我園在報(bào)春苣苔屬植物牛耳朵響應(yīng)高鈣脅迫的轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究中取得新進(jìn)展
在中國，約1/3的陸地屬于喀斯特地貌，喀斯特地區(qū)土壤的鈣離子十分豐富，含量是酸性土壤的3倍以上。鈣離子作為植物必須的礦質(zhì)元素是植物生長發(fā)育的重要調(diào)節(jié)因子，也是植物細(xì)胞響應(yīng)環(huán)境變化的重要信號分子。但高濃度的鈣離子能夠干擾植物細(xì)胞的正常生理功能，因此保持植物體細(xì)胞內(nèi)鈣離子含量的平衡對植物的正常生長具有重要作用。報(bào)春苣苔屬植物具有獨(dú)特的喀斯特高鈣地區(qū)的適生性，是研究植物高鈣土壤適應(yīng)性機(jī)制的理想材料。
此前的研究表明，報(bào)春苣苔屬植物的高鈣土壤適應(yīng)生理機(jī)制具有多樣性，其中牛耳朵（Primulina eburnea）主要將鈣儲(chǔ)藏在植株葉片的胞間層和液泡（未發(fā)表數(shù)據(jù)），但其高鈣環(huán)境適應(yīng)的分子機(jī)制未見報(bào)道。本研究以牛耳朵為研究對象，首先確立了其致死鈣濃度，并分析了致死濃度鈣脅迫時(shí)間序列下的生理和轉(zhuǎn)錄水平的響應(yīng)?；赥O-GCN分析，預(yù)測了轉(zhuǎn)錄因子與非轉(zhuǎn)錄因子間的時(shí)間序列下的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步結(jié)合WGCNA分析，確定了CNGC2在植物響應(yīng)高鈣脅迫中的核心作用，并通過酵母單雜（Y1H）、雙熒光素酶等技術(shù)，鑒定出調(diào)控其表達(dá)的上游轉(zhuǎn)錄因子ATML1。這項(xiàng)研究初步闡明了植物應(yīng)對高鈣脅迫的分子響應(yīng)機(jī)制，并揭示了參與這一過程的轉(zhuǎn)錄因子的潛在調(diào)控關(guān)系。
研究成果于2024年8月，在國際學(xué)術(shù)期刊Industrial Crops and Products（中科院一區(qū)，IF = 5.6）上以“Time-series transcriptome analysis in Primulina eburnea reveals a key expression network in responding to high calcium stress”為題進(jìn)行了發(fā)表。江西省、中國科學(xué)院廬山植物園瀕危植物與保育遺傳研究組博士研究生楊恩點(diǎn)為第一作者，黃宏文研究員以及馮晨副研究員為本論文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（32360060）、中國科學(xué)院戰(zhàn)略生物資源項(xiàng)目（KFJ-BRP-007-013）的支持。
牛耳朵響應(yīng)高鈣脅迫的分子機(jī)制模式圖
