AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控果蔬采后病害的作用研究進(jìn)展

李 婷，王文軍，陳 鷗，姚世響,2，曾凱芳,2,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.西南大學(xué)食品貯藏與物流研究中心，重慶 400715）

植物在進(jìn)化過(guò)程中為了適應(yīng)環(huán)境而逐漸在體內(nèi)形成復(fù)雜的脅迫應(yīng)答信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，以提高植物對(duì)低溫、高溫、蟲(chóng)害、病害等各類(lèi)非生物和生物脅迫的抗性。新鮮果蔬是常見(jiàn)的食用類(lèi)植物，是居民膳食的重要組成部分，但因富含水分和糖類(lèi)，常常在采后及貯藏運(yùn)輸過(guò)程中受到各種生理性病害和侵染性病害的影響而發(fā)生腐爛變質(zhì)。為了響應(yīng)采后病害的脅迫，果蔬中存在復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以增強(qiáng)果蔬對(duì)采后病害的抗性。

在調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，轉(zhuǎn)錄因子可特定識(shí)別和結(jié)合下游脅迫應(yīng)答基因啟動(dòng)子中的順式作用元件來(lái)響應(yīng)脅迫。轉(zhuǎn)錄因子又稱(chēng)為反式作用因子，其本質(zhì)為蛋白質(zhì)。AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子為植物特有的一類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子家族，該家族成員可以通過(guò)調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)參與植物的各項(xiàng)生命活動(dòng)和逆境脅迫，還可以調(diào)節(jié)植物激素的生物合成，響應(yīng)水楊酸（salicylic acid，SA）、茉莉酸（jasmonic acid，JA）、乙烯（ethylene，ET）等各種植物激素信號(hào)。

目前果蔬中AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族的研究主要集中于其對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育和成熟衰老的調(diào)控，對(duì)于該家族轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控果蔬采后抗病性方面已有一定的研究，但還需繼續(xù)完善。本文對(duì)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子及其調(diào)控果蔬響應(yīng)采后生理性病害和侵染性病害的作用及機(jī)理進(jìn)行綜述，期望為通過(guò)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控提高采后果蔬抗病性提供理論依據(jù)。

1 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子概述

1.1 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分類(lèi)

根據(jù)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將其分為AP2、ERF、脫水反應(yīng)元件結(jié)合因子（dehydration responsive element binding factor，DREB）和RAV 4 個(gè)主要亞族和1 個(gè)Soloist亞族。在4 個(gè)亞族中，ERF和DREB亞族都只包含1 個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域，ERF亞族的啟動(dòng)子區(qū)域存在GCC-box（AGCCGCC），主要與ET應(yīng)答和生物脅迫響應(yīng)有關(guān)；DREB亞族可以通過(guò)核心基序DRE（A/GCCGAC）和CRT（TGGCCGAC）調(diào)控干燥響應(yīng)基因、冷調(diào)節(jié)基因等應(yīng)激響應(yīng)基因的表達(dá)。AP2亞族成員有2 個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域，RAV亞族成員有1 個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域和1 個(gè)DNA結(jié)合域B3，其對(duì)應(yīng)的作用基序分別為CAACA和CACCTG。Soloist亞族成員具有類(lèi)似AP2的結(jié)構(gòu)域，但其保守性很低，缺少特定的WLG基序，所以被單獨(dú)列為一類(lèi)。

1.2 果蔬中AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的分布和數(shù)量

AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子最初是從模式植物擬南芥中分離出，隨著對(duì)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的深入研究，除了煙草、擬南芥等模式植物外，目前已基本完成了對(duì)梨、棗、獼猴桃、蘿卜、芹菜等果蔬中AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族的全基因組鑒定。例如，在龍眼中共存在125 條AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子，其中101 條屬于ERF/DREB亞家族，19 條屬于AP2亞族，4 條屬于RAV亞族，1 條為Soloist亞族。Karanja等在蘿卜中共發(fā)現(xiàn)了247 條AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子，其中113 條屬于ERF亞家族，99 條為DREB亞家族，25 條為AP2亞家族，9 條為RAV亞族，1 條為Soloist亞族，具體數(shù)據(jù)如表1所示。由此可以推測(cè)出，目前已報(bào)道的果蔬AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子超家族中，ERF和DREB兩個(gè)亞族成員較多，AP2和RAV兩個(gè)亞族的成員相對(duì)較少，Soloist亞族數(shù)量很少，大部分果蔬中只有1 條，棗、菠蘿、芹菜等果蔬中甚至沒(méi)有Soloist亞族的AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子。

