【文摘】乙烯在许多切花衰老过程中起着重要的调节作用,不同的植物乙烯信号转导组分... 通过调节乙烯信号转导基因表达能够调控花对乙烯的敏感性,深入研究乙烯信号转导机制...
园 艺 学 报 2014，41（9） ：1895–1912 Acta Horticulturae Sinica http: // 植物乙烯信号转导研究进展 牟望舒，应铁进* （浙江大学生物系统工程与食品科学学院，馥莉食品研究院，浙江省农产品加工技术研究重点实验室，浙江省食品 加工技术与装备工程中心，杭州 310058） 摘 要：结合最新研究进展，综述了植物乙烯信号转导途径中的各级元件，其中包括受体的组成结 构和功能，CTR1 的负调控模式，MAPK 级联是否参与乙烯信号转导，EIN2 向细胞核传递信息的方式， EIN3/EILs、ERF 的作用机制及调控机制等，并对今后有待解决的问题及研究方向进行展望。关键词：乙烯；信号转导；各级元件；调控机制 中图分类号：Q 946.885；S 601 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2014）09-1895-18 Study Progress on Ethylene Signal Transduction MOU Wang-shu and YING Tie-jin* （College of Biosystems Engineering and Food Science，Fuli Institute of Food Science，Zhejiang Key Laboratory for Agro-food Processing，Zhejiang R &
D Center for Food Technology and Equipment，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China） Abstract：This review summarizes major recent discoveries in key components of ethylene signaling pathway which have substantially expanded our view of regulatory networks of the ethylene action. The structure and function of the receptors， the negative regulator CTR1， the controversy on the involvement of MAPK cascade in the ethylene signaling，the mechanisms of EIN2 nuclear translocation，the stability control of EIN3/EILs as well as some other major advances about ethylene signaling made in the last few years are covered. Finally，several unsolved questions are raised for future studies that will help to build a more complete model of ethylene signal transduction. Key words：ethylene；signal transduction；related components；regulatory mechanism 乙烯生物合成途径首先是由甲硫氨酸（Methionine，Met）合成 S–腺苷甲硫氨酸（S-Adenosyl methionine，SAM） ，SAM 在 ACC（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid）合成酶（ACC synthase， ACS）的作用下合成 ACC，最后 ACC 在 ACC 氧化酶（ACC oxidase，ACO）作用下生成乙烯（Yang &
Hoffman，1984） 。乙烯受体作为负调控元件对乙烯信号进行感知，抑制下游的 CONSTITUTIVE TRIPLE RESPONSE1（CTR1） ，激活细胞质中正调控因子 ETHYLENE INSENSITIVE2（EIN2） ，进而 将信号传递给细胞核内的 ETHYLENE INSENSITIVE3/EIN3-LIKEs （ EIN3/EILs ） ，促进转录因子 ETHYLENE RESPONSE FACTOR（ERF）的表达，最终诱导一系列与乙烯反应相关基因的转录翻译 （殷学仁 等，2009） 。本文中以传统的乙烯信号线性模型为主线，结合近几年新的研究发现，全面 收稿日期：2014–03–01；修回日期：2014–07–25 基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2013CB127101） * 通信作者 Author for correspondence（E-mail：tjying@zju.edu.cn） 1896 园 艺 学 报 41 卷 详细地介绍乙烯信号转导的途径及各组分的功能， 其中包括受体各部分结构及在乙烯响应中的作用， 关于 MITOGEN-ACTIVATED PROTEIN KINASE（MAPK）级联反应的争议，EIN2 信号传递机制， EIN3/EILs 的调控方式及 ERFs 的功能等。 1 1.1 乙烯受体的结构和功能 乙烯受体的种类 在拟南芥中，乙烯的 5 个受体是通过功能缺失性突变体分离得来，并确定它们对乙烯的信号转 导起负调控作用（Hua &
Meyerowitz，1998） 。根据序列的不同可以将它们分为两个亚族：亚族 1 包 括 ETR1 和 ERS1，含有保守的组氨酸序列，其中 ETR1 只具有组氨酸激酶活性，而 ERS1 具有双重 功能， 既具有组氨酸激酶活性还具有丝氨酸/苏氨酸 （Ser/Thr） 激酶活性 （Moussatche &
Klee， 2004） ； 亚族 2 包括 ETR2、EIN4 和 ERS2，不含保守的组氨酸残基，具有 Ser/Thr 激酶活性。此外，亚族 2 受体在氨基端（N 端）比亚族 1 受体多一个疏水跨膜片段，这个片段的功能是分泌路径的靶标序列， 作为膜定位的信号肽（Qu &
Schaller，2004） 。然而这个片段结构也会使亚族 2 受体与 EIN2 的距离 增大，使其与 EIN2 的结合能力弱于亚族 1（Bisson &
Groth，2010） 。ETR1、ETR2 和 EIN4 的羧基 端（C 端）还有一个反应调控域，而 ERS1、ERS2 则缺乏这个结构（魏绍冲 等，2004） 。乙烯受体 大部分定位在内质网上，而小部分位于高尔基体中（Dong et al.，2008） 。Chen 等（2002）推测这样 的定位分布可能有助于高效利用能量，并更好地满足乙烯在水溶性和脂溶性两种环境中扩散。
