喜旱蓮子草AP2/ERF基因家族的鑒定及其在除草劑脅迫下的表達模式

韓曉文，韓碩，胡義鋒，王夢如，陳中義，朱永興，尹軍良

喜旱蓮子草AP2/ERF基因家族的鑒定及其在除草劑脅迫下的表達模式

韓曉文1，韓碩1，胡義鋒2，王夢如1，陳中義1，朱永興1，尹軍良1

1長江大學濕地生態與農業利用教育部工程研究中心/農學院/園藝園林學院，湖北荊州 434025；2中南民族大學生命科學學院，武漢 430074

【背景】喜旱蓮子草（）是一種極難防除的惡性入侵雜草，給我國生態環境造成了嚴重危害。AP2/ERF（APETALA2/ethylene responsive factor）家族是植物中最大的轉錄因子家族之一，不僅參與植物體內多種信號網絡的調控，還在植物響應除草劑脅迫中發揮重要作用。【目的】系統分析喜旱蓮子草ApAP2/ERF家族成員的基本特征，揭示其在除草劑脅迫下的表達模式，明確ApAP2/ERF潛在的生物功能，挖掘抗除草劑的潛在靶標基因，為精準、合理地選擇除草劑提供依據。【方法】利用本地BLASTp從喜旱蓮子草基因組數據庫中對AP2/ERF家族成員進行鑒定，運用MEME、ExPASyServer10、Plant-mPLoc、SWISS-MODEL、NCBI SRA數據庫和psRNA Target在線網站獲取保守基序（motif）、蛋白理化性質、亞細胞定位、三級結構、轉錄組、靶向miRNA信息。通過基因組注釋文件獲取基因結構信息。利用MEGA 11、TBtools和R語言繪制系統發育樹、表達模式熱圖和miRNA靶向關系圖等。采用RT-qPCR法分析ApAP2/ERF家族成員在5種除草劑和不同時間點（0—7 d）處理下的表達模式。【結果】從喜旱蓮子草中共鑒定出96個、9個和4個，并根據其在基因組中的位置分別命名為—、-—-和—。鑒定到的ApAP2/ERF均為親水蛋白，位于細胞核和細胞質中；/表達模式受地理條件、水分條件和低鉀脅迫的調控。41%草甘膦處理中，//在3—7 d內被高度誘導；50%異丙隆處理中，6個均在特定的時間被高度誘導；10%乙羧氟草醚處理中，/表達量呈現先升高后下降再上升的趨勢；20%氯氟吡氧乙酸處理中，////在0.5 d時被高度誘導；13%噁草酮處理中，///在短時間內顯著下調表達。【結論】鑒定出109個喜旱蓮子草AP2/ERF家族成員，位于同一亞組的成員具有相似的motif。/的表達受到地理條件、水分條件和低鉀脅迫的調控，同時也受除草劑的誘導，推測其通過影響乙烯信號通路以響應除草劑脅迫。

