揭示植物维持锰稳态的重要机制

（2021.3.9 西北农林科技大学）

3月5日，Molecular Plant在线发表了我校王存教授研究团队题为“A Tonoplast-associated Calcium Signaling Regulates Manganese Homeostasis in Arabidopsis”的研究论文。我校生命科学学院师资博士后张振乾为该论文的第一作者，博士研究生傅大利、中国农业大學生物学院博士研究生孙志慧为共同第一作者。生命学院王存教授为通讯作者。

锰是植物生长发育的必需微量元素，但酸性土壤和渍水土壤会对植物造成毒害作用。土壤pH值是影响锰有效性的最关键因素，随着pH值降低锰的有效性逐渐升高。目前，全球有30%的土壤为酸性土壤，锰毒害已经成为限制作物产量和品质的重要因素之一。但与其他营养元素相比，植物锰元素的研究局限于一些锰转运体的基因发掘和生物学功能验证，其分子调控机制和关键转运过程还很不清楚。因此，深入探讨植物如何从外界环境中吸收利用锰，及其在体内转运、再分配的分子机制具有重要意义，特别是植物在高锰胁迫环境下的适应机理和低锰条件下锰营养效率的研究，对提高作物的产量和品质意义重大。

Ca2+是真核细胞内广泛存在的第二信使，在植物响应逆境胁迫和生长发育的过程中扮演着重要角色。然而，Ca2+信号是否参与调控锰信号转导途径？如果参与，其具体的分子机制是什么？这一科学问题至今悬而未决。研究人员通过Aequorin报告基因以及Fluo-4染色方法，首次明确了高锰胁迫能够诱导产生Ca2+信号。基于此，研究人员进一步研究了钙信号在高锰胁迫中的作用和分子机制。通过系统筛选发现，钙依赖蛋白激酶CPKs家族中的CPK4/5/6/11与定位于液泡膜的锰转运体MTP8物理互作。……