1.2 1.2.1 乙烯受体的结构和功能 ETR1 在乙烯受体家族中最先被确定的就是 ETR1。ETR1 的结构与细菌的双组分调节系统极为相似， 是由 N 端的乙烯结合域（ethylene binding domain，EBD）和 C 端的组氨酸激酶域、反应调控域组成 （Schaller et al.， 1995） 。
因为 ETR1 的组氨酸激酶与反应调控域在同一个蛋白质上， 所以构成了 “杂 交” 的结构。
N 端的 128 个氨基酸是由 3 个跨膜疏水片段组成， 构成 α 跨膜螺旋 （Schaller et al.， 1995； Voet-van-Vormizeele &
Groth；2008） 。其中，乙烯结合口袋（ethylene binding pocket）是在前两个跨 膜螺旋内形成的，结合位点在膜上氨基端的第 165 个残基处（Schaller et al.，1995） 。相比前两个跨 膜域，第 3 个疏水域在乙烯的结合方面发挥的作用较小，但是它可能在促进乙烯结合或是乙烯结合 口袋的形成方面发挥一定作用（Wang et al.，2006a） 。乙烯与受体结合需有过渡金属铜离子参与，受 体与铜离子结合位点在乙烯结合域内 （Rodriguez et al.， 1999） ， 且需要受体蛋白上的半胱氨酸 （Cys） 、 组氨酸（His）和甲硫氨酸（Met）残基参与（Martin，1991） ，其中在第二个跨膜片段上的 Cys65、 His69 是结合乙烯所必需的（Schaller &
Bleecker，1995；Rodriguez et al.，1999） 。例如，突变体 etr1-1 就是将 Cys65 转变为 Tyr，阻碍了受体与铜离子的结合，使受体蛋白丧失结合乙烯的能力（Schaller et al.，1995；Schaller &
Bleecker，1995；Rodriguez et al.，1999） ，且证实 ert1-1 抑制乙烯响应是完全 不依赖其它受体（Liu &
Wen，2012） 。业已知道 Ag+会抑制乙烯信号转导，而最近的研究发现在 etr1 受体突变体中如果用各种受体基因进行互补， 只有 ETR1 可以恢复突变体对 Ag+的敏感性， 说明 ETR1 可能是因为自身既具有保守的组氨酸激酶活性又具有反应调控域上保守的天门冬氨酸（Asp）残基 这一特殊性，才能在调节银离子的影响方面起到关键作用（McDaniel &
Binder，2012） 。
ETR1 氨基端的功能：ETR1 N 端上的两个保守的半胱氨酸残基（Cys4，Cys6）能够形成由二硫 键连接的同源二聚体，每一个二聚体均含有一个乙烯结合位点（Schaller et al.，1995） 。如果 ETR1 发生获得功能性突变，那么受体蛋白就会被锁定在活化的二聚体状态。在 N 端还含有一个 GAF 域， 9期 牟望舒等：植物乙烯信号转导研究进展 1897 是一种普遍的信号模体，用来连接乙烯结合域和组氨酸激酶域。GAF 域能特异性地结合 cGMP，激 活磷酸二酯酶， 腺苷酸环化酶以及大肠杆菌蛋白 FhlA， 可以促进环核苷酸的水解， 并且参与光调节， 然而早期对 GAF 域在 ETR1 上的具体功能还不是很明确（Aravind &
Ponting，1997） 。但是近来也 有研究提出 GAF 域可能对乙烯的信号转导起到一定的调控作用。Xie 等（2006）发现 ETR1 的 N 端 在含有亚族 1 受体的情况下可以单独转导信号， 且受 C 端的影响较小。
因此， 推测 ETR1 N 端上 GAF 域可能与其它受体形成异源二聚体，通过受体间的互作来进行乙烯信号调节（Qu &
Schaller，2004； Xie et al.，2006；Gao et al.，2008；Grefen et al.，2008；Chen et al.，2010；Liu &
Wen，2012） 。
ETR1 羧基端的功能：ETR1 C 端包含一个组氨酸激酶域，其结构包括自动磷酸化位点（His353） 以及由两个保守甘氨酸残基构成的催化域（G1 和 G2 盒） ，其中 ETR1 是通过 His353 和反应调控域 （D659）来激活双组分调节系统，G2 盒含有与 ATP 结合的保守序列（Gamble et al.，2002；Cho &
Yoo， 2007） 。
如果在这些保守的残基上任意发生突变都会导致自动磷酸化功能的丧失 （Gamble et al.， 1998；Hall et al.，2012） 。在外界环境的刺激下，保守的组氨酸残基会发生自动磷酸化，将磷酸根转 移到反应调控域上的 Asp 残基上，从而调控下游的信号元件（Gamble et al.，1998） 。且 ETR1 及亚 。
族 2 受体的自动磷酸化作用均需要 Mn2+（Gamble et al.，1998；Voet-van-Vormizeele &
Groth，2008） Gamble 等（1998）发现受体的磷酸化活性还会受到环境 pH 的影响，磷酸组氨酸只有在中性的条件 下才稳定，但磷酸丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸需要在酸性环境中才稳定。虽然有许多研究已证实 ETR1 的组氨酸激酶域在信号转导中并不是必需的 （Gamble et al.， 2002； Binder et al.， 2004； Qu &
Schaller， 2004；Xie et al.，2006） ，但是组氨酸激酶的活性可能在去除乙烯后的生长速率恢复方面有着重要作 用（Binder et al.，2004） ，且组氨酸激酶活性的缺失会抑制植株的生长（Cho &
Yoo，2007） 。同时， 组氨酸激酶域也是受体与下游 CTR1 发生互作的位点（Clark et al.，1998） 。例如曾有报道称亚族 1 受体的 C 端与 CTR1 的 N 端之间的互作明显强于亚族 2 受体， 这正是组氨酸激酶域起的作用 （Clark et al.， 1998； Qu et al.， 2007） ， 并且受体—EIN2 复合体的形成主要也是依赖这一结构 （Bisson &
Groth， 2011） 。Hall 等（2012）最新提出乙烯能够促进受体组氨酸激酶活性，且磷酸化作用对乙烯信号的调 控可能存在两种机制：第 1 种是 ETR1 通过多步磷酸化作用来传送信号，并且下游的磷酸转移蛋白 （APHs）和应答调控因子（ARRs）也会参与，而受体与 APH 和 ARR 之间的互作可能需要依靠这 种磷酸化作用；第 2 种可能是 ETR1 的磷酸化作用会影响信号路径中的关键组分，能够引发蛋白质 构型的改变，调节蛋白间的互作。当然，其它信号元件，例如 EIN2 或者是 RTE1 可能也会与 ETR1 的组氨酸激酶域发生互作（Bisson et al.，2009） 。
