2つの相互作用するエチレン応答因子は、熱ストレス反応を調節します

エチレン応答因子 (ERF) 転写因子は、環境ストレスシグナル伝達カスケードの不可欠な構成要素であり、ストレス応答と植物の発育に関連するさまざまな下流遺伝子を制御します。しかし、ERF 遺伝子が熱ストレス応答を調節するメカニズムはよく理解されていません。ここでは、シロイヌナズナの基礎耐熱性におけるエチレンシグナル伝達、ERF95 および ERF97 の積極的な役割を明らかにします。我々は、エチレンシグナル伝達欠損変異体は基礎耐熱性の低下を示すのに対し、エチレン応答が構成的に活性化された植物は基礎耐熱性が増強されることを実証した。EIN3 は、ERF95 および ERF97 のプロモーターに物理的に結合します。ERF95 または ERF97 の異所的な構成的発現は、植物の基礎的な耐熱性を増加させます。対照的に、erf95 erf96 erf97 erf98 四重変異体は基礎耐熱性の低下を示します。ERF95 と ERF97 は遺伝的に EIN3 の下流で機能します。ERF95 は ERF97 と物理的に相互作用することができ、この相互作用は熱誘導性です。ERF95 および ERF97 は、既知の熱応答性遺伝子を含む共通の標的遺伝子セットを制御し、HSFA2 のプロモーターに直接結合します。したがって、我々の研究は、EIN3-ERF95/ERF97-HSFA2転写カスケードが熱ストレス応答において重要な役割を果たしている可能性があり、それによって植物の基礎耐熱性におけるエチレンとその下流制御との関連性を確立している可能性があることを明らかにしている。

The ethylene response factor (ERF) transcription factors are integral components of environmental stress signaling cascades, regulating a wide variety of downstream genes related to stress responses and plant development. However, the mechanisms by which ERF genes regulate the heat stress response are not well understood. Here, we uncover the positive role of ethylene signaling, ERF95 and ERF97 in basal thermotolerance of Arabidopsis thaliana. We demonstrate that ethylene signaling-defective mutants exhibit compromised basal thermotolerance, whereas plants with constitutively activated ethylene response show enhanced basal thermotolerance. EIN3 physically binds to the promoters of ERF95 and ERF97. Ectopic constitutive expression of ERF95 or ERF97 increases the basal thermotolerance of plants. In contrast, erf95 erf96 erf97 erf98 quadruple mutants exhibit decreased basal thermotolerance. ERF95 and ERF97 genetically function downstream of EIN3. ERF95 can physically interact with ERF97, and this interaction is heat inducible. ERF95 and ERF97 regulate a common set of target genes, including known heat-responsive genes and directly bind to the promoter of HSFA2. Thus, our study reveals that the EIN3-ERF95/ERF97-HSFA2 transcriptional cascade may play an important role in the heat stress response, thereby establishing a connection between ethylene and its downstream regulation in basal thermotolerance of plants.