研究发现植物耐温基因与钙信号转导协同机制

钙信号转导被认为是植物抗寒和耐热的关键，但其分子机制还不完全清楚。南京农业大学邹保红研究团队通过对水稻基因组编辑产生的功能突变体的缺失研究，探讨了蛋白OsCNGC14和蛋白OsCNGC16在水稻耐温胁迫中的作用。相关成果近日在线发表在《植物生理学》杂志。

植物的生长发育受到温度等环境因素的高度调控。极端温度会引起植物的一系列生化、生理和形态变化，通常会对植物的生产力产生负面影响。培育耐高温和低温的植物品种是植物生物学和农业研究人员面临的挑战。

高温和低温都会引起植物产生复杂的反应，其中一些反应可以保护植物免受胁迫和损害。研究团队发现，在高温和低温胁迫下，植物的cngc14和cngc16突变体均表现出存活率降低、过氧化氢积累水平升高和细胞死亡增加。在cngc16突变体中，一些基因在热应激反应中被诱导和抑制的程度发生了改变，一些HSF（热休克因子）和HSP（热休克蛋白）基因比野生型略受诱导。

此外，OsCNGC14或OsCNGC16的丢失，减少或消除了由热胁迫或冷胁迫引起的胞浆钙信号。因此，OsCNGC14和OsCNGC16是耐热性和耐寒性所必需的，并且是钙信号的调节剂以响应温度胁迫。冷、热均可引起细胞内钙离子的瞬时流入，反复冷处理可引起细胞内钙离子的周期性变化。

研究团队还发现，拟南芥中AtCNGC2和AtCNGC4同系物的缺失，也导致了拟南芥耐低温能力的降低。

因此，研究团队认为，CNGC基因在植物的耐冷和耐热性中都起着关键作用，并且在应对高温和低温胁迫中，CNGC基因可能是钙信号的调节剂。

相关论文信息：https://doi.org/10.1104/pp.20.00591

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