喜旱蓮子草；生物信息學；轉錄因子；除草劑；表達模式；AP2/ERF基因家族

0 引言

【研究意義】喜旱蓮子草（）屬于莧科（Amaranthaceae）蓮子草屬（），是一種外來入侵植物，具有很強的繁殖力和抗逆性，嚴重危害我國的生態環境[1]。喜旱蓮子草在2003年被國家環境保護總局納入《中國第一批外來入侵物種名單》。在中國，喜旱蓮子草已成為影響水稻產量的主要雜草之一，每年可造成高達7 500萬美元的經濟損失[2]。目前，化學防治仍是控制喜旱蓮子草的主要手段，草甘膦、甲磺隆和使它隆等常用除草劑雖然能有效防治喜旱蓮子草，但無法徹底根除，并且長期大量使用會導致土壤殘留，對農作物造成傷害[3]。因此，挖掘喜旱蓮子草的抗除草劑基因，明確其對除草劑的響應機制，有助于更準確、高效地選擇除草劑，以減少藥劑使用量。【前人研究進展】AP2/ERF超家族是植物中最大的轉錄因子家族之一，參與植物體內多種信號網絡的調控[4]。AP2/ERF家族成員由57—66個氨基酸組成，并含有1—2個高度保守的AP2-DNA結合域[5]。該家族又可分為4個亞家族，包括AP2亞家族（由兩個AP2/ERF結構域組成）、RAV亞家族（由一個AP2/ERF結構域和一個B3結構域組成）、Soloist亞家族（含有一個AP2/ERF結構域，但與其他序列同源性極低，也沒有相似的保守基序）、ERF亞家族（由一個AP2/ERF結構域組成）[6]。根據DNA結合域序列，ERF家族可進一步分為兩個亞家族：ERF和DREB亞家族[7]。已有研究表明，AP2/ERF轉錄因子在植物響應除草劑脅迫中發揮調控作用。例如，擬南芥（）中，ERF-VII轉錄因子通過誘導乙醇發酵影響氨基酸的合成，以響應咪唑啉酮和草甘膦脅迫[8]；氯喹啉酸、戊唑磺胺和雙嘧菌鈉處理24 h后，稗草（-）ERF轉錄因子在R生物型（resistant biotype）中增加了3.4倍[9]；番木瓜（）中，CpERF7在苯并噻二唑脅迫下大量積累，并在植物系統獲得抗病性（systemic acquired resistance，SAR）的信號轉導級聯中發揮作用[10]；油菜感病品種（S-line）中，甲基苯磺隆脅迫下，多個編碼的基因表達水平下調[11]。【本研究切入點】隨著分子生物學的快速發展，AP2/ERF家族成員已在擬南芥[12]、蒺藜苜蓿（）[13]等雙子葉植物和生姜（）[14]、水稻（）[15]、玉米（）[16]、小麥（）[6]等單子葉植物中被鑒定。但關于喜旱蓮子草AP2/ERF（ApAP2/ERF）家族成員的研究鮮有報道。【擬解決的關鍵問題】利用生物信息學的方法，從基因組水平對ApAP2/ERF家族成員進行鑒定，系統分析其進化關系、理化性質、基因結構等，并采用RT-qPCR技術檢測/響應除草劑脅迫的表達模式，為/的功能研究打下基礎。

1 材料與方法

1.1 ApAP2/ERF的鑒定和系統發育分析

根據Zhu等[17]的報道獲取喜旱蓮子草基因組數據，并從Pfam數據庫（http://pfam.xfam.org/）中下載AP2/ERF（PF00847）的隱馬爾可夫模型種子序列，將其作為查詢序列BLASTp比對喜旱蓮子草蛋白序列數據庫（e-value＜1e-10）[18]。隨后通過Pfam（v35.0，http://Pfam.xfam.org）和InterProScan（v93.0，http://www.ebi.ac.uk/InterProScan）進行驗證，剔除不含AP2/ERF蛋白典型結構域的序列，剩余序列作為ApAP2/ERF家族成員。利用MEGA11.0軟件對ApAP2/ERF進行多序列比對，采用鄰接法（neighbor- joining），Bootstraps重復1 000次，構建系統發育樹。

1.2 ApAP2/ERF基序（motif）和基因結構分析

根據喜旱蓮子草基因組中基因結構注釋信息，利用TBtools繪制其基因結構圖。利用MEME（版本5.5.2，http://meme-suite.org/tools/meme）獲取分析ApAP2/ERF保守基序的XML文件（motif）。檢索Motif個數最大值設定為10，基序寬度范圍設定為6—50 aa，其余均為默認參數。利用TBtools分析輸出結果并繪制Motif結構圖。

1.3 ApAP2/ERF理化性質及結構預測

使用ExPASyServer10（https://web.expasy.org/ protparam/）分析ApAP2/ERF的蛋白序列長度（Len）、等電點（pI）、總親水性（GRAVY）等理化性質。使用Plant-mPLoc（http://www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/ plant-multi/?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg）預測其亞細胞定位。使用SWISS-MODEL（https://www.swissmodel. expasy.org/）對ApAP2/ERF進行三維結構預測。