表1 不同果蔬中AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的分布及數(shù)量Table 1 Distribution and quantity of AP2/ERF transcription factors in different fruits and vegetables

2 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子對(duì)果蔬采后生理性病害的調(diào)控

果蔬在采后貯藏及運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生的病害可分為生理性病害和侵染性病害，其中生理性病害是由于果蔬受到某種不適宜理化因素的影響而造成的，其主要包括低溫傷害、高溫傷害、氣體傷害以及酶促褐變等。果蔬中的AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子可以積極地響應(yīng)各種不適宜理化因素的影響，通過(guò)自身的誘導(dǎo)表達(dá)以及對(duì)下游的轉(zhuǎn)錄調(diào)控來(lái)響應(yīng)外界刺激，從而增強(qiáng)果蔬對(duì)采后生理性病害的抗性。

2.1 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控果蔬對(duì)低溫傷害的響應(yīng)

果蔬采后常利用低溫保鮮來(lái)延長(zhǎng)貯藏期，然而不同品種果蔬的最佳貯藏溫度存在差異。在低溫條件下，起源于熱帶和亞熱帶的果蔬產(chǎn)品的正常生理活動(dòng)和組織結(jié)構(gòu)極易受到影響而發(fā)生冷害；當(dāng)果蔬組織處于冰點(diǎn)以下的環(huán)境中時(shí)，細(xì)胞會(huì)結(jié)冰破裂，果蔬表面出現(xiàn)變色以及壞死而發(fā)生凍害。目前對(duì)于AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在果蔬采后冷害脅迫中的調(diào)控作用已有相關(guān)的研究，而在果蔬采后凍害中的調(diào)控尚不明確。

當(dāng)溫度低于13 ℃時(shí)，香蕉果實(shí)便會(huì)發(fā)生冷害，香蕉中的轉(zhuǎn)錄因子MaERF10可以響應(yīng)低溫脅迫和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，MeJA）的處理，MaERF10與MaJAZ3可通過(guò)蛋白互作來(lái)協(xié)同抑制JA生物合成相關(guān)基因的表達(dá)，在MeJA誘導(dǎo)的香蕉果實(shí)響應(yīng)低溫脅迫中起負(fù)調(diào)控作用。蘋(píng)果中MdERF72是ET正調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)過(guò)表達(dá)的蘋(píng)果愈傷組織進(jìn)行低溫處理，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因蘋(píng)果愈傷組織的生長(zhǎng)勢(shì)明顯好于野生型，MdERF72可顯著增強(qiáng)蘋(píng)果耐冷性。枇杷果實(shí)發(fā)生冷害反應(yīng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的果肉木質(zhì)化現(xiàn)象，在0 ℃貯藏可顯著誘導(dǎo)枇杷、、和的表達(dá)上調(diào)，其轉(zhuǎn)錄水平與果肉木質(zhì)化呈正相關(guān)，其中EjERF39可結(jié)合并激活木質(zhì)素生物合成基因啟動(dòng)子區(qū)域DRE元件，還可與EjMYB8形成蛋白復(fù)合物并對(duì)的激活起到協(xié)同增效作用，在低溫下促進(jìn)枇杷果實(shí)木質(zhì)化，從而加劇枇杷果實(shí)的冷害。

