1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
荷花是我国的主要经济作物，在国民经济中占有重要地位。因此对荷花抗逆基因的研究具有重要的意义。血红素加氧酶（hemeoxygenase，ho，ec1.14.99.3）是动物微粒体中催化血红素降解的起始酶和限速酶，代谢产生胆绿素（biliverdin，bv），一氧化碳（carbonmonoxide，co）和fe2 。schmid等（1968）首次在大鼠的脾脏、肝脏、肾脏和骨髓微粒体中检测到了ho活性[1]。随后，yoshida和kikuchi（1978）成功地从猪脾脏中纯化得到ho蛋白[2]。利用x衍射分析的方法，现已确定了七种ho的结构，分别是人ho-1、鼠ho-1、三个来源于细菌的hos:n.meningitidis的hemo、c.diphtheriae的hmuo、p.aeruginosa的piga、以及来源于蓝细菌的两个hos:synho-1和synho-2[3]。
动物中的ho存在两种同工酶:33kda诱导型的ho-1和36kda组成型的ho-2[4]。这两个同工酶在c-端都有一段定位于微体膜的疏水序列，第三个类型的ho同工酶（ho-3）是在老鼠的大脑中发现的[5]，与ho-2具有90%的同源性。但是，在老鼠其它组织或器官中并没有检测到有功能的ho-3，因此有报道认为ho-3基因可能是起源于ho-2转录本被加工的基因[6]。动物ho-1活性在外加氯化高铁血红素（hemin）或者血红蛋白（hemoglobin）的情况下可以很显著地提高[7,8]。此外，老鼠肝脏中的ho-1同样可以被一些非血红素的物质如内毒素、溴苯、激素和一定量的金属离子诱导[9]。现在已知，ho及co组成的系统在动物的抗氧化、扩充血管、抗炎症、抗凋亡以及信号表达等方面起着重要的作用[10-13]。
近些年的研究表明，植物ho及其副产物co可能还具有其它重要的生理功能。植物ho-1在许多非生物胁迫条件下也可以被诱导，包括cd、uv-b、no及盐等[14-17]。这表明ho在对抗非生物胁迫引起的细胞氧化损伤方面可能具有重要的作用。同样，由ho产生的co在对抗非生物胁迫中也起着作用。han等[18]的研究发现，苜蓿在cd2 胁迫下能上调ho-1的表达同时释放co，采用外源co溶液预处理，上调了谷胱甘肽还原酶（glutathionereductase,gr）、谷胱甘肽硫转移酶（glutathiones-transferase，gst）、谷氨酰半胱氨酸合成酶（glutamylcysteinesynthetase，gcs）和谷胱甘肽合成酶（glutathionesynthetase，gs）等gsh代谢酶基因的转录本，同时还提高了gr和gst的活性，从而缓解了cd2 对根伸长的抑制。因此，苜蓿内源ho产生的co可能是通过调节植物体内的ros代谢、gsh代谢系统，来缓解cd2 诱导的氧化伤害的。xie等[19]的研究则发现，co通过no调节的离子平衡维护及上调抗氧化防御来增强小麦幼苗根对盐胁迫的耐性。此外，外源施加co气体或供体，可以增强植株耐盐性、缓解盐胁迫造成的生长抑制[20-22]，并可能通过上调抗氧化酶转录本及其活性缓解诸多非生物胁迫引起的氧化损伤及脂质过氧化[23,24]。
2. 研究的基本内容和问题
（一）研究的目标
近年来基因克隆技术已经广泛应用于基因功能的鉴定，本实验对荷花ho-1基因克隆着手，从而对荷花ho-1基因的功能进行深入的研究，来发现形状基因对其功能的影响，同时本研究将有利于揭示植物血红素加氧酶的生物学功能及其在信号传递里面的作用。
（二）研究内容
3. 研究的方法与方案
（一）技术路线
4. 研究创新点
弱光和盐害等各种胁迫是导致荷花产量降低的重要原因之一。一直以来，很多人认为盐分会影响植物生理循环的任何过程，从而影响到作物产量的提高，所以对盐的耐受性研究一直是人们密切关注的。对植物来说，高浓度盐会打破水势与离子分布之间的动态平衡，从而导致分子水平的伤害，生长迟滞，甚至死亡等后果。现在已知，HO-1基因在逆境造成的氧化胁迫中起着保护作用,而目前对HO/CO系统的研究还很有限，通过对优良基因的筛选及应用，希望对农业应用做出一定的贡献。
5. 研究计划与进展
（1）2015.9-2015.10：荷花ho-1基因的获取和pcr扩增；
（2）2015.10-2015.11：构建重组子并鉴定和筛选；
（3）2015.11-2015.12：测序及生物信息学分析；
