多尺度成像联合无创微传感解析玉兰花产热组织中钙离子动态的时空特征

来自国内的研究人员通过整合红外成像(IR)、多光谱成像(MSI)和微束X射线荧光成像(μ-XRF)技术，精准定位玉兰花雌蕊侧部组织为产热核心区域，揭示钙离子(Ca2+)时空分布与产热过程高度吻合，并证实Ca2+通过调控线粒体呼吸代谢驱动 thermogenesis 的分子机制。

　　

玉兰花（Magnolia denudata）在早春寒冷时节绽放时具有独特的 floral thermogenesis（花部产热）现象。研究人员通过整合多尺度成像技术，首次将花朵发育分为五个阶段，并确定 stage 2（第二阶段）为产热高峰时期。利用红外成像(IR)与多光谱成像(MSI)精准定位产热区域位于雌蕊(gynoecium)的侧部组织，而非中央组织。进一步通过微束X射线荧光成像(μ-XRF)揭示了钙离子(Ca²⁺)在产热器官中的原位分布模式，其空间分布与热量分布高度一致。研究发现，产热阶段细胞质和线粒体中Ca²⁺内流速率显著提升，同时线粒体钙转运相关基因表达上调。通过调控细胞质Ca²⁺浓度可改变呼吸代谢能力，证实Ca²⁺是调控线粒体呼吸代谢的关键信号分子。该研究为复杂植物器官中能量代谢的时空调控机制提供了全新视角。