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血红素加氧酶(Heme oxygenase,HO)是血红素降解的限速酶,主要生化途径是降解血红素形成胆绿素、一氧化碳(CO)和游离铁。在植物中,最初发现HO的功能是其参与了光敏色素底物的生物合成。近年来研究发现,HO参与了植物ROS的清除,在植物抗氧化胁迫中发挥重要作用。我们在印度芥菜中克隆得到三条编码HO的序列分别为BjHO1、BjHO2、BjHO3。经同源性分析和进化分析表明,与拟南芥HOs相似,印度芥菜HOs可分为两个亚家族,即BjHO1和BjHO3属于HO1-like基因家族,BjHO2属于HO2亚家族。对印度芥菜根、下胚轴、子叶以及真叶中BjHOs基因转录水平表达检测发现,BjHO1的转录水平表达最高,BjHO3次之,而BjHO2的转录水平表达最低,且在以上四个组织中,子叶是转录比较活跃的组织,转录水平相对较高。汞胁迫下BjHO1转录水平表达研究表明,BjHO1是一个受重金属汞诱导强烈表达的基因,且存在汞诱导的浓度与时间效应。
我们利用基因组步移技术(Genome walking)成功克隆到BjHO1基因 ATG上游1099 bp片段序列,经RACE法确定其转录起始位点位于ATG上游40 bp处。通过在线网站预测到BjHO1启动子中包含多个生物及非生物胁迫的响应元件。我们构建了BjHO1启动子驱动报告基因(GUS)的表达载体,用烟草瞬时表达的方法,验证了启动子的启动活性,并研究了BjHO1启动子对不同重金属的响应情况。结果发现,Cd,Hg、Pb、Zn处理会激活BjHO1启动子,提高其启动效率;Cu处理则会抑制BjHO1启动子的启动效率。通过农杆菌介导的芥菜遗传转化,我们得到了4株有潮霉素抗性的转pBiHO1∷GUS基因植株,为更好地研究BjHO1基因功能提供了材料。同时,对转35S∷BjHO1基因印度芥菜进行Hg胁迫试验研究发现,转BjHO1增加Hg胁迫下的印度芥菜干物质积累量,抑制植株对Hg的吸收,减少根中硫代巴比妥酸反应产物(TBARS)及叶片中H2O2的积累量,缓解Hg胁迫下的氧化损伤。