植物CBL调控逆境胁迫响应的作用机制

　　

摘要：

钙调磷酸酶B蛋白（calcineurin B like protein, CBL）是一类植物特有的Ca²⁺传感器，在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥重要作用。CBL由4个典型的用于Ca²⁺结合的手性延伸因子（elongation factor hands, EF-hands）结构域构成，并且每个EF-hand含有12个相对保守氨基酸组成的α-螺旋-环-α-螺旋结构。CBL启动子区域的顺式调控作用元件（如W-box、MBS和G-BOX等）可与上游转录因子（transcription factors, TFs）结合，通过激活或抑制下游基因的表达，从而进行转录调控。CBL通过脱落酸（abscisic acid, ABA）、呼吸爆发氧化酶同源物（respiratory burst oxidases homolog, RBOH）以及活性氧（reactive oxygen species, ROS）等信号通路调控植物气孔运动，减少水分蒸发，以适应各种逆境胁迫。大量研究表明，当植物受到盐、干旱、极端温度、营养胁迫和病原菌等逆境胁迫时，CBL能够迅速感知细胞内瞬时Ca²⁺信号变化，不仅与CBL互作蛋白激酶（CBL-interacting protein kinase, CIPK）互作磷酸化下游靶标蛋白实现Ca²⁺信号传导，还与其他蛋白质（如高亲和力K⁺转运蛋白5、蛋白S-酰化转移酶10和2C类蛋白磷酸酶等）互作，从而正向或负向调控植物的抗逆性。此外，CBL介导植物器官和组织生长发育，通过调节糖信号促进果实成熟。CBL也与开花时间基因（gigantea, GI）结合以影响植物的开花时间。论文综述了植物CBL的发现、结构、分类、调控机制、生物学功能及其调控逆境胁迫响应的作用机制，并对其未来研究方向进行了展望，以期为农作物抗逆性遗传改良和生物育种提供基因资源和理论依据。