近年来，大量研究表明血红素加氧酶(HO; EC1.14.99.3)参与响应多种信号通路过程。HO1/HY1是一种胁迫响应蛋白，它催化血红素分解为胆绿素、一氧化碳和铁离子。我们先前的研究发现，拟南芥hy1-100突变体对盐胁迫超敏感，且没有盐适应性表型，而拟南芥AtHO1过表达植株对盐胁迫具有抗性。最新研究表明，拟南芥HY1和ABI4转录因子共同参与脱落酸(ABA)介导的耐干旱胁迫信号途径，但是其在拟南芥耐旱过程中的生理功能和分子机制目前还尚不清楚。为了阐明HY1在盐和干旱胁迫过程中的功能，我们从药理学、遗传学及分子生物学水平探讨了拟南芥HY1与ABI4在响应盐和干旱胁迫过程中的相互关系及分子机制。　　1.本研究克隆了甘蓝HO1基因并侵染拟南芥，得到拟南芥转基因植株BoHO1。多物种序列比对分析显示，BoHO1与拟南芥O1具有高度同源性。亚细胞定位试验发现BoHO1定位在细胞器叶绿体内。此外，甘蓝HO1基因在不同组织部位都存在表达，并参与响应外界非生物胁迫。遗传学证据表明，拟南芥BoHO1通过重建活性氧和离子稳态提高耐盐性。蛋白质组学分析显示，与野生型相比，盐胁迫下拟南芥Bo HO1植株提高了光反应相关蛋白表达水平，激活了植株能量代谢、铵解毒和蛋白质周转等信号通路。我们还发现，盐胁迫下拟南芥BoHO1中谷胱甘肽代谢和离子稳态等相关蛋白大量富集。以上结果暗示，BoHO1通过激活多种胁迫信号通路重建细胞离子稳态，进而提高植株耐盐性。　　2.本研究以拟南芥野生型WT、hy1-100、abi4、hy1-100/abi4和rbohD突变体为实验材料探究了各生态型对干旱胁迫的敏感性。结果发现，野生型和HY1过表达对干旱敏感，而hy1-100突变体更具有耐旱性。进一步研究发现，拟南芥abi4和hy1-100/abi4突变体对ABA不敏感，且减弱了对干旱胁迫的耐受性。转录组分析显示，与野生型相比，干旱胁迫下拟南芥hy1-100突变体降低了与胁迫相关基因的转录本，提高了与转运蛋白相关基因的表达，进而增强拟南芥植株耐旱性。另外，遗传学分析结果显示，ABA能迅速诱导拟南芥hy1-100突变体内ABI4基因的表达，并以时间与浓度依赖方式诱导保卫细胞气孔关闭。进一步试验结果表明，ABA激活拟南芥hy1-100突变体内NADPH氧化酶D（respiratory burst oxidase homoogues，RbohD）转录本和活性氧(ROS)的水平提高植株耐旱性。然而，拟南芥abi4突变体降低了ABA诱导的RbohD转录本和ROS的水平，同时hy1-100/abi4突变体对ABA不敏感且降低了耐旱性。值得注意的是，一氧化氮(NO)清除剂cPTIO不能缓解ABA诱导的气孔关闭。此外，拟南芥rbohD突变体的气孔关闭对ABA不敏感，当HY1缺失或过表达后均不能增加对ABA的敏感性。有趣的是，GORK缺失能部分阻断ABA和H2O2对气孔关闭的诱导效应。上述结果表明，拟南芥HY1在干旱胁迫中起着负调控作用，其下游组件至少包括ABI4和RbohD产生的ROS以及最终激活GORK通道。