ETR1 的羧基端还具有反应调控域，也称为信号接收域，所含的 Asp 会接受由 His 磷酸化后解 离下来的一个磷酸根。
如果 Asp 发生突变， 并不会影响组氨酸残基的自动磷酸化能力 （Gamble et al.， 1998） 。ETR1 的信号接收域也会形成二聚体，且二聚化作用是由受体的 C 端调控，它会以 5 个 β 链 为核心形成扩展的 β 折叠的二聚体形式，在保守的 Asp659 残基附近形成一个 γ-loop，这个结构可以 显著提高 ETR1 与 CTR1 的互作强度（Müller-Dieckmann et al.，1999） 。同时研究还发现，虽然所有 的受体均参与乙烯诱导产生的下胚轴侧弯，但是 ETR1 在这一过程中是必不可少的，最主要的原因 就是 ETR1 上的 γ-loop 在与下游信号分子发生互作中发挥重要的作用 （Berg &
Peacock， 1992； Binder et al.，2006） 。试验还发现 ETR1、ETR2 和 EIN4 在去除乙烯后的快速恢复生长上显得尤为关键，而 ERS1、ERS2 起到的作用相对较小，这个现象也说明了信号接受域在生长恢复方面具有一定的功能 （Kim et al.，2011） 。还有研究发现缺失接收域的受体在激活 CTR1 的能力上低于野生型，再次说明 信号接收域在乙烯信号转导方面具有特定的功能（Qu &
Schaller，2004） 。
1.2.2 ERS1 ERS1 最早在酵母中通过与 ETR1 交叉杂交分离得到（Hua et al.，1995） 。ERS1 的结构与 ETR1 1898 园 艺 学 报 41 卷 的相似度最高，且 N 端也有 Cys4、Cys6 保守残基形成二聚体结构（Hall et al.，2000） 。由于 ERS1 在 C 端缺少信号接收域， 因此与下游负调控因子 CTR1 的结合能力比 ETR1 略低 （Hall et al.， 2000） 。
另外 ERS1 的表达受乙烯诱导，而 ETR1 则不受。有报道称 ERS1 表达量的增加能够提高组织对乙 烯的敏感性（Sato-Nara et al.，1999） 。Contreras-Vergara 等（2012）在杧果中得到 ERS1 的同源基因 Mi-ERS1，其表达量会随着果实的成熟而上升，并在乙烯跃变期达到最高值。这些现象虽然与乙烯 负调控模型矛盾，但可能是由于乙烯与受体结合后需要一定的时间来释放乙烯，因此会促进组织生 成更多的受体来结合乙烯（O’Malley et al.，2005） ，同时不断合成新的受体会激活 CTR1，在乙烯水 平下降时会适当地减弱乙烯反应（Hall et al.，2000） 。最近发现 ERS1 具有双重的生物特性，不仅能 像其它受体一样抑制乙烯信号，而且能够在依赖 ETR1 的条件下促进乙烯反应，因为 ERS1 需要与 其它受体共同协作才能负调控乙烯信号，它与 ETR1 结合形成异源复合体后会在一定程度上降低 ETR1 的活性， 如果过量表达 ERS1 则会对 ETR1 功能产生抑制， 从而增强乙烯反应 （Liu et al.， 2010） 。
1.2.3 ETR2 在拟南芥中，ETR2 受体会在泛素–26S 蛋白酶体的作用下发生由配体诱导的降解反应。在外 源乙烯的刺激下它的表达量在初期会有明显上升，但是当乙烯浓度高于 1 μL · L-1 时，ETR2 的 RNA 水平不再有显著变化， 且蛋白水平反而明显下降， 说明乙烯可能会对 ETR2 进行转录后调节 （Chen et al.，2007） 。这可能是由于过多的乙烯与 ETR2 结合就会使其构型发生改变，泛素化位点暴露，导致 其降解。当然，如果不存在这种配体诱导的受体降解，就会使得受体在植物体内堆积，并牢牢结合 乙烯，从而使植株不再感受乙烯的浓度变化，因此将配体—受体的复合体降解能够产生新的受体来 代替旧的，这样就可以激活 CTR1 的活性，从而使植株再次对乙烯敏感（Chen et al.，2007） 。
1.2.4 EIN4 和 ERS2 以 ETR2 序列为探针， Hua 等 （1998） 在拟南芥中分离出两个 ETR2 同源基因——EIN4 和 ERS2。
这两者的序列与 ETR2 最为接近， 虽然在功能上有差异， 但相互之间存在功能冗余 （Hua et al.， 1998） 。
在拟南芥中 EIN4 在乙烯的 5 个受体中表达丰度最低（O’Malley et al.，2005） ，主要是在胚胎，黄化 幼苗、叶、根以及花序中表达，而 ERS2 主要在黄化幼苗、叶、根中表达，而且 ERS2 的表达主要 集中在隔膜的表皮层，其它编码受体蛋白基因不会在这个部位表达（Hua et al.，1998） 。
1.3 乙烯受体突变体 乙烯对黑暗中生长的黄化幼苗会产生所谓的“三重反应” ，根和上胚轴的伸长受到抑制，上胚 轴横向增粗和横向生长（Guzman &
Ecker，1990） 。利用这一现象，可以对突变体进行乙烯合成、信 号感受及响应等分析。ETR1 的突变体分为两类。一类是乙烯不敏感突变，有 etr1-1、etr1-3 和 ert1-4 等，例如突变体 etr1-1 和 etr1-4 是在第 2 个跨膜域发生突变，导致结合乙烯的能力完全丧失，etr1-3 突变是发生在第 1 个跨膜域中，虽然乙烯结合能力还存在，但是显著下降（Hall et al.，1999） 。在这 些对乙烯不敏感的突变体中发现，ETR1 受体在转录后水平上有一个较大的提高，例如在 etr1-1、 etr1-3 和 etr1-4 中的 ETR1 蛋白含量几乎是野生型的 2 ~ 3 倍，说明乙烯不敏感突变体会诱导受体的 数量增加 （Zhao et al.， 2002） 。
另一类是功能缺失性突变， 表现出连续的乙烯反应， 像 etr1-5、 etr1-6、 etr1-7 和 etr1-8 等均是 ETR1 的缺失型突变体（Hua et al.，1998） 。例如 etr1-7 是在终止密码子 Trp74 上发生突变造成 ETR1 的功能缺失（Hua et al.，1998） 。研究发现，5 个受体中只有 ETR1 发生单重 缺失才会增强乙烯反应，而其它受体由于功能冗余使得单突变表型并不明显，这也反映了 ETR1 具 有其独特的功能（Cancel &
Larsen，2002） 。此外，Wang 等（2003）通过构建由 ETR1 启动子驱动 5 个受体 cDNA 表达的载体，发现 ETR1 启动子能够诱导所有受体的转录，这也意味着 ETR1 在受体 家族中可能扮演了主导角色。 9期 牟望舒等：植物乙烯信号转导研究进展 1899 受体的双重或者多重的缺失性突变均会表现出组成型的乙烯反应（ Hua et al. ，1998 ） 。其中 ers1/etr1 这组双重突变体的组成型乙烯反应表现最明显，说明亚族 1 的这对受体所含的保守组氨酸 序列在信号转导中有着独特的作用（Hall et al.，2012） 。当然，这也说明了在亚族 1 受体缺失的情况 下，亚族 2 的受体能够在黄化幼苗的胚轴和根处进行乙烯的信号转导。同样，etr2/ein4/ers2 三重突 变体也能表现出相似的乙烯反应，说明在没有亚族 2 受体的情况下，亚族 1 受体也能够进行乙烯调 控的信号转导，证明了两个亚族的受体之间存在功能冗余（Hall &
