图 4野生型和转基因ZmERD4拟南芥在水分胁迫条件下的反应（在每日定量浇水条件下生长4周，随后15天无水，最后是5天的再次定量浇水）。a:在15天无水条件后，野生型植物萎蔫，而转基因植物表现出正常生长。b:复浇水5天后植物的存活比率。每个柱状对应至少20株植物的平均值±三次重复的SD当植物经受盐胁迫时，许多参数在转基因植物和野生型植物之间被观察到有着显着差异（图5a-c）。在75mM NaCl存在下，对照植物的根和芽比正常条件（0mM NaCl）减少了约40％，而转基因的生长受到这种高盐度的影响较小（减少28-29％）（图5d）。此外，在75和100mM NaCl下，野生型种子的萌发分别减少了38％和78％。另一方面，转基因品系4和25种子的萌发受到的影响较小，在75mM NaCl下分别减少10-20％，在100mM NaCl下减少40-50％（图5e）。因此，35S :: ZmERD4转基因植物的种子萌发和幼苗生长对高盐度的耐受性均高于野生型植物。这些发现与干旱胁迫结果相结合，表明ZmERD4可能参与抵抗不利生长条件的植物反应。

图 5拟南芥植物对盐胁迫的响应。野生型和转基因植物（品系4和25）的种子在补充有0mM（a），75mM（b）和100mM NaCl（c）的培养基中发芽。幼苗长度的比较（d）。在75mM NaCl（e图左）和100mM NaCl（e图右）存在下发芽野生型和转基因株系。每个柱状对应至少30株植物的平均值±SD。

讨论：为了在干旱和高盐度条件下生存，植物通过诱导许多基因的表达来响应和适应胁迫。据报道，ERD在各种应激下被迅速诱导（Shinozaki和Yamaguchi-Shinozaki 1997）。从已干旱1小时的拟南芥中分离出总共16个ERD基因（Kiyosue等，1994a，b）。到目前为止，只有少数ERD成员通过功能分析研究被特化，如ERD1，ERD14和ERD15（Simpson等，2003; Alsheikh等，2003; Kariola等，2006）。ERD4是一种公认的整合蛋白，被鉴定为叶绿体包膜蛋白质组的一部分（Froehlich等，2003），但相应基因的功能分析尚未得到很好的报道。因此，对ZmERD4功能的分析可能会对玉米对干旱胁迫以及其他胁迫条件反应的分子机制有所启发。

拟南芥中的一些ERD基因，例如AtERD1，AtERD2，AtERD8和AtERD16，不能被ABA调节（Kiyosue等，1993,1994a，b，1997）。 但是在ABA处理下可以诱导AtERD10和AtERD14（Kiyosue等，1994a，b）。在该研究中，ZmERD4也在ABA存在下被诱导，并且在ABA处理3小时后转录水平达到最高（图2）。这表明ZmERD4的表达处于ABA依赖性途径之下。ZmERD4的表达模式与AtERD4的表达模式非常相似，AtERD4可以通过干旱和ABA诱导（Huang等人，2008）。

为了研究ZmERD4的功能，制造了35S :: ZmERD4转基因拟南芥植物。与对照植物相比，拟南芥中异源表达ZmERD4的转基因植株有明显的表型变化。过表达转基因植株中干旱和盐胁迫的耐受性更高（图4和5）。ZmERD4在应激反应中的确切作用仍然未知，必须进一步研究以阐明这一作用。然而，这种新型玉米ERD4基因参与植物对胁迫条件的适应，并且可能在抗非生物胁迫的防御机制中起作用。目前正在进行进一步的分析以研究所涉及的生理和分子机制。

蛋白质结构分析的结果表明，ZmERD4具有9个蛋白激酶C（PKC）磷酸化位点和14个酪蛋白激酶II（CK2）磷酸化位点（未得到数据）。CK2和PKC在细胞周期调节和细胞信号转导中起重要作用，ZmERD4中磷酸化位点的存在表明它可能受CK2和PKC调节，并可能参与细胞信号转导途径。此外，已在ZmERD4蛋白中鉴定出3个N-豆蔻酰化位点。 N末端豆蔻酰化在植物对环境胁迫的响应中的膜靶向和信号转导中起重要作用。这对于蛋白质介导膜结合或蛋白质间的相互作用的功能是必不可少的（Ishitani等人2000; Johnson等人1996）。此外，ZmERD4的二级结构含有11个跨膜区。与拟南芥中的ERD4（AtERD4）相比，ZmERD4是具有11个预测的跨膜结构域的完整膜蛋白，而AtERD4具有10个跨膜结构域。整合膜蛋白，是一大类受体，将细胞附着在基质上，对细胞粘附，迁移，增殖和存活有着极其重要的控制作用。整联蛋白识别细胞外基质编码的线索并将其转化为控制细胞行为的复杂生化信号（Deepak等，2005; Shimaoka等，2002; Vinogradova等，2004）。