CO代謝相關(guān)基因NtHO-1抗逆功能的初步研究.pdf

1、血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)催化血紅素(heme)降解，生成膽綠素(biliverdin，BV)，一氧化碳(carbon monoxide，CO)和亞鐵離子(ferrous iron，F(xiàn)e2+)。研究證實(shí)在哺乳動(dòng)物中，HO-1為誘導(dǎo)型，在大多數(shù)組織內(nèi)呈低水平表達(dá)，當(dāng)受到血紅素、高氧、缺氧、熱休克、內(nèi)毒素、過氧化氫、細(xì)胞因子、紫外線、重金屬和NO等誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)時(shí)，會(huì)大量表達(dá)，具有抗炎抗氧化、抗凋亡、抗增生效

2、應(yīng)。另外，HO-1/CO系統(tǒng)對低氧缺血性腦損傷，心血管疾病，內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病以及其他一些疾病具有防護(hù)作用。那么植物中HO-1有什么功能呢？植物中HO-1/CO系統(tǒng)是否也具有類似動(dòng)物中的功能呢？
　　 本實(shí)驗(yàn)根據(jù)NCBI數(shù)據(jù)庫公布的部分NtHO-1基因的mRNA序列（AF473906.1），提取三生煙草（Nicotiana tabacum L.cv.Samsun NN）總RNA，翻轉(zhuǎn)錄成cDNA后，運(yùn)用Race法擴(kuò)增到NtHO-1基

3、因完整的蛋白編碼(CDS)序列，構(gòu)建NtHO-1基因超量表達(dá)載體以及NtHO-1-RNAi表達(dá)載體和NtHO-1-VIGS表達(dá)載體，通過農(nóng)桿菌侵染介導(dǎo)，葉盤法培育NtHO-1基因超量表達(dá)、NtHO-1-RNAi幼苗以及NtHO-1-VIGS植株，溫室生長2個(gè)月左右后，對T0代株系進(jìn)行抗旱性、抗病性測定，結(jié)果顯示與對照株系和沉默株系相比，NtHO-1基因超量表達(dá)株系，顯著提高了煙草的抗旱性，而且NtHO-1-RNAi株系的抗旱性最差。干旱

4、脅迫下，對抗旱相關(guān)物質(zhì)含量進(jìn)行測定，數(shù)據(jù)顯示NtHO-1基因超量表達(dá)株系相關(guān)物質(zhì)含量最高;NtHO-1-VIGS株系與對照株系相比，抗旱性也減弱，這些數(shù)據(jù)暗示NtHO-1基因參與了植物耐旱脅迫的生理過程。汁液摩擦法接種煙草花葉病毒(Tobacco mosaic virus; TMV)進(jìn)行抗性檢測，數(shù)據(jù)顯示NtHO-1基因超量表達(dá)株系與對照和NtHO-1-RNAi株系相比發(fā)病減弱。RT-RCR發(fā)現(xiàn)NtHO-1基因超量表達(dá)株系葉片中PR(l

5、)a、PR(l)b基因表達(dá)水平高于對照組和NtHO-1-RNAi組，暗示NtHO-1基因可能通過調(diào)控抗病相關(guān)基因來抗御TMV的侵染。T0代轉(zhuǎn)基因煙草溫室培養(yǎng)收種后，對T0代種子萌發(fā)進(jìn)行耐鹽性實(shí)驗(yàn)，在100mM NaCL脅迫下，NtHO-1基因超量表達(dá)株系種子萌發(fā)率最高，明顯高于其他株系，5天后測量發(fā)芽種子根長和芽長，同樣也是超量表達(dá)株系最長，并且RNAi株系最短，初步得到結(jié)論:NtHO-1基因超量表達(dá)緩解了鹽脅迫對煙草種子萌發(fā)和根芽生長

6、的抑制。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)無環(huán)境脅迫正常生長情況下，超量表達(dá)株系幼苗生長要明顯好過對照株系，因此NtHO-1基因?qū)煵萆L有可能具有調(diào)控作用。有報(bào)道稱HO-1很有可能和CO作為一個(gè)系統(tǒng)來發(fā)揮作用，因此我們對三種環(huán)境脅迫下CO的含量進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)CO含量均有所升高，且NtHO-1基因超量表達(dá)株系中CO含量最高，并且在種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)中，NtHO-1基因超量表達(dá)株系種子在CO清除劑或HO-1抑制劑存在下，種子萌發(fā)率下降，根長芽長也縮短，暗示CO可