Bleecker，2003） 。
1.4 1.4.1 对乙烯受体的调控 RAN1 的铜离子转运功能 乙烯受体只有在铜离子的辅助下才能与乙烯结合（Schaller &
Bleecker，1995） 。N 端 Cys65 残基不 （Rodriguez et al.， 1999） 。
分离得到 RAN1 （response 仅能与乙烯结合， 且与 His69 均是铜离子的结合位点 to antagonist 1）基因，其编码的蛋白位于高尔基体上，与铜转运 P 型 ATP 酶非常相似，作用于乙烯 受体的上游，具有铜转运功能，其结构具有金属结合序列、磷酸激酶域、信号转导域、磷酸化作用域 和 ATP 结合域（Hirayama et al.，1999） 。如果 ETR1 在缺失 Ccc2（酵母中 RAN1 的同系物）的酵母细 胞中表达， 则会丧失结合乙烯的能力， 但如果加入外源铜离子则会恢复这种表型 （Binder et al.， 2010） 。
关于高尔基体上的 RAN1 如何使 ER 上的受体获得铜离子，目前有两种假设，一种是可能存在铜离子 的分子伴侣将其进一步转运到受体上，另一种是推测位于高尔基体上的受体接受铜离子后再转运给 ER 上的受体（Ju &
Chang，2012） 。有研究发现 RAN1 不仅具有转运铜离子功能，而且还能维持植物 体铜离子平衡，防止植物细胞因铜离子累积过多中毒（Hirayama &
Alonso，2000） 。但是如果在拟南 芥中过表达 RAN1 就会改变原分生组织有丝分裂的进程以及对生长素的敏感性（Wang et al.，2006b） 。
1.4.2 RTE1 对 ETR1 的调控 RTE1（REVERSION-TO-ETHYLENE SENSITIVITY1）是乙烯反应的负调控因子，具有较高的 保守性， 位于 ETR1 的上游， 只能特异性地调控 ETR1 受体， 不参与调节其它受体 （Zhou et al.， 2007； 。试验证明 RTE1 与 ETR1 作用在同一路径，且 RTE1 对乙 Rivarola et al.，2009；Kim et al.，2011） 烯的抑制作用必须依赖 ETR1， 因为 ETR1 氨基端的 3 个跨膜区和 GAF 域对激活 RTE1 非常重要 （Zhou et al.，2007） ，而 RTE1 正是通过与 ETR1 直接互作来改变乙烯结合域的构型从而抑制乙烯反应，并 且这种互作不需要其它的植物蛋白参与，遗传分析表明 RTE1 与 ETR1 极有可能是共同进化得到的 （Resnick et al.，2008；Chen et al.，2010） 。乙烯虽然能够诱导 RTE1 的表达，但是如果 RTE1 过表 达就会降低乙烯的敏感性。
试验也证实了 RTE1 对于 ETR1 N 端的信号传递是必需的， 且不依赖 CTR1 途径，这也证明了过表达 RTE1 对 CTR1 无影响（Qiu et al.，2012） 。虽然 RAN1 与 RTE1 均能正调 控 ETR1，但是 RTE1 的作用与 RAN1 毫不相干，彼此不存在功能冗余（Resnick et al.，2008） 。在番 茄中发现与拟南芥 RTE1 有较高同源性的两个基因（Barry &
Giovannoni，2006） ，分别为 SlGR 和 SlGRL1，但这两个基因在乙烯信号转导模式上有着显著差别（Ma et al.，2012） 。 2 2.1 CTR1 及 MAPK 级联反应 CTR1 的结构 位于乙烯受体下游的是 CTR1，其 C 端与哺乳动物的 Raf 激酶家族中的有丝分裂活化蛋白激酶 激酶激酶（Mitogen-activated protein kinase kinase kinase，MAPKKK）非常相似，具有 Ser/Thr 激酶 活性，且在 Mg2+和 Mn2+的条件下才具有催化活性，而 N 端能够与 ETR1 和 ERS1 的组氨酸激酶域 1900 园 艺 学 报 41 卷 发生互作（Kieber，1997；Clark et al.，1998；Huang et al.，2003） 。CTR1 自身不具有跨膜结构及脂 修饰位点， 但它与受体的互作形成了稳定的乙烯受体信号复合体， 从而也定位在内质网膜上 （Gao et al.，2003） 。同时，大多数的单受体突变对 CTR1 水平影响非常小，而双重或者是三重受体突变会对 CTR1 的水平有较大的影响，这说明乙烯受体是共同来调控 CTR1 的（Novikova et al.，2000） 。如果 在 CTR1 的 N 端保守序列里发生单个氨基酸的取代，构建为 ctr1-8 突变体，虽然激酶活性没有受到 影响，但是会阻断 CTR1 与 ETR1 之间的互作，表现出组成型三重反应，这说明两者之间的互作对 CTR1 的负调控功能是必需的（Huang et al.，2003；Zhong et al.，2008） ，并且在拟南芥中的 CTR1 能够促进乙烯受体之间的交互作用，它可以通过背靠背的二聚体形式互作，从而将附近的受体激活 （Mayerhofer et al.，2012） 。但是 CTR1 相比于 Raf，还缺少锌指结构和结合 Ras 蛋白的结构域，说 明 CRT1 与 MAPKKK 可能在功能上还存在着一定的不同（Kieber，1997；Ouaked et al.，2003） 。曾 经有研究报道， Raf-1 激酶上的磷脂酸 （PA） 可以诱导 Raf-1 从细胞质向细胞膜转移， 从而激活 MAPK 。并且 PA 作为一种重要的脂质信号分子，能够与拟南芥中的 CTR1 级联反应（Ghosh et al.，2003） 的激酶域结合并抑制其活性， 同时也会阻断 ETR1 与 CTR1 之间的互作， 因此推测 PA 在 CTR1 从受 体上分离下来并失活这一过程中起到了重要的作用（Testerink et al.，2007） 。
2.2 关于 MAPK 级联反应在乙烯信号转导方面的争议 Raf 激酶可以通过磷酸化作用激活有丝分裂活化蛋白激酶激酶（Mitogen-activated protein kinase kinase，MAPKK） ，并进一步激活有丝分裂活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK） ， 参与 MAPK 级联反应（Kieber，1997；Wurgler-Murphy &
