Ca是植物細(xì)胞維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和感應(yīng)細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境最重要的信號(hào)分子。Ca含量也是牧草重要飼用指標(biāo)，直接關(guān)系到牧草生理和食用家畜的健康。過(guò)去五年祁智教授團(tuán)隊(duì)以模式植物擬南芥和野生牧草為材料，對(duì)Ca調(diào)節(jié)植物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和植物吸收、分布Ca的分子機(jī)制進(jìn)行了深入研究。最新研究發(fā)現(xiàn)，位于擬南芥葉細(xì)胞膜的CNGC2蛋白是介導(dǎo)鈣離子吸收的核心組份。
利用電生理學(xué)設(shè)備膜片鉗，研究小組證明CNGC2編碼蛋白具有鈣離子內(nèi)向通道活性，受環(huán)核苷酸調(diào)節(jié)。在水培條件下，當(dāng)溶液鈣離子含量較高時(shí)，缺失CNGC2基因的擬南芥植物生長(zhǎng)受抑制，過(guò)氧化物質(zhì)在葉子中積累，進(jìn)一步導(dǎo)致局部細(xì)胞死亡。
CNGC2基因主要在成熟葉子小葉脈周邊的葉肉細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。利用激光共聚焦顯微鏡，結(jié)合特異性細(xì)胞外鈣離子熒光染料，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，鈣離子在缺失CNGC2基因的擬南芥植物的葉細(xì)胞外大量積累，說(shuō)明葉細(xì)胞吸收鈣離子能力受阻。
本研究得到祁智教授主持的國(guó)家自然科學(xué)基金和李光鵬教授主持的內(nèi)蒙古自治區(qū)草原生態(tài)畜牧業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心資助。研究使用的儀器設(shè)備為內(nèi)蒙古大學(xué)“211”三期建設(shè)經(jīng)費(fèi)支持購(gòu)買(mǎi)。相關(guān)研究成果發(fā)表在2017年2月出版的美國(guó)植物生理學(xué)報(bào)Plant Physiology。
Wang Y, Kang Y, Ma C, Miao R, Wu C, Long Y, Ge T, Wu Z, Hou X, Zhang J, Qi Z (2017) CNGC2 is a Ca2+ Influx Channel that Prevents Accumulation of Apoplastic Ca2+in the Leaf. Plant Physiology 173: 1342-1354