1.4 ApAP2/ERF表達模式分析

從NCBI的SRA數據庫收集4組喜旱蓮子草的轉錄組測序數據（PRJNA256235：分別從陸地和池塘中采集的根莖葉混合組織樣本；PRJNA256237：低鉀脅迫下根系組織樣本；PRJNA263573：盆栽種植和水中種植的莖節組織樣本；PRJNA268359：上海種群和濟南種群的葉片組織樣本）[19]。通過Cufflinks獲取/的表達水平FPKM（Fragments per kilobase of transcript per million fragments mapped values）值[20]，使用log2（FPKM+1）值，利用R軟件包pheatmap繪制表達熱圖。

1.5 miRNA靶向關系預測

從文獻[17]中收集喜旱蓮子草miRNA成熟序列，將miRNA序列和/的CDS序列提交至psRNA Target（https://www.zhaolab.org/psRNA Target/），使用R軟件包ggalluvia繪制miRNA與/間的靶向關系圖。

1.6 防治效果測定

2022年10月從湖北省荊州市荊州區西郊溝渠中采集生長健壯的喜旱蓮子草莖段組織（直徑為0.4—0.5 cm，長度為5—7 cm），經2%次氯酸鈉溶液浸泡消毒后扦插于苗床。20 d后，選取根系健壯的種苗移栽至長江大學農學院試驗田中，每小區1 m2。當植株株高長至15 cm時，選用手持式農藥噴壺噴藥，每個處理噴施藥液量見表1，重復3次，清水為空白對照。分別于0.5、1、3、5、7 d取樣并觀察藥效。

表1 試驗藥劑及濃度

1.7 RT-qPCR分析

采用Primer Premier 6.0設計RT-qPCR引物（表2），使用TRizol試劑（GenStar，北京，中國）提取總RNA，DNaseI（TaKaRa，大連，中國）去除DNA。使用RevertAid逆轉錄酶（Vazyme，南京，中國）將RNA逆轉錄為cDNA。然后用無酶水將cDNA稀釋至100 ng·μL-1。按照產品說明書，使用SYBR GreenMaster Mix（Vazyme，南京，中國）在CFX96實時PCR系統（BioRad，HercuLes，CA，USA）上進行RT-qPCR，作為內參基因[21]。RT-qPCR反應體系：10 μL 2×SYBR Premix Extaq，上、下游引物各0.4 μL，2 μL cDNA和7.2 μL ddH2O。擴增程序：95 ℃ 30 s（step1）；95 ℃ 5 s（step2）；60 ℃ 15 s，72 ℃ 30 s（step3）；40個循環從step2開始[22]。設置3次生物學重復，使用2-ΔΔCt方法計算相對表達量[23]。

1.8 數據分析

運用DPS對數據進行整理分析，差異顯著性分析采用單因素方差分析方法（＜0.05）。

表2 ApERF家族成員RT-qPCR引物

2 結果

2.1 ApAP2/ERF的鑒定及系統發育分析

以AP2/ERF（PF00847）種子序列作為參考序列進行本地BLASTp，并通過Pfam排除不含AP2/ERF結構域的序列。最終鑒定出96個、9個和4個。如圖1所示，根據系統發育樹所示的進化關系，將其分別命名為—、—和—。根據系統發育樹的聚類情況，將ApAP2/ERF家族成員分為5個亞群（Group I—Group V）。I組包含50個ERF；II組包含3個ERF和6個AP2；III組包含15個ERF和1個RAV；IV組包含11個ERF、3個RAV和1個AP2；V組包含17個ERF和2個AP2。