Saito，1997） 。生物体经常通过 MAPK 级 联反应来调控细胞对外界信号作出应答。Kieber（1997）首先提出乙烯的信号可能是通过蛋白质激 酶级联反应进行转导的。曾有试验发现外源乙烯能够增强类似 MAPK 激酶的髓鞘碱性蛋白（MBP） 的磷酸化作用，暗示 MAPK 级联反应可能参与了乙烯的信号转导（Novikova et al.，2000） 。直到在 苜蓿和拟南芥中发现 ACC 能够激活 MMK2、SIMK（苜蓿中的两个 MAPKs）和 MPK6（拟南芥中 的 MAPK）及其上游的 SIMKK（MAPKK） ，才直接证明了 MAPK 级联参与了乙烯的信号转导，且 。基于这 这个激活过程需要 CTR1 和乙烯受体的存在，不依赖 EIN2 和 EIN3（Ouaked et al.，2003） 一结论人们建立了乙烯信号从 CTR1（MAPKKK）到 SIMKK 到 SIMK/MMK3/MPK6 的线性模型， 且 CTR1（MAPKKK）负调控下游的 SIMKK（Kieber，1997；Ouaked et al.，2003） 。近来有研究认 为乙烯能够抑制 CTR1 的活性， 从而激活 MKK9-MPK3/6 级联， 可绕过 EIN2 直接作用 EIN3， 使 EIN3 从而促进乙烯的信号转导 （详见图 1。
Colcombet &
Hirt， 上的 Thr174 位点发生磷酸化而变得更为稳定， 2008；Yoo et al.，2008） 。ACC 处理会促进 MKK9 向细胞核转移，进而去激活 MPK6 和 MPK3，使 得下游的转录因子 EIN3 发生磷酸化（Chao et al.，1997；Solano et al.，1998） 。而 CTR1 作为一个非 传统的 MAPKKK，会抑制下游 MKK9-MPK3/MPK6 级联的活性，并同时通过其它的 MAPK 途径使 。当然，在 ctr1 突变体中乙烯仍 EIN3 上的 Thr592 发生磷酸化，降解 EIN3（图 1。Yoo et al.，2008） 能够诱导 EIN3 的积累，表明其它不依赖 CTR1 的信号通路能够被乙烯激活（Iqbal et al.，2013） 。
也有学者提出了相反的观点， 认为 MKK9-MPK3/MPK6 级联是参与了乙烯的生物合成而非信号 转导过程（Ecker，2004；Guo &
Ecker，2004；Liu &
Zhang，2004；Joo et al.，2008；Xu et al.，2008； Bethke et al.，2009） 。因为研究发现，拟南芥 MPK6 可以通过磷酸化作用调控 ACS2/6 的稳定性，诱 导 ACS 的表达，提高乙烯的生物合成量，并在烟草中发现 NtSIPK（AtMPK6 的同源物）也会诱导 乙烯的合成（Kim et al.，2003；Ouaked et al.，2003；Liu &
Zhang，2004） 。MPK3 和 MPK6 均能通 过磷酸化作用在 ACS2/6 酶的 C 端引入负电荷增强其稳定性，而未被磷酸化的 ACS2/6 会迅速被泛 素–26S 蛋白酶体途径降解（Joo et al.，2008；Han et al.，2010） ，并且发现 MPK3 在 MKK4/MKK5 9期 牟望舒等：植物乙烯信号转导研究进展 1901 的下游（Han et al.，2010） 。当然也并不是所有的 ACS 酶都受到 MPK3/6 的调控，例如 ACS5 不含 MPK3/6 的磷酸化作用位点，它受到 E3 泛素连接酶 ETO1 的调控，通过泛素–26S 蛋白酶体途径降 解（Wang et al.， 2004） 。
与之前结论矛盾的是， 许多研究发现外源乙烯 （或 ACC） 并不能提高 MPK6 酶的活性，且不论在乙烯不敏感突变体或是在组成型三重反应的突变体中，MPK6 的活性均没有明 显的变化， 因此推断过表达 SIMKK 表现出的持续的乙烯反应可能是乙烯合成量上升的结果 （Ouaked et al.，2003；Ecker，2004；Guo &
Ecker，2004；Liu &
Zhang，2004） 。也有试验报道 mpk6/ctr1 双 重突变体与 ctr1 突变体的表型相似，这也支持了 MPK6 并没有参与乙烯信号转导的观点（Ecker， 2004；Menke et al.，2004） 。通过 RNAi 技术抑制 MPK6，发现对乙烯反应没有显著影响（Menke et al.，2004） 。这就与之前的结果矛盾，Zhao 和 Guo（2011）给出的解释是 MAPK 途径很容易被其它 外界环境因素所诱导（例如损伤、触摸等） ，而之前 ACC 对 MPK6 的激活可能是一定程度上被这些 环境因素所诱导，而并不是 ACC 真正在起作用，因此试验环境中的干扰因素值得注意。 图1 乙烯信号转导模型示意图（参考 Zhao &
Guo，2011） 尖头直线表示正调控，平头直线表示负调控，虚线表示具体的生化机制未知。
Fig. 1 Schematic model of ethylene signal transduction（refer to Zhao &
Guo，2011） represent the meachnisms have yet to be demonstrated. Arrows and T bars indicate positive and negative regulations，respectively. Solid lines represent direct interaction and dotted lines 1902 园 艺 学 报 41 卷 2.3 番茄中的 LeCTRs 在番茄中也分离出与拟南芥 CTR1 同源的基因。不同的是，在拟南芥中只有一个 CTR1 基因， 而番茄中是由 4 个基因构成 CTR1-like 家族（LeCTR1 ~ LeCTR4） ，4 个 LeCTRs 在 N 端均有一段保 守序列，是与受体发生互作所必需的（Huang et al.，2003；Adams-Phillips et al.，2004） ，并且番茄 中不同的 LeCTRs 会与相应的受体发生特异性互作，例如 LeCTR1 与 LeETR3、LeETR4 发生特异性 的互作（Adams-Phillips et al.，2004） ，而 LeCTR2 能够与除了 NR 以外其它所有受体发生互作，且 LeCTR2 与亚族 1 类似受体 LeETR1、LeETR2 的互作明显强于亚族 2 受体 LeETR4、LeETR5 和 LeETR6，这再一次说明组氨酸激酶域在两者的互作中所起的作用（Lin et al.，2008） 。有试验发现 LeCTR1、LeCTR3 和 LeCTR4 只有在受体 NR 存在的条件下才能定位在内质网上，这是由于 NR 能 够与它们形成蛋白复合体， 从而将 LeCTRs 吸引至内质网上 （Zhong et al.， 2008） 。