黃瓜是典型的冷敏感型果實(shí)，在溫度低于10 ℃時(shí)極易發(fā)生冷害。黃瓜中轉(zhuǎn)錄因子CsERF29與組蛋白去乙?；窩sHDA18存在互作，減緩了黃瓜冷害癥狀的發(fā)展；低溫會(huì)影響黃瓜的膜脂合成代謝和//的表達(dá)，從而調(diào)控黃瓜果實(shí)響應(yīng)冷害。CsERF17可以結(jié)合并激活、、等多個(gè)膜脂合成相關(guān)代謝基因的啟動(dòng)子，通過(guò)對(duì)膜脂合成代謝相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控來(lái)參與黃瓜對(duì)低溫脅迫的響應(yīng)。辣椒同樣對(duì)10 ℃以下的溫度敏感，高表達(dá)的辣椒在冷藏條件下通過(guò)參與活性氧（reactive oxygen species，ROS）清除介導(dǎo)的脅迫響應(yīng)而表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化能力，以改善低溫脅迫下的氧化還原狀態(tài)。Lee等研究發(fā)現(xiàn)ERF家族的調(diào)控和JA合成信號(hào)途徑可能與辣椒果實(shí)的冷害反應(yīng)有關(guān)。番茄過(guò)表達(dá)可通過(guò)上調(diào)抗氧化基因和的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)轉(zhuǎn)基因番茄的耐冷性，在低溫脅迫誘導(dǎo)下，在果實(shí)中表達(dá)量較高。

2.2 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控果蔬對(duì)高溫傷害的響應(yīng)

熱水處理是果蔬采后貯藏保鮮常用的物理方法，但是如果溫度控制不當(dāng)，果蔬硬度等品質(zhì)指標(biāo)在高溫下會(huì)受到嚴(yán)重影響。高溫處理會(huì)促進(jìn)獼猴桃果實(shí)的軟化，從而加速果實(shí)品質(zhì)劣變。高溫處理時(shí)，獼猴桃果實(shí)中的表達(dá)模式變化較大，其中、和的表達(dá)均與高溫脅迫有關(guān)；對(duì)茄子中33 個(gè)SmERFs轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)都受脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，在高溫處理下，、等基因表達(dá)持續(xù)上調(diào)，誘導(dǎo)茄子對(duì)高溫脅迫作出響應(yīng)。

2.3 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控果蔬對(duì)酶促褐變的響應(yīng)

褐變會(huì)影響果蔬在采后貯藏過(guò)程中的外觀和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，減少其抗氧化成分，并降低其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。酶促褐變是果蔬發(fā)生褐變的主要原因。在‘皇家嘎拉’蘋(píng)果中，在MYB10的激活下顯著上調(diào)表達(dá)，并通過(guò)激活ET生物合成相關(guān)關(guān)鍵基因和的表達(dá)來(lái)調(diào)控ET的生物合成，提高了多酚氧化酶的活力，從而促進(jìn)了蘋(píng)果果實(shí)的褐變。蓮藕在低溫、二氧化碳?xì)庹{(diào)包裝和真空條件下的表達(dá)均被抑制，與蓮藕的褐變進(jìn)程一致，且和的表達(dá)量存在顯著相關(guān)性，由此推測(cè)下調(diào)可抑制基因的表達(dá)，調(diào)控苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia-lyase，PAL）活力，從而參與對(duì)蓮藕褐變的調(diào)控。

十幾年來(lái)，我國(guó)電子商務(wù)的各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)生了巨大的變化，從形式和內(nèi)容的各個(gè)方面都更加豐富和完善，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用更加豐富和完善，對(duì)電子商務(wù)人才的需求愈來(lái)愈大，也對(duì)中職院校電子商務(wù)人才培養(yǎng)工作提出更高的要求。

2.4 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控果蔬對(duì)高CO2傷害的響應(yīng)

果蔬貯藏環(huán)境中CO含量過(guò)高會(huì)引發(fā)高CO傷害，使果蔬表面或果肉組織出現(xiàn)褐斑并脫水萎蔫。柿果實(shí)利用高CO進(jìn)行采后脫澀的同時(shí)也有可能導(dǎo)致果實(shí)過(guò)度軟化而造成損耗，Wu Wei等發(fā)現(xiàn)DkERF8和DkERF16可對(duì)下游編碼半纖維素降解相關(guān)酶的基因啟動(dòng)子起到轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用，推測(cè)ERFs可通過(guò)參與柿果實(shí)脫澀軟化過(guò)程的纖維素和半纖維素降解來(lái)響應(yīng)高CO處理；高CO處理獼猴桃時(shí)，和也會(huì)被誘導(dǎo)表達(dá)，以響應(yīng)脅迫。

