钙离子信号与植物激素协同调控：解密非生物胁迫下作物抗逆性的分子交响

为解决气候变化导致的非生物胁迫（如盐碱、干旱等）对作物生长的严重影响，研究人员系统综述了钙离子(Ca2+)信号通路与植物激素（ABA、JA等）的协同调控机制。通过整合分子、遗传和生理学证据，揭示了Ca2+传感器（如CBLs、CDPKs）与激素信号交叉对话的分子基础，为设计作物抗逆新策略提供了理论框架，对保障粮食安全具有重要意义。

　　

气候变化正以前所未有的速度重塑地球生态环境，其中盐碱化、干旱、极端温度等非生物胁迫已造成全球农作物减产50-70%。面对这一严峻挑战，植物进化出了精密的分子防御系统，而钙离子(Ca²⁺)作为"万能第二信使"，与植物激素网络共同构成了抗逆响应的指挥中枢。然而，这两大系统如何协同奏响"抗逆交响乐"，仍是当前植物逆境生物学领域亟待破解的科学谜题。

来自德里大学的研究团队在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》发表综述，系统梳理了Ca²⁺传感机制与植物激素信号的交叉对话。研究通过整合近年分子遗传学、蛋白质组学和生理生化证据，重点解析了钙调蛋白(CaMs)、CBL-CIPK通路等传感器如何解码Ca²⁺时空动态（即"Ca²⁺特征"），并与脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)等激素信号协同调控抗逆基因表达的分子机制。关键技术包括：比较分析不同胁迫下Ca²⁺荧光标记植株的动态成像，基因编辑技术构建的传感器蛋白突变体表型鉴定，以及磷酸化蛋白质组学揭示的CDPKs（钙依赖性蛋白激酶）底物网络。

【Ca²⁺信号通路介导植物胁迫响应】
研究表明，当植物感知胁迫时，胞质Ca²⁺浓度会形成独特的时空振荡模式。EF-hand结构域蛋白家族（如CaMs、CMLs）通过构象变化识别这些"分子密码"，进而激活下游靶标。例如CBLs（钙神经素B样蛋白）与CIPKs（互作蛋白激酶）形成的复合物可磷酸化离子通道，调控K⁺/Na⁺平衡以应对盐胁迫。

【植物激素在胁迫响应中的潜在作用】
多种激素通过不同途径增强抗逆性：ABA通过激活SnRK2激酶促进气孔关闭以减少水分流失；JA通过JAZ-COI1模块诱导抗氧化酶合成；而油菜素内酯(BR)则通过BZR1转录因子协调生长与防御资源的再分配。

【胁迫条件下激素与Ca²⁺信号的交叉对话】
研究发现Ca²⁺与激素存在多层次互作：在ABA信号中，CPK3（CDPK亚型）可直接磷酸化ABF转录因子；乙烯通过EIN3调控Ca²⁺通道CNGC12的表达；而生长素输出载体PIN3的膜定位则受CaM7调控，形成发育与胁迫响应的整合节点。

这项研究的重要意义在于：首次系统绘制了Ca²⁺-激素互作网络图谱，揭示植物通过"分子交响"实现胁迫精准响应的进化策略。这不仅为分子设计育种提供了新靶点（如CIPK23-PYL8模块），更提出了"信号通路模块化组装"的创新理念，为发展气候智慧型农业奠定了理论基础。未来研究可结合单细胞测序和合成生物学手段，进一步解析不同组织中的信号特异性，推动作物抗逆调控从经验育种向精准设计跃迁。