同时， LeCTR1 mRNA 会随着果实的成熟上升，且会受到外源乙烯的诱导，但是拟南芥 AtCTR1 的表达就不会明显受到乙 烯影响， 这说明乙烯对 AtCTR1 的诱导还存在着一定的限制 （Kieber et al.， 1993； Leclercq et al.， 2002） 。 3 EIN2：乙烯信号转导的关键枢纽 EIN2 是一个跨膜蛋白， 作为乙烯信号从内质网向细胞核传输路径中的一个关键枢纽， 位于 CTR1 下游，且正调控乙烯反应（Alonso et al.，1999） 。其 N 端由 12 个跨膜螺旋组成并与 Nramp 家族的 金属转运蛋白非常相似，且受到乙烯的调控，而它的 C 端与其它蛋白都不具有相似性，在功能上主 要负责乙烯的响应， 如果过表达 EIN2 的 C 端就会使植株表现出持续的乙烯反应 （Alonso et al.， 1999） 。
EIN2 位于内质网，能与 ETR1 的组氨酸激酶域发生特异性互作，但亚族 2 受体激酶域上的 Ser/Thr 活性能否直接影响与 EIN2 的互作至今还未明确（Bisson &
Groth，2010） 。在没有乙烯的情况下， 受体会自动磷酸化并通过激酶域与 CTR1 牢牢地结合，阻碍受体与 EIN2 互作。同时，CTR1 由于含 有 Ser/Thr 激酶域，因此能够不通过 MAPK 级联直接使 EIN2 C 端上的 Ser645 和 Ser924 发生磷酸化， 抑制 EIN2 的活性，负调控乙烯信号转导（图 1） 。但乙烯与受体结合后，不仅能抑制受体的自动磷 酸化，使 CTR1 因构型改变而失活，从受体上释放出来，同时乙烯使 EIN2 发生去磷酸化作用，并 与受体互作形成受体–EIN2 复合体激活下游信号通路（Bisson &
Groth，2010） 。研究发现 EIN2 会 受到泛素–26S 蛋白酶体途径的调控， 由乙烯调控的 F-box 蛋白 ETP1/ ETP2 能够降解 EIN2， 且 ETP1、 ETP2 之间可能存在着功能冗余（Qiao et al.，2009；Bisson &
Groth，2011，2012；Ju et al.，2012） 。
之前对于在内质网上的 EIN2 是如何把信号传递给细胞核内的 EIN3/EIL 还不是很明确，最近学者们 提出了一个新的观点，认为 EIN2 的 C 端能够在乙烯诱导下发生剪切，且剪切的位点是在 C 端的 630 ~ 645 aa 之间；分离下来的 C 端就相当于一个转运分子，将信号从内质网运输到细胞核内（Ju et al.，2012；Qiao et al.，2012；Wen et al.，2012） 。EIN2 的羧基片段上还含有一个保守的核定位信 号（nuclear localization signal，NLS） ，它能够帮助 EIN2 的 C 端定位到细胞核上（Wen et al.，2012） 。
研究发现，只有 EIN2 的 C 端转移到细胞核内才能稳定 EIN3 的结构，从而激活由 EIN3 调控的转录 及下游的乙烯信号转导（图 1；Wen et al.，2012） 。研究还发现如果 CTR1 的激酶域上发生氨基酸取 代，或者是 EIN2 的磷酸化位点（Ser645 和 Ser924）发生突变均会导致 EIN2 发生持续裂解，C 端会连 续向细胞核转移，从而不断激活依赖 EIN3/EILs 途径的乙烯信号转导，这也表明乙烯的信号转导 路径可能并不只依赖 CTR1 下游的 MAPK 级联反应（Qiao et al.，2009；Ju et al.，2012；Ji &
Guo， 2013） 。 9期 牟望舒等：植物乙烯信号转导研究进展 1903 4 4.1 EIN3/EILs：细胞核内的正调控因子 EIN3/EILs 的结构与功能 从突变体中分离得到的 EIN3 基因，编码的蛋白位于 EIN2 的下游，在乙烯信号转导中发挥着 关键作用（Potuschak et al.，2003） 。同时也发现了 EIN3 的同源基因 EIN3-LIKE（EIL）EIL1-5，其 中只有 EIL1、EIL2 参与乙烯反应，且 EIL1 与 EIN3 相似度最高（Chao et al.，1997） 。EIN3/EILs 位 于细胞核内，编码的是一类能够与 DNA 结合的蛋白质，其 N 端富含酸性氨基酸，所具有的螺旋结 构有助于与 DNA 结合；而 C 端附近会出现多聚天冬酰胺和多聚谷氨酰胺的重复片段（Chao et al.， 1997； Kosugi &
Ohashi， 2000） 。
EIN3/EILs 能与下游的 ERF 基因启动子上的特定 DNA 序列结合 （也 被称为初级乙烯应答元件，PERE） ，来诱导 ERF 的表达（Solano et al.，1998） 。虽然 EIL1/EIL2 与 EIN3 功能冗余，但还是存在差异，例如在作用时间及部位方面，EIL1 主要在成年植株中抑制叶片 扩展和茎的伸长， 而 EIN3 主要负责调控幼苗中大部分的乙烯反应 （Chao et al.， 1997； An et al.， 2010） 。
4.2 对 EIN3/EILs 的调控 在植物体内，EIN3/EILs 是受到翻译后水平的调控。试验发现属于泛素连接酶（E3）类的 SCF 复合体中的两种 F-box 蛋白 EBF1/EBF2 位于 EIN3/EILs 上游，可以在细胞核内直接与之发生互作 （Potuschak et al.，2003） 。在没有乙烯的条件下，EBF1/EBF2 能够识别 EIN3/EILs，通过泛素–26S 蛋白酶体途径的方式对它们进行降解；而在乙烯存在下， 外源乙烯会加速 EBF1/EBF2 的降解，EIN3 才能维持稳定（Guo &
Ecker，2003；Potuschak et al.，2003；An et al.，2010） 。但是乙烯诱导 EIN3 的积累是必须有 EBF1/EBF2 的存在， 因为 EBF1/EBF2 能够激活 EIN3 基因的表达 （An et al.， 2010） ， 并且 EBF1 在乙烯反应的前期起主要作用， 而 EBF2 会在反应的后期占主导地位 （Binder et al.， 2007） 。
在拟南芥中，ebf1/ebf2 双突变体表现出生长受到抑制，这说明 EIN3 对幼苗的生长起到抑制作用 （Gagne et al.，2004；Binder et al.，2007） 。
4.3 对 EBF1/EBF2 的调控 EBF1/EBF2 作为蛋白酶，可以在乙烯的调控下自身也能被泛素–26S 蛋白酶体降解，但这个途 ，并且 EIN2 是 EBF1/EBF2 降解的关键因素，推测可能是由 径会受到银离子抑制（An et al.，2010） 于 EIN2 抑制某些 COP9 信号复合体（CSN） ，进而加快了 F-box 蛋白的自动泛素化作用，促进其降 解（Christians et al.，2008；An et al.，2010） 。但是这种机制也存在着负反馈调控，如果乙烯诱导过 量的 EIN3 积累， EIN3 就能直接与 EBF2 基因的启动子结合， 诱导 EBF2 的表达， 降解多余的 EIN3， 从而维持体内的 EIN3 水平（Guo &