2.2 ApAP2/ERF基因結構和Motif分析

基因結構分析顯示，所有/均不含有內含子；59個/在5′端和3′端均含有UTR非編碼區，27個/僅在5′端含有UTR非編碼區，10個/僅在3′端含有UTR非編碼區，13個/在5′端和3′端均不含有UTR非編碼區。蛋白質保守基序分析發現，從ApAP2/ERF中鑒定到10個Motif（Motif1—10）；其中ApERF5/30/37/ 44/55/59/70含有的Motif最少，為2個；ApAP2-7含有的Motif最多，為8個。絕大部分ApAP2/ERF含有4—6個Motif。Motif1最為保守，除ApERF37/70外，其余/均含有Motif1；而Motif8僅存在于Group III和V中，Motif9僅存在于Group I和II中。結構域分析發現，Motif1構成了關鍵的AP2功能結構域；Motif6構成了關鍵的B3功能結構域，也是ApRAV特有的Motif；其他Motif未匹配到已知的關鍵功能結構域（圖2）。

2.3 ApAP2/ERF蛋白特征和三維結構

蛋白質特性分析表明，ApAP2/ERF氨基酸數量平均值為248 aa，分布范圍為63—572 aa；分子量平均值為27.63 kDa，分布范圍為7.29—63.10 kDa；等電點（pI）平均值7.34，其中48個ApAP2/ERF蛋白pI＞7，屬于堿性蛋白，61個ApAP2/ERF蛋白pI＜7，屬于酸性蛋白；不穩定指數平均值為49.03，其中有89個ApAP2/ERF不穩定指數＞40，屬于不穩定蛋白；親水性平均值-0.741，分布范圍為-1.33—-0.29，所有親水性的數值小于0，說明ApAP2/ERF均為親水性蛋白。亞細胞定位分析發現，77個ApAP2/ERF定位在細胞核中，5個ApAP2/ERF定位在細胞質中，27個ApAP2/ERF定位在細胞核和細胞質中。利用SWISS-MODEL在線工具預測ApAP2/ERF蛋白的三級結構，結果表明所有的ApAP2/ERF均由-螺旋、-轉角、延伸鏈和隨機卷曲構成，而這4種結構在ApAP2/ERF蛋白中的比例不同（圖3），隨機卷曲所占比例最大（25.42%—60.26%），其次是-螺旋（9.19%—49.70%）和延伸鏈（8.30%—33.51%），轉角所占比例最小（3.12%—13.08%）。

圖1 喜旱蓮子草AP2/ERF成員的系統發育樹

2.4 ApAP2/ERF表達模式分析

如圖4所示，////////在不同處理下的表達量普遍較高，log2（FPKM+1）＞6。不同水分環境的莖節樣本中，///////及//在水中種植的表達量顯著高于盆栽種植，而///在盆栽種植的表達量顯著高于水中種植；陸地和池塘中采集的根莖葉混合組織樣本中，16個/在陸地樣本的表達量顯著高于池塘樣本，19個/在池塘樣本的表達量顯著高于陸地樣本。根系組織在低鉀脅迫下，////////////////、///和的表達量顯著升高，/////////及的表達量顯著降低。而在濟南種群和上海種群中，兩者表達量的變化主要體現在上部第3對葉片組織中，//////////////及/在上海種群中的表達量高于濟南種群，而//////////////////////、///和在濟南種群中的表達量高于上海種群。

2.5 miRNA對ApAP2/ERF的轉錄后調控

miRNA靶向關系預測發現，21個喜旱蓮子草miRNA通過切割和翻譯抑制作用靶向20個/（圖5）。其中aph-miR1097靶向5個/（/、），aph-miR414a靶向4個/（///），aph-miR5049b和aph-miR171共同靶向2個/（/），aph-miR6034c和aph-miR8706共同靶向2個/（和），aph-miR11004靶向2個/（和），aph- miR1134a靶向2個/（/），aph- miR1134b靶向2個/（和），aph-miR1134c靶向2個/（/），aph-miR414b靶向2個/（和），其余miRNA只靶向1個。同時，除aph-miR1134b、aph-miR1134c、aph-miR397、aph- miR530和aph-miR6248外，其余miRNA均通過切割作用調控的表達，aph-miR1134b和aph- miR1134c可以通過切割和翻譯抑制兩種作用調控的表達。上述結果表明，miRNA靶向/并形成miRNA-miRNA調控網絡，參與/的轉錄后表達調控。

