血红素加氧酶通过与过氧化氢信号的互作调控拟南芥盐适应性的分子机理

血红素加氧酶（HO）/一氧化碳(CO)是植物体新发现的一种信号系统。最近我们发现，拟南芥HO1（HY1）基因上调及其诱导的由RbohD催化产生的ROS峰II共同介导了盐适应性，进一步研究表明上述ROS峰为H2O2峰，并与NADPH氧化酶和抗坏血酸过氧化物酶有关。本课题将进一步通过HO多元突变体以及过表达植株探查HY1/HO2/3/4在盐适应性中的功能差异和基因冗余，结合遗传学和药理学试验研究内源H2O2含量/HY1表达水平的改变分别对HY1/H2O2时空分布及盐适应性的影响；构建hy1与H2O2代谢突变体的多元突变体，并将HY1导入到H2O2代谢突变体，结合LSCM研究HO和H2O2的互作以及与盐适应性的关系；分析感受胁迫信号并调节HY1表达的顺式作用元件和转录因子，探索其调节功能。上述结果不仅能阐明HO和H2O2在盐适应性中的信号转导途径，而且也为最终提高耐盐性的实践措施提供理论依据。

血红素加氧酶（HO）/一氧化碳（CO）是植物体新发现的一种信号系统。我们已经发现，拟南芥HO1（HY1）基因上调及其诱导的由RbohD催化产生的ROS峰II共同介导了盐适应性，进一步研究表明上述ROS峰为H2O2峰；由于H2O2和一氧化氮（NO）信号存在互作，因此本课题采用NO信号突变体来表征H2O2的作用。本课题首先发现拟南芥hy1-100、nia1/2/noa1、nia1/2/noa1/hy1-100突变体对盐胁迫均表现出逐步增强的超敏表型，而NO释放化合物SNP、NONOate、GSNO则逆转了上述超敏现象；35S:HY1-4表现出一定的耐盐性，外源tungstate和cPTIO处理明显抑制其主根的生长；尽管NaCl处理分别诱导nia1/2/noa1中HY1基因和hy1-100突变体的NO含量，但ZAT10/12调节的抗氧化基因（cAPX1/2 和 FSD1）则分别呈下调趋势。进一步研究发现，SNP和CO释放化合物CORM-2预处理明显缓解盐胁迫对nia1/2/noa1鲜重、主根生长和叶绿素的抑制，并不同程度的诱导相关基因表达；nia1/2/noa1/hy1-100四突变体具有上述相似的应答反应，且NO释放化合物对其缓解作用最强。与野生型相比，noa1、nia1/2和nia1/2/noa1突变体的根部无论是其对照还是NaCl处理下的DCF-FM荧光强度都较低。以上结果暗示，依赖NIA/NR/NOA1的NO生成、RbohD催化产生的H2O2和HY1表达在介导拟南芥耐盐信号转导途径中存在互作关系。通过MIFE技术发现，HY1介导的耐盐性与调控质膜H+-ATPase和SOS1的转录本有关，从而维持K的稳态；转基因的研究还发现，HY1启动子的MBS元件与依赖于H2O2信号的HY1表达有关；TIP41-like、UKN以及UBC21基因是拟南芥H2O2信号研究中表达相对最稳定的内参基因。上述结果不仅能阐明HY1在盐适应性中的信号转导途径，而且也为最终提高耐盐性的实践措施提供理论依据。