Ecker，2003；Potuschak et al.，2003；Binder et al.，2007；An et al.，2010） 。但是研究发现 EIN3 的活性只对 EBF2 的 mRNA 水平有影响，而对 EBF1 的影响非常小 （Binder et al.，2007；Konishi &
Yanagisawa，2008） 。同时，在拟南芥中分离出位于 CTR1 下游的 EIN5/XRN4，编码的蛋白为 5′–3′核糖核酸外切酶（Kastenmayer &
Green，2000） 。这种酶位于细胞 质中， 能够直接降解下游 EBF1/EBF2 的 mRNA， 从而抑制 EIN3 的负反馈调节 （Kastenmayer &
Green， 2000；Olmedo et al.，2006；Potuschak et al.，2006） 。
在番茄中分离得到的 LeEIL1 会在果实成熟阶段不断表达，在番茄果实乙烯信号转导中起着关 键作用，并部分恢复 ein2 的突变表型（Pan et al.，2011） ，在烟草中也分离出 EIN3 的同源基因 TEIL （Kosugi &
Ohashi，2000） ，在绿豆中分离出 EIL 的同源基因 pVR-EIL1 和 pVR-EIL2（Lee &
Kim， 2003） ，在紫草中分离出 EIN3 的同源基因 LeEIL1-1（Zou et al.，2011） ，在牡丹中分离出 3 个 EIN3 的同源基因， 分别为 PsEIL1、 PsEIL2 和 PsEIL3， 在不同的组织中的表达不同， 其中 PsEIL2 和 PsEIL3 1904 园 艺 学 报 41 卷 的转录还能受到 1-MCP 的影响（Wang et al.，2013） 。 5 5.1 转录因子 ERFs ERFs 的结构 转录因子 ERF 是高等植物所特有的，并不存在酵母或其它真菌中（Ohme-Takagi et al.，2000） 。 ERF 类转录因子是属于 AP2 DNA 结合蛋白大家族中的一类，这个大家族是由 AP2（APETALA 2） 、 RAV（与 ABI3/VP1 相关）及 ERF 转录因子 3 个亚族组成（Pan et al.，2013） 。其中 AP2 亚族的转 录因子含有两个 AP2 域。RAV 亚族含有两个 DNA 结合域，一个类似 AP2 域，可以与 CAACA 序列 结合，另一个类似 B3 域，与 CACCTG 序列结合（Pirrello et al.，2012） 。而 ERF 亚族也可分为两类。
一类是 ERF，能够与编码病程相关蛋白（PR，如几丁质酶、β–1,3–葡聚糖酶、防御素等）的基因 启动子上的 GCC-box（TAAGAGCCGCC）结合，应答外界的生物胁迫；另一类是 CBF/DREB，能 够与干旱应答元件（DRE）结合，与非生物胁迫相关（Pirrello et al.，2012） 。转录因子 ERF 含有 DNA 结合域、转录调控域、寡聚化位点、核定位信号（NLS） （葛宝宇 等，2007） ，其中 DNA 结合 域也称为 ERF 域，由 58 或者 59 个保守的氨基酸组成，能够特异性地与 PR 基因上的 GCC 框结合， 在乙烯调控的抗病应答方面起到相应的作用（Ohme-Takagi &
Shinshi，1995） 。之前虽然提到 ERF 域与 AP2 域非常相似，但是发现 AP2 域并不像 ERF 域可以直接与 GCC-box 发生互作，这说明 AP2 域识别、结合的 DNA 序列与 ERF 域有所不同（Büttner &
Singh，1997；Hao et al.，1998；Fujimoto et al.，2000；Alonso et al.，2003） 。ERFs 主要是通过与靶 DNA 片段形成由 3 条反向平行的链构成 的 β 折叠和一个 α 螺旋的复杂结构，且利用 β 折叠上的精氨酸和色氨酸残基与 DNA 深沟中 8 个碱 基对发生互作，并与糖磷酸骨架结合（Allen et al.，1998） 。试验发现这种结合非常牢固，解离常数 （kd 值）已达到数量级 pm，且在 GCC 框的 11 个碱基对中，只有其中的 6 个碱基对（GCCGCC） 参与了和氨基酸的互作，其中第 1、4 个 G 及第 6 个 C 表现出的结合能力最强（Hao et al.，1998） 。
当然这种结合还受到 GCC-box 当时所处的核苷酸环境以及在 ERF 域上一些氨基酸残基的性质所影 响（Pirrello et al.，2012） 。目前已经分离得到了烟草中的 EREBPs（Ohme-Takagi &
Shinshi，1995） ， 拟南芥中的 AtEBP（Büttner &
Singh，1997） ，番茄中的 Pti4-6（Zhou et al.，1997） 、LeERF1（张红 星 等， 2008） 以及拟南芥中的 AtEBP、 AtERFs 和 ERF1 （Büttner &
Singh， 1997； Solano et al.， 1998； Fujimoto et al.，2000） ，柿子中的 DkERF1、DkERF6（Yin et al.，2012）等，它们的 ERF 域均能够 与 GCC-box 发生结合。当然也有研究发现，番茄中的 Pti4 虽然作为一类 ERF 类的转录因子，但也 能与缺少 GCC-box 的 E4 启动子结合（Chakravarthy et al.，2003） 。
5.2 ERFs 的作用机制 不同的 ERFs，对基因转录的调控存在着差异。例如 ERF 对于依赖 GCC-box 表达的基因来说， 既可以是转录激活因子，也可以是转录抑制子（Fujimoto et al.，2000） 。例如，拟南芥中的 AtERF1、 AtERF2、AtERF5 与 GCC-box 结合后会激活基因的转录，而 AtERF3、AtERF4 与 GCC-box 结合后 则会抑制这些基因的表达，并且对于外界不同的环境胁迫，不同的 AtERFs 会作出不同的应答 （Fujimoto et al.，2000） 。同时也有研究发现 AtERF1、AtERF2、AtERF5 对 GCC 框的序列发生变化 要更为敏感，而 AtERF3、AtERF4 对于靶序列的识别则相对灵活一点（Fujimoto et al.，2000） 。
在过去的研究中也发现蛋白质互作在这一过程中也起到了非常重要的作用。
拟南芥中的 AtEBPs 能够与章鱼碱合成酶元件结合因子（OBF4）发生互作，说明 ERF 与碱性亮氨酸拉链蛋白（bZIP） 的交互耦合能够调控防御基因的表达（Büttner &
