摘要：脱水早期应答基因（ERD）可以被快速又到以应答脱水和各种其他非生物胁迫。如今，我们通过快速扩增玉米的ERD基因（ZmERD4）的互补DNA（cDNA）末端进行来进行了研究。ZmERD4 的cDNA总长为2,536bp，开放阅读框为2,196bp，5'-非翻译区（UTR）为48bp，3'-UTR为292bp。该基因编码了一个长度为732个氨基酸的预测多肽。这个ZmERD4蛋白与水稻和拟南芥中的ERD4蛋白的氨基酸序列有着高度相似性。逆转录聚合酶链反应分析表明，ZmERD4是在不同组织中持续表达。RNA凝胶印迹显示ZmERD4可以由干旱和盐胁迫诱导，对脱落酸处理也有反应，但不能被低温（4℃）所诱导。在35S花椰菜花叶病毒35S启动子控制下持续表达ZmERD4基因的转基因拟南芥植株在正常生长条件下表现出较野生型略小的叶片。此外，与野生型相比，35S :: ZmERD4转基因植株对水分亏缺和高盐度的耐受性增强。总之，这些研究结果表明ZmERD4在植物适应胁迫条件的早期阶段发挥了重要作用，并且可能有助于提高植物对非生物胁迫的耐受性。

关键词：ZmERD4； 胁迫； 基因表达；玉米；转基因拟南芥

缩写：

ERD      脱水早期应答

ABA      脱落酸

RT-PCR   逆转录聚合酶链反应

ORF      开放阅读框

CaMV 35S 花椰菜叶病毒的35S启动子

简介：

水分对植物的生长发育至关重要，植物在物理水平、细胞水平和分子水平上应答水分胁迫。已有几个报道的植物基因是由水分胁迫所诱导的，它们在胁迫耐受中发挥着各种功能(Bray 1997; Ingram and Bartels 1996; Shinozaki and Yamaguchi-Shinozaki 1997; Seki et al. 2007)。水分胁迫诱导的基因可以根据诱导时期的不同分为两大类，即对脱水有反应，和对脱水有早期反应(ERD; Shinozaki and Yamaguchi-Shinozaki 1997)。迄今为止，从1小时脱水处理的拟南芥中分离出总共16种ERD基因的互补DNA (cDNA) (Yamaguchi-shinozaki 1998; Kiyosue et al. 1994a, b)。这些基因与ClpA / B三磷酸腺苷（ATP）依赖性蛋白酶，热休克蛋白（HSP）70-1，S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶，膜蛋白，脯氨酸脱氢酶，糖转运蛋白，衰老相关基因，热休克蛋白，谷胱甘肽-S-转移酶，II组LEA（晚期胚胎发育丰富）蛋白，叶绿体和茉莉酸生物合成蛋白，亲水蛋白和泛素延伸蛋白等等有关(Kiyosue等.，1993, 1994a, b, 1997; Simpson等，2003; Taji等. 1999)。

在拟南芥中，ERD1编码了一个ClpA（酪蛋白溶解性ATP依赖性蛋白酶的ATP结合亚基）同源蛋白，它不仅能通过脱水被诱导，而且在它的表达量能在自然和黑暗诱导的衰老过程中被上调；但其对冷处理和脱落酸处理都没有反应(Kiyosue等，1993, 1997)。三种ERD（ERD2，ERD8和ERD16）被鉴定为HSP同源物（分别为AtHSP70-1，AtHSP81-2和遍在蛋白延伸蛋白），其对拟南芥中的脱水胁迫有响应。这些基因在脱水胁迫条件下的表达信号传导途径主要不是由ABA介导的(Kiyosue等，1994a, b)。脯氨酸（Pro）脱氢酶（ProDH）是一种线粒体酶，参与Pro转化为谷氨酸的第一步, ERD5编码脯氨酸脱氢酶的前体（Nakashima等，1998）。ERD6编码一种假定的糖转运蛋白，它不仅可以通过脱水诱导，还可以通过冷处理诱导（Kiyosue等，1998）。ERD10和ERD14非常类似于II组LEA蛋白，它们在1小时内通过脱水胁迫，低温胁迫和ABA胁迫在拟南芥的莲座状叶丛中被强烈诱导，但2,4-二氯-苯氧基-乙酸，2,4-D,苄基腺嘌呤和赤霉酸不能引起以上反应（Kiyosue等，1994a，b）。ERD15是一种酸性小蛋白，是植物中与胁迫相关的ABA信号传导早期阶段的负调节因子，介导非生物和生物胁迫反应之间的信号交叉（Kariola等，2006）。在拟南芥中，ERD4是具有10个预测的跨膜结构域的完整蛋白质; 然而，尽管已将其鉴定为叶绿体包膜蛋白质组的一部分，但其功能尚未得到很好的表征（Froehlich等，2003）。