當(dāng)采后果蔬受到生理性病害的脅迫時(shí)，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子可以積極響應(yīng)低溫、高溫、酶促褐變以及高CO傷害等脅迫，從而調(diào)控果蔬對(duì)生理性病害的抗性。在調(diào)控過(guò)程中，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子大多起到正調(diào)控作用，通過(guò)自身及誘導(dǎo)下游相關(guān)抗性基因如黃瓜CsERF29誘導(dǎo)組蛋白去乙酰化酶基因、辣椒ERF1誘導(dǎo)JA相關(guān)基因、、等表達(dá)上調(diào)，從而增強(qiáng)果蔬的抗性。而在某些果蔬中，AP2/ERF的上調(diào)可以抑制下游抗性基因的表達(dá)從而降低果蔬抗性，如香蕉上調(diào)表達(dá)后抑制JA生物合成相關(guān)基因的表達(dá)水平，降低香蕉的耐冷性；AP2/ERF的上調(diào)還可以激活致病相關(guān)基因的表達(dá)從而加劇病害，如枇杷EjERF39結(jié)合并激活木質(zhì)素生物合成基因，促進(jìn)了枇杷果實(shí)在低溫下的木質(zhì)化。當(dāng)這些AP2/ERF表達(dá)下調(diào)時(shí)，可以減少對(duì)抗性基因的抑制或者對(duì)致病相關(guān)基因的誘導(dǎo)表達(dá)，從而增強(qiáng)了果蔬的抗病性。

3 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子對(duì)果蔬采后侵染性病害的調(diào)控

除了生理性病害，果蔬面臨的采后病害更多的是在貯藏運(yùn)輸過(guò)程中由病原微生物引起的侵染性病害，根據(jù)病原微生物的種類(lèi)可將其分為真菌性病害和細(xì)菌性病害。目前，使用各類(lèi)化學(xué)殺菌劑是果蔬防治采后侵染性病害最主要的方法，但過(guò)度使用化學(xué)殺菌劑會(huì)出現(xiàn)環(huán)境污染、危害健康等問(wèn)題，因此利用生物方法對(duì)侵染性病害進(jìn)行綠色防治成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，如通過(guò)誘導(dǎo)農(nóng)作物體內(nèi)防御相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)抗病性等。AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子可以通過(guò)調(diào)控抗病相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)調(diào)控農(nóng)作物的抗病性，如大豆GmERF113可以提高大豆對(duì)疫霉菌侵染的抗性，水稻OsERF83可以正調(diào)控水稻對(duì)稻瘟病菌的抗病性。而果蔬作為人們?nèi)粘Ｉ钪凶钪匾霓r(nóng)產(chǎn)品之一，進(jìn)一步明確AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在果蔬采后受到侵染性病害脅迫時(shí)起到的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用具有重要意義。

3.1 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子對(duì)果蔬采后真菌性病害的調(diào)控

由真菌侵染導(dǎo)致的病害是水果采后腐爛的主要原因之一，例如，由葡萄座腔菌（）引起的蘋(píng)果輪紋病是我國(guó)蘋(píng)果生產(chǎn)中的重要病害。Wang Jiahui等發(fā)現(xiàn)侵染的蘋(píng)果果實(shí)中基因表達(dá)量明顯上升，過(guò)表達(dá)可提高蘋(píng)果愈傷組織中的SA含量并可誘導(dǎo)SA合成途徑與信號(hào)途徑中、、、等基因的表達(dá)，從而激活防御響應(yīng)，增強(qiáng)了抗病性，沉默則會(huì)降低其抗病性。此外，轉(zhuǎn)錄因子MdERF113也參與了對(duì)蘋(píng)果輪紋病侵染的防御響應(yīng)，其調(diào)控作用可能與MdERF11相似。中國(guó)野生毛葡萄‘丹鳳-2’中VqERF112、VqERF114和VqERF072可以積極響應(yīng)生物脅迫，這3 個(gè)轉(zhuǎn)錄因子可通過(guò)誘導(dǎo)下游響應(yīng)SA信號(hào)的抗病相關(guān)基因、、和響應(yīng)JA/ET信號(hào)的抗病相關(guān)基因、、、表達(dá)上調(diào)，以增強(qiáng)葡萄對(duì)灰霉病的抗性。

