【文献速递】TaERF87与TaAKS1协同调控小麦抗旱性的作用机理

小麦作为全球重要的主食作物，广泛种植于干旱和半干旱地区，而全球气候变化引发的频繁干旱事件严重威胁小麦产量与粮食安全。植物在应对干旱胁迫时，会通过积累脯氨酸等渗透调节物质来维持细胞渗透压、减轻损伤，脯氨酸的合成主要由 P5CS 和 P5CR 酶催化，但这一过程的转录调控机制及上游调控因子尚未完全明确。转录因子在植物干旱响应中发挥关键作用，其中 ERF 家族和 bHLH 家族是重要的调控因子，已有研究证实部分成员参与干旱耐受性调控，但小麦中多数 ERF 和 bHLH 转录因子的功能及调控网络仍有待挖掘，这为解析小麦干旱耐受机制、筛选耐早相关候选基因提出了迫切需求。

本研究通过 RNA-seq 结合 WGCNA 分析，鉴定出 ERF 家族转录因子 TaERF87 为小麦干旱响应网络中的核心枢纽基因。功能验证表明，TaERF87 过表达可显著提高小麦的干旱耐受性，而沉默该基因则降低小麦抗旱性，其机制是 TaERF87 通过直接结合脯氨酸合成基因 TaP5CS1 和 TaP5CR1 启动子区域的 GCC-box 元件，激活两者的表达并促进脯氨酸积累。进一步研究发现，TaERF87 能与 bHLH 转录因子 TaAKS1 发生物理相互作用，且两者协同增强 TaP5CS1 和 TaP5CR1 的转录激活，TaAKS1 过表达同样可通过促进脯氨酸合成提升小麦抗旱性。此外，TaERF87 和 TaAKS1 均为 ABA 响应因子 TaABF2 的靶基因，TaABF2 可结合两者启动子的 ABRE 元件并激活其表达。综上，本研究揭示了TaABF2-TaERF87/TaAKS1-TaP5CS1/TaP5CR1调控模块通过协同促进脯氨酸合成、维持细胞渗透平衡来增强小麦干旱耐受性的分子机制，为培育抗旱小麦品种提供了重要的候选基因和理论依据。

文章中，研究团队利用LCI检测TaERF87 与 TaAKS1 两个蛋白是否存在相互作用时，采用了广州博鹭腾 PlantView 植物活体成像系统进行成像。