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乙烯是重要的植物激素,它参与调控植物生长与发育的诸多方面,包括种子萌发、根毛发育、幼苗生长、两性分化、植株形态与果实成熟,以及植物对生物胁迫和非生物胁迫的反应。乙烯信号是通过乙烯受体来感受的,拟南芥有五个乙烯受体,分为Ⅰ类和Ⅱ类。Ⅰ类乙烯受体ETR1的研究较为详尽,而Ⅱ类受体的研究还存在不少空白。有报道认为ETR1的直接下游组分是CTR1,但近年来很多证据表明,还存在不依赖于CTR1的乙烯信号组分。为了更深入地探讨乙烯的信号通路,本研究运用酵母双杂交方法,筛选与拟南芥Ⅱ类乙烯受体ETR2的互作蛋白,并对其功能进行了初步研究。
采用CytoTrap酵母双杂交系统筛选到与ETR2互作的蛋白,命名为ERIP1(Ethylene Recepter-interacting protein)。通过序列比对,获得了与ERIP1同源性较高的两个蛋白ERIP2和ERIP3,并证明了ERIP2和ERIP3也能与ETR2互作。在酵母系统中,验证了ERIP与乙烯相关蛋白的互作关系,发现ERIP1、2和3不仅与Ⅱ类受体ETR2和EIN4互作还与EIN2 C端互作,但不与CTR1互作,上述蛋白间的互作通过GST-pull down实验获得进一步验证。因此,ERIP介导了不依赖于CTR1的乙烯信号通路。
对ERIP的表达特性进行分析,发现3个ERIP基因的表达均受生长素IAA诱导,ERIP2和ERIP3还受乙烯诱导,而ERIP1受乙烯抑制。组织表达特异性分析表明,3个基因的表达特点不尽相同。ERIP1在根、茎、叶、花、荚中均有表达,其中在根和茎中的表达较高；ERIP2主要在根和荚中表达,在叶中仅有较弱表达；ERIP3在荚中表达最高。融合GFP的亚细胞定位显示,3个ERIP蛋白定位于细胞质与细胞核。
我们对ERIP1、2和3的功能进行了研究,分析了转基因植株的表型。ERIP过表达植株降低了对乙烯的敏感性,子叶及莲座大于对照,而RNAi植株则表现出对乙烯过敏感。遗传学分析显示,3个ERIP基因中任何1个过表达均可部分恢复乙烯受体突变体etr2-3ein4-4对乙烯的过敏感及子叶和莲座小的表型,而乙烯三重反应实验表明,etr2-2乙烯敏感性的降低部分依赖ERIP3的功能。我们的研究证明ERIP与Ⅱ类乙烯受体ETR2和EIN4互作,是位于受体下游的新的乙烯信号通路组分。下游基因分析表明,ERIP调控乙烯合成相关基因ACS2和ACS7。