在馬鈴薯中，StERF94可響應(yīng)茄腐鐮刀菌的侵染，過(guò)表達(dá)可誘導(dǎo)編碼病程相關(guān)蛋白（pathogenesisrelated proteins，PRs）和抗氧化酶的相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)，促使相關(guān)抗性蛋白的表達(dá)及物質(zhì)的積累，并抑制真菌在細(xì)胞組織中的增殖，從而提高抗病性，而馬鈴薯StERF3對(duì)疫霉菌的抗性具有負(fù)調(diào)控作用。辣椒疫霉病是辣椒采后病害中最具破壞性的病害之一，辣椒中CaAP2/ERF064的轉(zhuǎn)錄受植物激素信號(hào)通路的協(xié)同調(diào)控，對(duì)辣椒致病相關(guān)基因的表達(dá)有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，/的沉默使辣椒防御相關(guān)基因、和表達(dá)下調(diào)，增加了辣椒對(duì)疫霉病的敏感性，而/過(guò)表達(dá)可誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)，從而增強(qiáng)辣椒的抗病性。

3.2 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子對(duì)果蔬采后細(xì)菌性病害的調(diào)控

水果中細(xì)菌性病害的發(fā)生大多數(shù)只存在于采前，如蘋(píng)果和梨果實(shí)梨火疫病、柑橘潰瘍病和黃龍病、芒果黑斑病、桃和李果實(shí)細(xì)菌性穿孔病、西瓜細(xì)菌性角斑病和細(xì)菌性果斑病等病害，目前對(duì)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控水果細(xì)菌性病害的研究主要集中于果樹(shù)植株病害，如桃ERFs在果樹(shù)細(xì)菌性穿孔病的防御中起正調(diào)節(jié)作用，蘋(píng)果中在擬南芥中過(guò)表達(dá)提高了擬南芥對(duì)白粉病的抗性，而對(duì)于AP2/ERF在果實(shí)采后貯藏過(guò)程中調(diào)控細(xì)菌性病害的研究還鮮有報(bào)道。

在蔬菜中，茄子青枯病是由茄科類(lèi)雷爾氏菌（）侵染引起的病害，侵染茄子后，24 個(gè)的表達(dá)水平發(fā)生變化，對(duì)其中顯著表達(dá)的8 個(gè)構(gòu)建沉默體系，發(fā)現(xiàn)SmERF66和SmERF88參與茄子對(duì)青枯病抗性的調(diào)控。木薯極易受到病原菌的侵染而發(fā)生細(xì)菌性枯萎病。當(dāng)病原菌侵染時(shí)，啟動(dòng)子區(qū)域均含有脅迫響應(yīng)元件的MeERF08、MeERF33、MeERF56等多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子均可作出響應(yīng)，可在強(qiáng)致病菌株中被誘導(dǎo)表達(dá)并在弱致病菌株中被抑制表達(dá)，從而對(duì)病害侵染起到轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用。