Singh，1997） 。在番茄中分离出与烟草 ERF2 同源 9期 牟望舒等：植物乙烯信号转导研究进展 1905 的 Pti4、Pti5，它们不仅能够与抗病基因 Pto 上的 GCC 框结合调控转录，而且可以直接与 Pto 激酶 互作进而被磷酸化，这种磷酸化作用具有高度特异性并能进一步增强 Pti4 与 GCC-box 的结合程度 （Zhou et al.，1997；Gu et al.，2000） 。同时，磷酸化作用也能够对 ERF 的相关功能产生影响，例 如拟南芥中的 AtERF5 会受到 MAPK 途径的调控（Fujimoto et al.，2000） 。Cheng 等（2012）最近利 用酵母双杂交技术， 在拟南芥中分离出了一个 RING E3 泛素连接酶——RGLG2， 它能够与 AtERF35 在细胞核内发生互作，并通过泛素化途径将 AtERF35 降解。
乙烯在 ERF1 作为反式作用因子调控基因表达的过程中并不是必需的，因为在乙烯不敏感突变 体 ein2 中，AtERF1、AtERF2、AtERF5 仍然可以激活含有 GCC-box 基因的转录（Fujimoto et al.， 2000） 。之前也报道了真菌的诱导剂木聚糖酶能够激活烟草细胞中的 GCC-box 基因的转录，并且这 个激活作用不依赖乙烯， 而是通过蛋白质的磷酸化作用诱导烟草细胞中 ERF2 基因的表达 （Yamamoto et al.，1999） 。
与植株抗病相关的 PR 基因上的 GCC 框只是乙烯应答元件（Ethylene response element，ERE） 的一种，而与成熟或者衰老相关的基因中均不存在 GCC-box，说明还有其他不同的顺式作用元件参 。
与调节成熟与衰老过程的基因表达（Ohme-Takagi et al.，2000） 6 6.1 新调控因子 EER EER1 在拟南芥中得到了一类新的突变体 eer1（enhanced ethylene responsiveness 1） ，它是由于蛋白磷 酸酶 2A（protein phosphatase 2A，PP2A）上的 A 调节亚基 RCN1 发生缺失型突变导致的，能够在 幼苗和根部表现出对乙烯的强敏感性，这说明 EER1 作为 RCN1 的等位基因，是乙烯信号转导的负 调控因子（Larsen &
Chang，2001） 。深入分析发现 PP2A 与 CTR1 的氨基端存在互作，如果 PP2A 的活性发生缺失，那么就会明显抑制 CTR1 的活性，从而提高了植物对乙烯的敏感性（Larsen &
Cancel， 2003） 。
但是 RCN1 的转录水平和转录后水平均不受到乙烯的调控 （Larsen &
Cancel， 2003） 。
6.2 EER2 另一类新的突变体 eer2，与 eer1 不同，eer2 需要在光照条件下才能对乙烯反应增强，并且 eer1 的乙烯合成量会有所上升，而 eer2 并没有明显的变化。同时，eer2 在外源 ACC 的刺激下表现的性 状与野生型相似 （De Paepe et al.， 2005） 。
推断 EER2 基因是衰老系统中的一个调控因子， 如果 EER2 缺失突变，会促进早熟相关的基因表达，并同时抑制光合作用相关的基因表达，从而延缓叶片衰老 （De Paepe et al.，2005） 。
6.3 EER3 eer3 缺失型突变体也表现出对乙烯的敏感性增强。这种突变是由于在一种抗增殖蛋白 AtPHB3 上发生了一个氨基酸的取代造成 EER3 的功能完全丧失， 表现出连续的乙烯反应， 并且发现 AtPHB3 蛋白定位在细胞核和细胞质中。遗传学分析发现 EER3 是作用在 EIN2 的下游，是乙烯信号转导的 关键负调控因子（Christians &
Larsen，2007） 。eer3 突变体不仅表现出对乙烯过于敏感，而且乙烯 的合成量明显上升（Christians &
Larsen，2007） 。当然 AtPHB3 对于某些乙烯诱导表达的基因还起 到正调控的作用，例如 ACO2、EBP 需要在 EER3 存在的条件下才能够表达（Christians &
Larsen， 2007） 。 1906 园 艺 学 报 41 卷 6.4 EER4 分离得到的拟南芥突变体 eer4，是在编码区发生单核苷酸突变造成的，因此会产生一个过早的 终止密码。EER4 基因编码的是一种 C 端能与 TFIID 互作的转录因子，能够正调控 ERF1 的表达， 并且发现 EER4 能够与 EIN3 和 ERF1 发生特异性结合。EER4 作为一种转录因子，不仅能够诱导能 够促进乙烯反应的基因表达（例如 ERF1） ，也能够诱导抑制乙烯信号转导的基因表达（例如 EBF1 和 EBF2） 。但总的来说，EER4 编码的转录因子主要是抑制乙烯信号转导，因此缺失型突变能增强 对乙烯的响应（Robles et al.，2007） 。
6.5 EER5 拟南芥 eer5 突变体表现出对乙烯过敏感以及乙烯反应增强，但是乙烯的合成量不会增加。该突 变是由一个含有 PAM 域[蛋白酶体 COP9 启动因子（PCI/PINT）相关的结构]的蛋白质发生单个氨 基酸取代（Gly152→Glu152）造成的，并且这种蛋白质 CSN 的组成非常相似。试验表明 EER5 作用在 CTR1 的下游， 能够直接与 EIN2 的 C 端和 CSN 发生互作， 同时 EIN2 能够直接通过 EER5 调控 CSN 的活性，并且 EER5 可以在不依赖 EIN3 的条件下调控乙烯的信号转导，对蛋白质的修饰和降解起 到一定作用（Christians et al.，2008） 。 7 展望 近几年对乙烯信号通路中各个组分的结构和功能已经有了一个较为深入的了解，但是仍然有一 些问题有待解决，例如在受体——CTR1 复合体状态下，CTR1 的激酶域是如何抑制自身活性的； MAPK 级联反应在乙烯信号转导中到底扮演怎样的角色；EIN2 的 C 端在乙烯刺激下发生剪切转移 到核内后是如何稳定 EIN3 的，而 EIN2 的保守 N 端又具有怎样的潜在功能。今后可以利用蛋白质 组学等研究方法，在翻译后水平上了解乙烯信号转导中的蛋白调控模式并挖掘该通路上新的调控因 子。同时，乙烯信号传导途径并不是独立存在的，与其它植物激素如生长素、赤霉素、脱落酸等具 有交互作用，例如外源生长素能促进细胞核内 EIN3 的积累（He et al.，2011） 。因此，通过继续挖掘 每个信号组分的功能与作用机制，从而建立完善的乙烯信号网络可以为今后构建植物各个生理阶段 的激素互作调控模型奠定基础。
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6期 王中凤等: 植物乙烯信号转导研究进展 601 综 述 Review 植物乙烯信号转导研究进展 王中凤 1, 2 应铁进 1* ( 1 浙江大学生物系统工程与食品学院,杭州 310 029;2 西南农业大...
【摘要】: 过去10年,对模式植物拟南芥的分子遗传学研究建立了植物乙烯信号转导线性模型.乙烯结合到受体上,经一条MAPK级联反应和转录级联途径将信号转导而产生乙烯...
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