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血红素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)催化血红素(heme)降解，生成胆绿素(biliverdin，BV)，一氧化碳(carbon monoxide，CO)和亚铁离子(ferrous iron，Fe2+)。研究证实在哺乳动物中，HO-1为诱导型，在大多数组织内呈低水平表达，当受到血红素、高氧、缺氧、热休克、内毒素、过氧化氢、细胞因子、紫外线、重金属和NO等诱导剂诱导时，会大量表达，具有抗炎抗氧化、抗凋亡、抗增生效应。另外，HO-1/CO系统对低氧缺血性脑损伤，心血管疾病，内分泌系统疾病以及其他一些疾病具有防护作用。那么植物中HO-1有什么功能呢？植物中HO-1/CO系统是否也具有类似动物中的功能呢？
本实验根据NCBI数据库公布的部分NtHO-1基因的mRNA序列（AF473906.1），提取三生烟草（Nicotiana tabacum L.cv.Samsun NN）总RNA，翻转录成cDNA后，运用Race法扩增到NtHO-1基因完整的蛋白编码(CDS)序列，构建NtHO-1基因超量表达载体以及NtHO-1-RNAi表达载体和NtHO-1-VIGS表达载体，通过农杆菌侵染介导，叶盘法培育NtHO-1基因超量表达、NtHO-1-RNAi幼苗以及NtHO-1-VIGS植株，温室生长2个月左右后，对T0代株系进行抗旱性、抗病性测定，结果显示与对照株系和沉默株系相比，NtHO-1基因超量表达株系，显著提高了烟草的抗旱性，而且NtHO-1-RNAi株系的抗旱性最差。干旱胁迫下，对抗旱相关物质含量进行测定，数据显示NtHO-1基因超量表达株系相关物质含量最高;NtHO-1-VIGS株系与对照株系相比，抗旱性也减弱，这些数据暗示NtHO-1基因参与了植物耐旱胁迫的生理过程。汁液摩擦法接种烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus; TMV)进行抗性检测，数据显示NtHO-1基因超量表达株系与对照和NtHO-1-RNAi株系相比发病减弱。RT-RCR发现NtHO-1基因超量表达株系叶片中PR(l)a、PR(l)b基因表达水平高于对照组和NtHO-1-RNAi组，暗示NtHO-1基因可能通过调控抗病相关基因来抗御TMV的侵染。T0代转基因烟草温室培养收种后，对T0代种子萌发进行耐盐性实验，在100mM NaCL胁迫下，NtHO-1基因超量表达株系种子萌发率最高，明显高于其他株系，5天后测量发芽种子根长和芽长，同样也是超量表达株系最长，并且RNAi株系最短，初步得到结论:NtHO-1基因超量表达缓解了盐胁迫对烟草种子萌发和根芽生长的抑制。实验还发现无环境胁迫正常生长情况下，超量表达株系幼苗生长要明显好过对照株系，因此NtHO-1基因对烟草生长有可能具有调控作用。有报道称HO-1很有可能和CO作为一个系统来发挥作用，因此我们对三种环境胁迫下CO的含量进行了测定，发现CO含量均有所升高，且NtHO-1基因超量表达株系中CO含量最高，并且在种子萌发实验试验中，NtHO-1基因超量表达株系种子在CO清除剂或HO-1抑制剂存在下，种子萌发率下降，根长芽长也缩短，暗示CO可能参与了HO-1调控的抗御缓解胁迫对烟草危害的过程。