當(dāng)采后果蔬受到細(xì)菌或真菌微生物的侵染而發(fā)生病害時(shí)，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子可作為調(diào)控關(guān)鍵點(diǎn)在其中起到正調(diào)控或負(fù)調(diào)控作用，其大多數(shù)是通過(guò)上調(diào)或下調(diào)自身的轉(zhuǎn)錄水平來(lái)誘導(dǎo)下游相關(guān)抗病或致病基因的表達(dá)，通過(guò)介導(dǎo)植物激素信號(hào)通路、ROS清除或積累等相關(guān)抗病途徑參與對(duì)果蔬采后侵染性病害的響應(yīng)。目前對(duì)于AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在果蔬采后病害的調(diào)控作用已有一定的研究（表2），但對(duì)其如何發(fā)揮調(diào)控作用的機(jī)制未形成清晰的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，因此進(jìn)一步明確AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子對(duì)果蔬采后病害的調(diào)控機(jī)理、完善調(diào)控信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于后續(xù)研究其他果蔬中AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子具有重要的參考價(jià)值。

表2 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子對(duì)不同果蔬采后病害的調(diào)控作用Table 2 Regulatory effects of AP2/ERF transcription factors on postharvest diseases of different fruits and vegetables

4 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子對(duì)果蔬采后病害的調(diào)控機(jī)理

AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子作為脅迫信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中的樞紐，在果蔬受到采后病害脅迫時(shí)，可與靶基因啟動(dòng)子中GCC-box、DRE/CRT等順式作用元件相結(jié)合并調(diào)控其活性，對(duì)相關(guān)基因及蛋白的表達(dá)水平進(jìn)行調(diào)控，并參與抗病相關(guān)途徑的信號(hào)傳導(dǎo)，以調(diào)控果蔬的抗病性。大多數(shù)時(shí)候，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子并不是只介導(dǎo)單一的抗病信號(hào)通路，而是同時(shí)參與多個(gè)途徑的信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)調(diào)控果蔬的抗病能力。

4.1 參與植物激素信號(hào)途徑，誘導(dǎo)防御相關(guān)基因的表達(dá)

AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子是連接植物激素信號(hào)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，其主要是依賴(lài)于SA、ET、JA等植物激素信號(hào)途徑來(lái)對(duì)果蔬病害進(jìn)行調(diào)控。SA是介導(dǎo)植物防御的常見(jiàn)激素，SA信號(hào)途徑可激活植物系統(tǒng)獲得性抗性（systemic acquired resistance，SAR），并伴隨著ROS的積累，通過(guò)激活SA信號(hào)途徑中抗病相關(guān)的標(biāo)志基因，包括誘導(dǎo)一系列基因如、等的表達(dá)，從而參與對(duì)病害的調(diào)控。在ET介導(dǎo)的脅迫應(yīng)答信號(hào)傳導(dǎo)途徑中，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子作為ET響應(yīng)因子，在下游起著重要的調(diào)控作用。1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合成酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase，ACS）調(diào)控ET的生物合成，ET被各類(lèi)ET受體識(shí)別并與其結(jié)合后，抑制了與受體關(guān)聯(lián)的CTR1（constitutive triple response 1）激酶的活性，從而無(wú)法對(duì)EIN2（ethylene insensitive 2）的C端起到磷酸化作用。EIN2進(jìn)入細(xì)胞核后可以激活轉(zhuǎn)錄因子EIN3，EIN3可激活下游ERF1等轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，進(jìn)而對(duì)信號(hào)通路中其他ET應(yīng)答基因起到轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用。JA作為高等植物體內(nèi)的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，參與植物各項(xiàng)生理活動(dòng)，其生物合成和信號(hào)傳導(dǎo)與植物抗性密切相關(guān)。JA/ET介導(dǎo)的信號(hào)途徑可觸發(fā)誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性，并可激活、、等病程相關(guān)基因。

