为阐明ERF转录因子在植物应答逆境胁迫过程中的分子机制,基于ERF转录因子与靶基因启动子区顺式元件GCC盒的结合特性,我们对木薯全基因组进行扫描,找到了 204个启动子区有GCC盒的基因,命名为BF1-BF204(BindingFactor,BF)。用加权基因共表达网络的方法构建204个BFs与151个MeERFs的共表达网络,选取与9个BFs之间关联性最高的9个MeERFs进行验证。4、实时荧光定量PCR分析9个MeERFs与9个BFs在水杨酸、茉莉酸、乙烯以及Xam11处理下,基因表达模式的变化。结果表明MeERF08,MeERF33,MeERF56,MeERF113,MeERF133,MeERF138 和 BF4,BF5,BF10,BF12 在激素、病原菌处理时都会被诱导表达,在病原菌处理下定量分析的结果与表达谱分析结果一致。5、双荧光素酶报告基因检测系统检测了MeERF 对BFs的调控,结果表明,木薯转录因子MeERF08、MeERF56、MeERF104正调控BF3启动子,MeERF133负调控BF3启动子,MeERF08和MeERF5和正调控BF12启动子,MeERF33、MeERF104负调控BF12的启动子。本研究从基因组水平鉴定出木薯抗病相关ERF转录因子及其下游调控基因,为进一步研究ERF转录因子在木薯抗病中的功能提供了理论基础。