A group VII ethylene response factor gene, ZmEREB180, coordinates waterlogging tolerance in maize seedlings
A group VII ethylene response factor gene, ZmEREB180, coordinates waterlogging tolerance in maize seedlings
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VII组乙烯反应因子基因ZmEREB180协调玉米幼苗的耐涝性
DOI：
10.1111/pbi.13140
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发表时间：
2019-05
影响因子：
13.8
通讯作者：
Fazhan Qiu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Feng Yu;Kun Liang;Tian Fang;Hailiang Zhao;Xuesong Han;Manjun Cai;Fazhan Qiu
第七组乙烯响应因子（ERFVII）在乙烯信号传导和植物对洪水的反应中起着重要作用。然而，玉米中与耐涝性直接相关的天然ERFVII变异（ZmERFVII）尚未报道。在这里，ZmERFVII基因家族的候选基因关联分析表明，一个涝渍响应基因ZmEREB 180与耐涝性密切相关。ZmEREB 180表达特异性地响应于淹水，并被乙烯上调;此外，其基因产物定位于细胞核。在淹水条件下，该基因的5 ′-非翻译区（5 ′-UTR）和mRNA丰度的变化与存活率（SR）显著相关。拟南芥中ZmEREB 180的异位表达增加了淹水胁迫后的SR，玉米中ZmEREB 180的过表达也增强了长期淹水胁迫后的SR，这显然是通过增强不定根（AR）的形成和调节抗氧化剂水平来实现的。在正常和淹水条件下的转基因玉米系的转录组学测定进一步提供了ZmEREB 180调节AR发育和活性氧类稳态的证据。我们的研究提供了ZmERFVII基因参与耐涝性的直接证据。这些发现可以直接应用于耐涝玉米品种的选育，并提高我们对涝渍胁迫的理解。
Summary Group VII ethylene response factors (ERFVIIs) play important roles in ethylene signalling and plant responses to flooding. However, natural ERFVII variations in maize (ZmERFVIIs) that are directly associated with waterlogging tolerance have not been reported. Here, a candidate gene association analysis of the ZmERFVII gene family showed that a waterlogging‐responsive gene, ZmEREB180, was tightly associated with waterlogging tolerance. ZmEREB180 expression specifically responded to waterlogging and was up‐regulated by ethylene; in addition, its gene product localized to the nucleus. Variations in the 5ʹ‐untranslated region (5ʹ‐UTR) and mRNA abundance of this gene under waterlogging conditions were significantly associated with survival rate (SR). Ectopic expression of ZmEREB180 in Arabidopsis increased the SR after submergence stress, and overexpression of ZmEREB180 in maize also enhanced the SR after long‐term waterlogging stress, apparently through enhanced formation of adventitious roots (ARs) and regulation of antioxidant levels. Transcriptomic assays of the transgenic maize line under normal and waterlogged conditions further provided evidence that ZmEREB180 regulated AR development and reactive oxygen species homeostasis. Our study provides direct evidence that a ZmERFVII gene is involved in waterlogging tolerance. These findings could be applied directly to breed waterlogging‐tolerant maize cultivars and improve our understanding of waterlogging stress.
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