在辣椒轉(zhuǎn)錄因子CaDREB3的抗病調(diào)控過(guò)程中，CaDREB3可同時(shí)受到上游SA和JA/ET介導(dǎo)的信號(hào)途徑的調(diào)節(jié)，從而提高基因、、和的表達(dá)水平，增強(qiáng)抗病性。辣椒在外源SA、MeJA、乙烯利、脫落酸（abscisic acid，ABA）等植物激素的處理下均表達(dá)上調(diào)，構(gòu)建過(guò)表達(dá)煙草植株發(fā)現(xiàn)其脯氨酸含量和抗氧化酶活力提高，、等防御相關(guān)基因表達(dá)顯著上調(diào)，說(shuō)明辣椒中CaERF14能誘導(dǎo)宿主增強(qiáng)對(duì)各種脅迫的抗性。Zhu Ziguo等對(duì)中國(guó)野葡萄中3 種AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，VpERF1、VpERF2和VpERF3參與了ET和MeJA信號(hào)途徑，其過(guò)表達(dá)顯著提高了的表達(dá)水平，VpERF1和VpERF3還參與了SA信號(hào)途徑，誘導(dǎo)了的表達(dá)，在不同程度上參與低溫傷害等生理性病害脅迫響應(yīng)，VpERF1和VpERF2還能通過(guò)ABA信號(hào)整合多種脅迫應(yīng)答信號(hào)途徑，以調(diào)控防御相關(guān)基因的表達(dá)，提高葡萄對(duì)病害脅迫的抗性。

4.2 增強(qiáng)細(xì)胞壁的防御能力

在植物中，細(xì)胞壁是抵御逆境脅迫和病原菌侵染的一道物理屏障，也是信號(hào)傳遞過(guò)程中必不可少的一部分，在防御響應(yīng)中起著重要作用，而AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子主要通過(guò)介導(dǎo)木質(zhì)素生物合成途徑來(lái)參與細(xì)胞壁防御能力的調(diào)控。植物中ERF139可通過(guò)誘導(dǎo)、、等次生細(xì)胞壁合成相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)參與木質(zhì)素合成途徑，木質(zhì)素的積累及其與纖維素和半纖維素之間形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了物理屏障，從而增強(qiáng)了植物對(duì)脅迫的抗性。枇杷轉(zhuǎn)錄抑制因子EjAP2-1的表達(dá)與果實(shí)木質(zhì)化呈負(fù)相關(guān)，該轉(zhuǎn)錄因子與木質(zhì)素生物合成相關(guān)的EjMYB1和EjMYB2存在互作，并對(duì)木質(zhì)素合成相關(guān)基因啟動(dòng)子的表達(dá)具有抑制作用，通過(guò)抑制木質(zhì)素的生物合成來(lái)減弱枇杷果實(shí)在低溫下的木質(zhì)化現(xiàn)象。在信號(hào)傳遞方面，細(xì)胞壁中Ca濃度升高是ROS及超敏反應(yīng)發(fā)生所必需的信號(hào)。過(guò)表達(dá)可增強(qiáng)番茄的超敏反應(yīng)，提高相關(guān)防御基因的表達(dá)水平；其轉(zhuǎn)基因株系在病原菌侵染后，木質(zhì)素、胼胝質(zhì)和過(guò)氧化氫等抗性物質(zhì)的積累增加，基因表達(dá)上調(diào)，提高了細(xì)胞壁的防御能力，這也說(shuō)明SlERF01在SA、JA和ROS多個(gè)信號(hào)通路中起著不可或缺的作用。另外，細(xì)胞壁中存在一些抗性相關(guān)的酶類(lèi)，過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）等氧化還原酶類(lèi)可以促進(jìn)細(xì)胞壁組分形成屏障，阻止病原菌侵入；幾丁質(zhì)酶和-1,3-葡聚糖酶等水解酶類(lèi)可以通過(guò)對(duì)病原菌細(xì)胞壁的水解作用直接殺死病原菌；PAL、POD等防御相關(guān)酶活力在宿主受到病原菌侵染時(shí)也會(huì)發(fā)生變化，但是果蔬中AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)該作用來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞壁防御能力的相關(guān)研究還存在空缺。

4.3 通過(guò)磷酸化參與絲裂原活化蛋白激酶級(jí)聯(lián)信號(hào)通路

磷酸化對(duì)于ERF轉(zhuǎn)錄因子響應(yīng)生物脅迫也是一種重要的調(diào)控形式，防御相關(guān)基因所編碼的Pti4可被PTO激酶特異性地磷酸化，從而增強(qiáng)Pti4與下游靶基因的結(jié)合。當(dāng)病原菌激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）級(jí)聯(lián)信號(hào)通路后，會(huì)觸發(fā)SA、JA等激素信號(hào)途徑，通過(guò)ERF轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)水平的變化來(lái)介導(dǎo)防御相關(guān)基因的表達(dá)，激活防御相關(guān)酶的活力和誘導(dǎo)抗菌物質(zhì)的累積，進(jìn)而調(diào)控果蔬物理屏障和生化防御反應(yīng)以響應(yīng)病害侵染。

