表皮蜡质是苹果果实与Single Cell Sequencing外界环境接触的第一道屏障,在果实发育和品质保持中起着重要的作用。阐明苹果表皮蜡质合成及其调控的生理机制,是通过蜡质保持和改良苹果品质的重要理论前提。ERF2是乙烯信号转导途径中的重要转录因子,对植物发育、果实成熟、物质代谢和抵御外界胁迫等均有重要作用。研究表明,MdERF2表达受到乙烯调控,并可能在乙烯调控的苹果表皮蜡质合成中发挥了重要的作用。因此,深入研究MdERF2在苹果表皮蜡质合成代谢中的作用,筛选鉴定其调控苹果表皮蜡质合成的靶基因,阐明MdERF2调控苹果表皮蜡质合成的转录调控机理,对于深入解析MdERF2在乙烯通过苹果表皮蜡质调控果实品质中的作用具有重要的理论价值,也可为后续开发基于表皮蜡质的果实品质调控新技术提供靶点信息和理论支持。本文利用含有p RI101-MdERF2-OE(MdERF2超表达,ERF2-OE)、p RI101-MdERF2-RNAi(MdERF2沉默,ERF2-AN)及p RI101空载体(p RI101)的农杆菌(以清水处理为对照,CK)分别侵染富士苹果愈伤组织和果实,通过实时荧光定量聚合酶链式反应(q RT-PCR)、气相-质谱联用(GC-MS)和扫描电镜(SEM)技术分别研究了MdERF2超表达和沉默对苹果表皮蜡质合成相关基因表达、蜡质组成和形态结构的影响,然后利用凝胶阻滞分析(EMSA)和双荧光素酶报告基因(DLR)实验鉴定了MdERF2对苹果果实表皮蜡质合成关键基因MdLACS2、MdCER1、MdCER6的靶向调控效应,最后利用转录组学技术进一步揭示了MdERF2超表达和沉默对果实表皮蜡质合成相关基因表达和代谢通路的影响,主要结果如下:(1)在苹果愈伤组织和果实中,ERF2-OE均上调了蜡质合成基因MdLACS2、MdCER1、MdCER4、MdCER6的表达,ERF2-AN则均抑制了上述基因的表达,表明MdERF2正调控了上述基因的表达。(2)ERF2-OE显著提高了苹果表皮蜡质质量分布密度,而ERF2-AN则显著抑制了苹果表皮蜡质的合成,质量分布密度最低。在蜡质具体组成与含量上,ERF2-OE显著提高了苹果表皮总蜡质中烷烃和酮的比例,降低了脂肪酸和醇的比例;相反的,ERF2-AN处理则提高了表皮蜡质中脂肪酸和醇的比例,降低了烷烃和酮的比例。(3)CK与p RI101处理的苹果果实表皮蜡质均呈大块片状或无定形状附着在果实表面;ERF2-OE处理的果实表皮蜡质多以片状及条状紧实的堆积在果实表面;ERF2-AN的表皮蜡质则呈明显的碎片状,分布散且不紧实。(4)利用诱导纯化获得的MdERF2重组蛋白进行EMSA实验,发现MLBH589生产商dERF2蛋白与MdLACS2、MdCER1、MdCER6探针可以特异性结合;DLR实验进一步发现,效应载体p Green II-62SK-MdERF2分别与含有MdLACS2、MdCER1或MdCER6启动子的报告载体共同侵染的烟草叶片区域荧光强度均显著高于p Green II-62SK空载体与各报告载体共同侵染的区域(p<0.05),表明MdERF2增强了MdLACS2、MdCER1、MdCER6的转录活性,MdLACS2、MdCER1、MdCER6是MdERF2调控苹果表皮蜡质合成的靶基因。(5)ERF2-OE、ERF2-AN以及p RI101样品的转录组测序结果表明,三者之间共有157个相同的差异表达基因(DEGs),这些差异基因均在角质、软木脂、蜡质合成这一通路中有富集;ERF2-OE对蜡质合成中的多个关键酶,如β-酮脂酰-ACP还原酶、β-羟脂酰-ACP脱水酶、β-酮酰基辅酶A合成酶、脂酰基辅酶A还原酶以及醛脱羰酶等的编码基因均具有上调作用;此外,DEGs在泛醌等萜类化合物、类黄酮、油菜素甾醇等其它与蜡质合成相关的通路中也被富集,进一步表明MdERF2在转录水平上多方位参与了苹果表皮蜡Lorlatinib质合成的调控。