(相關(guān)資料圖)
植物細胞具有很高的全能性，它賦予植物在活體和離體條件下極強的再生能力。目前基于植物細胞全能性發(fā)展起來的植物離體再生體系已被廣泛應用于植物生物技術(shù)和基因改良中。在經(jīng)典的植物離體再生體系中，生長素誘導的愈傷組織形成是離體再生的第一步，它一直被認為是植物細胞脫分化獲得全能性的過程，也在很大程度上決定了植物的再生能力。最近的研究顯示，生長素誘導的愈傷組織形成通過根發(fā)育通路實現(xiàn)，在此過程中根干細胞特征基因的激活對于器官的從頭再生是必需的。而鈣信號是真核生物重要的細胞信號，參與調(diào)控了發(fā)育和環(huán)境響應的多個過程。目前應用于植物離體再生的培養(yǎng)基中均含有較高濃度的鈣離子成分。但迄今為止，關(guān)于鈣信號是否參與愈傷組織形成及植物再生能力的調(diào)控尚不明確。
中科院植物所胡玉欣研究組在鑒定調(diào)控植物愈傷組織形成能力的重要因子過程中發(fā)現(xiàn)，擬南芥鈣調(diào)素（CaM）結(jié)合蛋白IQM5的一個顯性負突變顯著抑制了其各個器官的愈傷組織形成能力。研究顯示在擬南芥中鈣離子信號模塊CaM-IQM成員的缺失導致了愈傷組織和側(cè)根形成缺陷。進一步研究發(fā)現(xiàn)，鈣信號模塊CaM-IQM可以與生長素信號的關(guān)鍵抑制因子IAAs以鈣離子依賴的方式發(fā)生互作，解除IAAs對通路中的生長素響應因子ARF7的抑制作用，從而影響下游控制側(cè)根和愈傷組織形成關(guān)鍵因子的表達來促進側(cè)根和愈傷組織的形成。
該研究不僅發(fā)現(xiàn)鈣信號復合體CaM-IQM是調(diào)控生長素誘導愈傷組織和側(cè)根形成的重要因子，也揭示了一條鈣信號和生長素信號互作調(diào)控植物再生和發(fā)育的分子途徑。研究結(jié)果對深入理解鈣信號在植物再生和發(fā)育方面的功能具有啟示意義。
該研究成果于6月28日在線發(fā)表于國際學術(shù)刊物PNAS上。植物所在讀博士生張世琪為該論文第一作者，胡玉欣研究員和徐重益研究員為通訊作者。這項研究得到了國家自然科學基金和中科院先導專項的資助。
相關(guān)文章鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2202669119
（分子生理實驗室供稿）
CaM-IQM鈣信號復合體調(diào)控側(cè)根（左）和愈傷組織（右）形成的模式圖
標簽： 中科院植物所
