棉花内质网型Ca2+-ATP酶基因GhECA8参与盐胁迫响应的功能解析

《Cell Biology and Toxicology》：GhECA8 positively regulates salt tolerance via maintaining intracellular calcium homeostasis in cotton

　　

摘要

钙（Ca²?）信号转导在植物应对盐胁迫中发挥核心作用。内质网型 Ca²?-ATP 酶（ECAs）是 P 型 IIA 类 Ca²?-ATP 酶家族的成员，通过介导胞内 Ca²? 转运而维持细胞 Ca²? 稳态。然而，ECA 基因在棉花耐盐性中的功能仍知之甚少。本研究在四种棉花物种中共鉴定出 24 个 ECA 家族成员，并因其受盐胁迫强烈且持续的诱导，选取 GhECA8 进行功能表征。通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）沉默 GhECA8 后，植株盐敏感性显著增强，表现为严重的叶片萎蔫、黄化以及生物量下降。GhECA8 沉默植株表现出异常的 Ca²? 调控特征：局部净 Ca²? 内流增强，但盐诱导的叶片总钙积累量减少；同时伴随 Na?/K? 比值升高、活性氧（ROS）过量积累、抗氧化能力与渗透调节能力减弱，以及细胞和组织损伤加剧。此外，GhECA8 沉默增强了内质网应激相关基因的表达，并削弱了盐诱导的脱落酸（ABA）积累及 ABA 相关的转录应答。综上所述，这些结果表明 GhECA8 对棉花耐盐性有贡献，并与 Ca²? 稳态、离子平衡、氧化还原调控、渗透调节以及 ABA 相关胁迫应答的协同变化密切相关，可作为棉花耐盐功能研究的候选基因。