实验室揭示棉花耐高钙胁迫新机制

作者：棉花生物学国家重点实验室 日期：2022-06-23 访问量：

实验室叶武威研究员团队开展高Ca²⁺胁迫下棉花的应激响应机制研究，揭示了棉花耐高Ca²⁺胁迫机制，为棉花耐高Ca²⁺胁迫分子机理研究提供了新依据。相关研究结果以“Secondary metabolite pathway of SDG (secoisolariciresinol) was observed to trigger ROS scavenging system in response to Ca²⁺ stress in cotton”为题发表在生物学3区期刊《Genomics》上（IF=5.73）。

钙是一种必须的营养元素，在动植物体内起着不可或缺的结构和信号作用。但高浓度Ca²⁺对植物伤害十分严重，通过抑制植物种子萌发、影响光合作用、改变生长特性等抑制植物的生长发育，甚至限制植物群落分布。目前，我国近1/3的地区存在土壤钙过量现象。因此，研究植物抵抗高Ca²⁺胁迫的分子机制对利用Ca²⁺污染的土壤具有重要的理论意义和生产实践价值。

该研究对103份棉花种子材料在200mM CaCl₂胁迫下进行萌发鉴定，筛选获得耐Ca²⁺材料和Ca²⁺敏感材料，并进行转录组测序。通过结果分析，研究人员挖掘到一条由Ca²⁺/CML蛋白调节的次级代谢物——亚麻木酚素（SDG）合成的代谢通路，发现亚麻木酚素在棉花植株中主要是通过清除活性氧（ROS）来抵抗高Ca²⁺胁迫。研究结果为棉花及其他植物耐高Ca²⁺胁迫的研究提供了分子基础，为培育耐高Ca²⁺棉花新种质提供了新的理论依据。

中棉所硕士研究生冯茜贤为第一作者，叶武威研究员为该论文通讯作者。该研究得到财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系、中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2022.110398

棉花抗高Ca²⁺胁迫的分子机制解析