圖2 ApAP2/ERF基因結構和保守基序分析

圖3 ApAP2/ERF的3D模型預測

2.6 除草劑處理下植株表型和ApAP2/ERF的表達模式

如圖6所示，41%草甘膦施藥5 d后頂葉開始枯黃，7 d后枯黃加重；50%異丙隆施藥7 d內植株無明顯變化；10%乙羧氟草醚施藥5 d后植株葉片褪綠，頂葉枯死，7 d后葉片褪綠加重，頂葉完全枯死停止生長；20%氯氟吡氧乙酸施藥5 d后植株整體褪綠黃化，7 d后黃化加重，停止生長；13%噁草酮施藥3 d后，植株頂葉開始枯萎，5 d后頂葉完全枯萎，停止生長。

為進一步揭示在不同除草劑下的表達模式，挑選6個差異表達的，分析其在5種除草劑（草甘膦、異丙隆、乙羧氟草醚、氯氟吡氧乙酸和噁草酮）脅迫下的表達模式，結果表明對5種農藥處理均有響應（圖7）。在41%草甘膦處理中，//在處理7 d的表達量均低于CK，所有在1 d的表達量均低于CK。同時，/在處理3 d時顯著升高，并達到峰值，分別為CK的2.1和107.2倍，其中在5 d時降低至CK的97%，隨后在7 d時升高至CK的97.4倍；而在5 d時被顯著誘導，是CK表達量的3.7倍。

在50%異丙隆處理中，/整體的表達量均高于CK，其中有明顯的升高趨勢，/表達量在5 d時達到峰值，分別為CK的145.3和125.4倍。而在0.5 d時被誘導表達后，在7 d內的表達量均低于CK，為CK的3%—39%。

在10%乙羧氟草醚處理中，/的表達量在7 d內均高于CK，其中表達量升高趨勢明顯；表達量在7 d內均低于CK，且表達穩定，為CK的9.4%—14.3%；在處理3 d時被顯著誘導表達，達到CK的11.1倍。

在20%氯氟吡氧乙酸處理中，//在0.5 d時被顯著誘導表達，隨后/的表達降低而在5和7 d再次被顯著誘導，分別在7 d時達到CK的4.4和12.8倍，而在7 d內表達量持續降低，在7 d時僅為CK的42.4%。

1—3 L：上部第1—3對葉片組織樣本The upper 1-3 pairs of leaf tissue samples。濟南種群Ji’nan population；上海種群Shanghai population；低鉀脅迫根系樣本Root system sample under low potassium stress；水中種植莖節樣本Sample of stem joints planted in water；盆栽種植莖節樣本Sample of stem joints planted in pot；池塘混合樣本Mixed sample in pool；陸地混合樣本Mixed sample on land

在13%噁草酮處理中，在0.5 d時表達量顯著升高，并在7 d內逐漸下降，在7 d時僅為CK的39.2%；/均在5 d時被顯著誘導表達，分別為CK的1.3和1.7倍；/在處理7 d內表達量均較低，分別為CK的9.4%—41.0%和33.4%—53.6%。

3 討論

3.1 喜旱蓮子草AP2/ERF基因家族的鑒定和特征分析

近年來，隨著基因組學和蛋白組學的快速發展，喜旱蓮子草的基因組序列信息已經公布[17]。從基因組水平挖掘喜旱蓮子草抵抗除草劑的潛在基因，對于喜旱蓮子草的防治具有重要意義。AP2/ERF轉錄因子不僅參與調控植物的次生代謝和產物合成[24]，同時也在植物響應各種除草劑脅迫過程中發揮積極的調控作用[8-10]。因此，鑒定喜旱蓮子草AP2/ERF家族成員，揭示其響應除草劑脅迫的誘導表達模式，將為AP2/ERF在喜旱蓮子草抵抗除草劑中的生物學功能和作用機制研究打下基礎，最終為喜旱蓮子草的有效防治提供理論指導。

