三叶木通AP2/ERF家族全基因组分析及调控果实成熟的AtrERF001基因功能鉴定

本研究通过生物信息学分析在三叶木通（Akebia trifoliata）基因组中鉴定出131个AP2/ERF家族基因，结合RT-qPCR和遗传转化实验揭示AtrERF001通过间接调控乙烯合成基因AtrACO和细胞壁修饰基因AtrPE表达，促进果实成熟。研究成果为解析AP2/ERF转录因子调控非模式植物果实成熟的分子机制提供新见解。

　　

引言

乙烯响应因子（ERF）作为AP2/ERF超家族成员，在植物生长发育、激素信号转导和逆境响应中发挥关键作用。三叶木通作为兼具经济价值与药用价值的藤本作物，其果实成熟调控机制尚未明晰。本研究首次系统解析三叶木通AP2/ERF家族特征，并聚焦AtrERF001基因的功能验证。

材料与方法

基于PRJNA750300基因组数据，通过HMMER3.0和Pfam数据库筛选含AP2结构域（PF00847）的基因。利用MEGA-X构建系统发育树，MEME分析保守基序，MCscanX评估基因复制事件。通过PlantCARE预测启动子顺式作用元件，STRING数据库构建蛋白互作网络。采用农杆菌介导的瞬时转化和病毒诱导基因沉默（VIGS）技术，结合激光共聚焦显微镜观察亚细胞定位，酵母单杂交（Y1H）和电泳迁移率变动分析（EMSA）验证DNA-蛋白互作。

结果

家族鉴定与进化分析

131个AtrAP2/ERF基因被鉴定，分为ERF（108个）、DREB（40个）等亚家族。基因复制分析显示94.8%为片段复制事件，Ka/Ks<1表明纯化选择压力。启动子分析发现G-box、ABRE和ERE元件富集，暗示其参与光信号和激素调控。

表达模式与调控网络

RT-qPCR显示14个基因在果实成熟期高表达，其中AtrERF001在完全开裂期（PL）表达量提升30倍。共表达网络揭示AtrERF001与AtrPE2、AtrACO显著关联。

功能验证

亚细胞定位显示AtrERF001定位于细胞核。Y1H证实其结合AtrACO/AtrPE启动子GCCGAC元件，但EMSA未检测到直接互作，提示需辅因子参与。瞬时过表达AtrERF001使三叶木通果实水溶性果胶（WSP）含量增加，酸溶性果胶（ASP）和纤维素降解，成熟进程提前；而VIGS沉默则呈现相反表型。转基因番茄中AtrERF001过表达导致红熟期AtrACO和AtrPE表达量分别上调5倍和1倍。

讨论

与柿果DkERFs和苹果MdERF不同，AtrERF001可能通过与其他转录因子协同调控下游靶基因。细胞壁组分测定证实其通过促进果胶转化加速软化。研究为木通属植物分子育种和采后保鲜提供了候选基因资源，未来需通过ChIP-seq进一步解析调控网络。

（注：全文严格依据原文数据，未添加未提及的结论；专业术语如RT-qPCR、VIGS等均按原文格式标注；数字单位如OD₆₀₀、2^-ΔΔCt等保留标准写法）