钙调蛋白介导的转录调控机制在植物非生物胁迫中的研究进展

　　

摘要：

植物整个生长周期遭受干旱、盐碱、高低温、金属毒害等非生物胁迫，严重限制作物生长发育与产量形成。为适应各种逆境，植物进化出精密的钙信号转导网络，通过动态调控逆境应答基因表达提高对逆境的适应性。钙调素（CaM）与类钙调蛋白（CML）是植物核心钙信号解码器，通过结合并调控下游靶蛋白活性，在非生物胁迫应答中发挥核心调控作用。逆境刺激触发胞质特异性Ca²⁺信号，CaM/CML感知信号后通过与CAMTA、CBP60、WRKYⅡd、MYB、NAC、bZIP等多类转录因子结合，介导全基因组转录重编程，进而调控抗氧化系统、离子稳态、激素信号等通路，赋予植物逆境耐受性。本文系统总结了CaM/CML结合型转录因子的结构特征与功能特性，阐述CaM/CML介导的转录调控在通用胁迫、低温、高温、盐胁迫、干旱及金属离子等胁迫中的分子机制，归纳不同胁迫下CaM/CML信号通路的保守性与物种特异性，解析其与脱落酸、水杨酸、茉莉酸等植物激素信号的交叉互作网络。此外，提出了该研究领域在CaM/CML与转录因子结合特异性、液-液相分离功能、多重胁迫交叉应答等方面的关键科学问题，展望了单细胞测序、多组学整合、CRISPR/Cas9基因编辑等技术在解析调控网络与作物抗逆改良中的应用前景。深入阐明CaM/CML介导的转录调控机制，为作物抗逆分子育种提供理论依据与核心基因靶点，对培育气候智能型作物、推动农业绿色可持续发展具有重要科学价值与实践意义。