本研究從喜旱蓮子草中鑒定了109個ApAP2/ERF家族成員，其中ApERF最多，為96個；ApAP2次之，為9個；ApRAV最少，為4個。研究結果與前人研究一致，例如，在番茄（）中鑒定出93個SiERF、16個SiAP2和3個SiRAV[25]；在菠蘿（）中鑒定出48個AcERF、24個AcAP2和2個AcRAV[26]；在擬南芥中鑒定出122個AtERF、18個AtAP2和6個AtRAV[12]。通過對ApAP2/ERF蛋白的理化性質分析，發現該家族成員均有良好的親水性，且在長度（63—572 aa）、分子量（7.29—63.10 kDa）、等電點（4.46—10.52）等方面存在明顯差異，此結果與對芝麻（）[27]、小麥[28]和綠豆（）[29]等的研究結果一致。亞細胞預測結果表明，該家族成員70%的ApAP2/ERF蛋白僅定位于細胞核；4%的ApAP2/ERF蛋白僅定位于細胞質；25%的ApAP2/ERF蛋白同時定位于細胞核與細胞質中，與半夏（）[30]、藍莓（spp.）[31]、小麥[6]等植物的研究結果一致，這表明ApAP2/ERF主要在細胞核內發揮轉錄因子的調控作用，這也符合ERF轉錄因子的特征。

圖5 靶向miRNA與ApAP2/ERF轉錄產物的桑基圖

3.2 ApAP2/ERF的表達受到水分環境和地理環境的影響

為揭示喜旱蓮子草/在不同組織和不同處理中的表達水平，從NCBI上收集RNA-seq數據，分析109個/的表達模式（圖4）。結果表明，/的表達受到水分環境和地理環境的影響，并且大部分/在水生（水中種植樣本和池塘樣本）的表達量顯著高于陸生（盆栽種植樣本和陸地樣本）。在濟南種群中的表達量高于上海種群。推測當喜旱蓮子草受到低溫、水淹和光照不足等環境脅迫時，/在脅迫應答響應過程中發揮積極的調控作用。類似地，在玉米和大麥（）中過表達屬于AP2/ERF基因家族的同源基因后，低溫調節基因的表達水平也得到了提高，從而提高了植物的抗寒能力[32]；在玉米中，38個/對水浸脅迫有響應[16]。此外，22個/在低鉀脅迫下被顯著誘導上調表達，這表明/在響應低鉀脅迫時也發揮功能。以往也有類似報道，甘蔗（）中AP2/ERF轉錄因子CUST_54637在低鉀脅迫下在8 h內表達上調[33]；擬南芥中AP2/ERF轉錄因子RAP2.11通過調控的表達，從而參與低鉀條件下的協同反應[34]。

圖6 不同除草劑對喜旱蓮子草的防治效果

3.3 ApAP2/ERF響應除草劑脅迫

為了揭示/在除草劑脅迫下的表達特征，本研究對6個差異表達的/在5種除草劑脅迫下的表達模式進行了系統分析。結果表明，在不同的除草劑脅迫下，的表達水平均在特定的時間點被顯著誘導，上調表達。DO?RAMAC?等研究表明，大戟（）AP2/ERF轉錄因子不僅響應乙烯的信號轉導，同時也參與下游應激反應通路的轉錄調控，具體表現為和在草甘膦處理3—7 d的表達水平增加[35]。擬南芥中，ERF-VII轉錄因子通過誘導乙醇發酵影響氨基酸的合成來響應除草劑脅迫[8]。小麥中，AP2/ERF轉錄因子響應吡唑解草酯脅迫，并在對除草劑解毒過程中發揮著重要的調控作用[36]。據此推測，當喜旱蓮子草受到除草劑脅迫時，/被誘導，通過激活一系列信號通路來應對除草劑的毒害作用。因此，本研究后續計劃構建的載體，并將其進行本氏煙（）和擬南芥的遺傳轉化。通過比較轉基因植株與野生型植株在除草劑脅迫下的表現差異，來評估ApAP2/ERF對植物抗除草劑脅迫的作用。同時，將采用組織特異表達分析、基因敲除等手段，探究在信號轉導途徑中的作用機制。

