西北农林科技大学揭示植物维持锰稳态的重要机制

西北农林科技大学王存课题组联合巩志忠课题组通过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，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。利用多种蛋白互作技术证明了CPK4/5/6/11与MTP8互作的真实性。最后，通过体内体外磷酸化、酵母功能互补、元素含量测定以及生理表型等试验发现，CPK4/5/6/11通过磷酸化MTP8的第31位和32位丝氨酸激活其转运活性，进而将细胞质中的多余锰离子转运进液泡内，提高植物耐受锰毒害的能力。此外，模拟磷酸化状态的MTP8还能提高植物在低锰胁迫条件下的种子萌发和幼苗生长。综上所述，该研究明确了高锰胁迫会引起植物细胞内钙信号，解决了长期以来困扰科学家的疑问，系统解析了Ca2+-CPK4/5/6/11-MTP8信号通路调控植物锰稳态的分子机制，为培育有益重金属超富集作物和有毒重金属低积累品种提供了理论依据和技术支持。

相关研究成果于2021年3月4日在线发表在《Molecular Plant》上。