4.4 形成蛋白復(fù)合體

AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子還常與其他轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)相互作用形成蛋白復(fù)合體，對(duì)下游靶基因起到協(xié)同或拮抗的調(diào)控作用。如圖1所示，柿果實(shí)采后脫澀的過(guò)程中DkERF8和DkERF16可通過(guò)與DkNAC9蛋白相互作用而形成復(fù)合體，對(duì)下游基因啟動(dòng)子的調(diào)控起到協(xié)同增效作用，表明ERF可通過(guò)與NAC轉(zhuǎn)錄因子的互作參與柿果實(shí)對(duì)高CO處理的響應(yīng)。

圖1 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子對(duì)果蔬采后病害的主要調(diào)控機(jī)制Fig. 1 Major regulatory mechanisms of AP2/ERF transcription factors on postharvest diseases of fruits and vegetables

5 結(jié) 語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在果蔬響應(yīng)采后生理性病害和侵染性病害的過(guò)程中起著重要的調(diào)控作用，該家族轉(zhuǎn)錄因子主要依賴(lài)于植物激素等信號(hào)途徑來(lái)誘導(dǎo)或抑制下游防御相關(guān)基因的表達(dá)，并伴隨著抗氧化防御系統(tǒng)的激活、PRs蛋白的積累、細(xì)胞壁防御能力增強(qiáng)以及磷酸化作用等抗病途徑的變化，從而調(diào)控果蔬對(duì)低溫傷害、酶促褐變、真菌及細(xì)菌侵染性病害等采后病害的抗性。目前對(duì)于AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)控抗病性方面的研究較多的是水稻、煙草、擬南芥等植物，在果蔬中的研究集中于生長(zhǎng)發(fā)育、成熟衰老方面，對(duì)于AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控果蔬采后病害的作用及機(jī)理需要進(jìn)一步深入探究。已有研究發(fā)現(xiàn)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)控果蔬采后病害中大多起積極作用，對(duì)于加劇果蔬采后病害的轉(zhuǎn)錄因子所參與的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍需進(jìn)一步完善。另外，隨著分子生物學(xué)和高通量測(cè)序等技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)基因工程選育抗性品種已成為部分農(nóng)作物防治病害的重要手段，而對(duì)于在調(diào)控抗病性方面起著重要作用的轉(zhuǎn)錄因子其在基因工程育種方面的研究卻存在較大的空缺。

今后可以在現(xiàn)有研究方法的基礎(chǔ)上，利用分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)更多其他品種果蔬中的AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子及其在采后病害調(diào)控中的功能進(jìn)行研究，并進(jìn)一步明確AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控果蔬采后病害所參與的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，重點(diǎn)關(guān)注AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子對(duì)于生理性病害和侵染性病害調(diào)控機(jī)制的異同、在聯(lián)合多個(gè)信號(hào)途徑進(jìn)行調(diào)控過(guò)程中的作用及機(jī)制以及AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子與其他家族轉(zhuǎn)錄因子共同調(diào)控時(shí)所參與的抗病信號(hào)途徑及可能機(jī)制?？赏ㄟ^(guò)基因過(guò)表達(dá)及沉默技術(shù)，從多角度考慮AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在響應(yīng)果蔬采后病害過(guò)程中所起到的作用。期望能通過(guò)構(gòu)建與完善AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子在果蔬采后病害調(diào)控中的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)模型，明確AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控機(jī)制，以提高果蔬采后貯藏品質(zhì)，并為通過(guò)基因工程育種及其他現(xiàn)代生物技術(shù)選育抗性果蔬提供理論參考。