水稻阳离子/钙离子交换蛋白OsCCX2调控钙信号清除与渗透胁迫耐受性的机制研究

针对高渗环境引发的生理性干旱导致作物减产问题，研究人员通过钙离子(Ca2+)报告蛋白aequorin和GCaMP6s系统，首次揭示水稻阳离子/钙离子交换蛋白OsCCX2通过调控Na+/Ca2+交换活性参与钙信号清除(CaSC)，影响渗透压(Ψw)调节和气孔响应，为作物抗旱改良提供新靶点。

　　

当高渗环境引发生理性干旱时，植物会启动钙离子(Ca²⁺)信号传导系统。这项研究首次发现，水稻体内的阳离子/钙离子交换蛋白(OsCCX2)就像个"钙信号清道夫"，能快速清除细胞内的钙离子信号。通过aequorin和GCaMP6s两种先进的钙离子荧光报告系统，科学家们观察到在ccx2基因突变体中，根系和保卫细胞的钙信号清除明显"堵车"了。

更深入的研究显示，OsCCX2这个"多面手"不仅能调控钠(Na⁺)、钾(K⁺)和氯(Cl^-)离子的跨膜运输，还直接影响细胞渗透压和水势(Ψ_w)的调节。当这个蛋白"罢工"时，气孔就像漏水的阀门，导致植株在干旱条件下更快失水。有趣的是，虽然OsCCX2会影响渗透响应基因的表达模式，但不会干扰它们的转录激活开关。

分子定位实验表明，这个神奇的蛋白可能驻扎在内质网和细胞膜两个"工作站"，主要执行钠/钙离子(Na⁺/Ca²⁺)交换任务。这项发现不仅解开了作物应对干旱胁迫的新机制，更为培育"节水型"超级水稻提供了精准的分子靶点。