4 結論

基于生物信息學方法從喜旱蓮子草中鑒定出109個，其中包括96個、9個和4個。所有/均為親水性蛋白，且均預測定位于細胞核或細胞質中；的表達受海拔、緯度等地理條件，水分條件以及低鉀脅迫的調控；在特定時間點被除草劑顯著誘導上調表達，推測其通過影響乙烯的信號通路響應除草劑脅迫。

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Genome-wide identification of AP2/ERF gene family inand Its expression patterns under herbicide stresses

HAN XiaoWen1, HAN Shuo1, HU YiFeng2, WANG MengRu1, CHEN ZhongYi1, ZHU YongXing1, YIN JunLiang1

1Engineering Research Center of Wetland Ecology and Agricultural Use, Ministry of Education/College of Agriculture/College of Horticulture and Gardening, Yangtze University, Jingzhou 434025, Hubei;2College of Life Science, South-Central University for Nationalities, Wuhan 430074

【Background】is a malignant invasive weed that is extremely difficult to control, causing serious harm to ecology and environment in China. The AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor) family is one of the largest transcription factor families in plants, which not only participates in the regulation of various signal networks in plants, but also plays an important role in plant response to herbicides.【Objective】The objective of this study is to systematically analyze the basic characteristics of ApAP2/ERF, reveal its expression patterns under herbicide stress, decipher the biological functions of ApAP2/ERF in response to herbicide stress, identify potential target genes for herbicide resistance, and to provide a theoretical basis for accurate and reasonable selection of herbicides.【Method】The AP2/ERF family members were identified fromgenome database using local BLASTp. MEME, ExPASyServer10, Plant-mPLoc, SWISS-MODEL, NCBI SRA database, and psRNA Target online website were used to obtain conserved motif, protein physicochemical property, subcellular localization, tertiary structure, transcriptome, and targeted miRNA information. Gene structure information was obtained from thegenome annotation file. Phylogenetic tree, expression pattern heatmap, and miRNA target relationship network were constructed using MEGA 11, TBtools, and R software. The expression patterns of AP2/ERF family members in response to five herbicides and at different time points (0-7 d) were analyzed using RT-qPCR.【Result】A total of 96, 9, and 4genes were identified from, and they were namedto,to, andto, respectively. The identified ApAP2/ERF proteins are hydrophilic. Subcellular localization prediction revealed that the ApAP2/ERFs are located in the nucleus and cytoplasm. The expression patterns ofwere regulated by geographical condition, water condition, and low potassium stress. Under 41% glyphosate treatment,//were highly induced within 3-7 days; under 50% isoproturon treatment, all sixwere highly induced at a specific time; under 10% fluoroglycofen treatment, the expression levels of/showed a trend of first increasing, then decreasing, and then increasing; under 20% fluroxypyr treatment,////were highly induced at 0.5 d; under 13% oxadiazon treatment,///were significantly downregulated in expression in a short period of time.【Conclusion】109 ApAP2/ERF family members were identified, and members located in the same group have similar motifs. The expression ofis regulated by geographical condition, water condition, and low potassium stress, and is also induced by herbicides, suggesting that it responds to herbicide stress by influencing the ethylene signaling pathway.

;bioinformatics; transcription factor; herbicide; expression pattern; AP2/ERF gene family

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.008

2023-06-26；

2023-08-14

國家自然科學基金面上項目（32272500）、長江大學濕地生態與農業利用教育部工程研究中心開放基金（KFT202305，KF201909）

韓曉文，E-mail：2022710817@yangtzeu.edu.cn。通信作者尹軍良，E-mail：w.yinzi@163.com

（責任編輯 岳梅）