钙：植物体内的“传令兵”

提到钙，同学们的第一反应是什么？钙是人体所必需的物质，是构成牙齿和骨骼的重要物质。但要说钙在植物生长中发挥的作用，那可能会出乎你们的意料。

钙浓度随环境变化

我们能感受到外界环境变化，依赖的是身体内外的感受器，如舌头上感知味道的感受器、皮肤上的温度感受器和压力感受器。当这些感受器被外界信号触发后，它们就会将信号转化为电信号，通过神经细胞传递给大脑，大脑继而作出相应的反应。

植物应对环境变化，也有类似的运作机制。研究发现，在逆境中，植物细胞中的钙离子浓度会发生剧烈、迅速的变化，而这种变化确实与植物的抗逆能力有关。

早在2009年，波兰一位科学家就做过一个实验，研究了掌管钙离子进入细胞的膜联蛋白的作用。他先将拟南芥在短光照条件下培养了4周，之后让拟南芥推迟开花，并进行干旱处理。实验中，拟南芥生长的土壤逐渐变得干旱，直至完全脱水。结果显示，膜联蛋白缺失的株系在干旱处理后第5天出现枯萎症状；而野生型和膜联蛋白超表达的株系依然保持饱满的绿色状态。这说明膜联蛋白可能在干旱条件下发挥了作用。

这个实验表明，植物确实能感受到外界的不利条件，并把这种信号转化为钙离子浓度的变化，钙离子再将信息传递给相应的蛋白质。

钙的好搭档

那么，究竟是哪些感受器将外界的信号转化为植物细胞内的钙信号的呢？

湖南农业大学的研究团队在最新的研究中发现，当水分增多时，植物低渗（多水）感受器OSCA2.1和OSCA2.2会迅速感知外界丰富的水分，使胞质内钙信号增强，从而作出防御等反应。

实际上，渗透感受器OSCA基因家族非常古老，它们最早出现在原生生物身上，在维持原生生物细胞形状和膨压方面发挥作用。伴随着植物从水到陆地的转变，植物OSCA基因家族的扩张和演化在植物响应水分变化中起着重要作用。

可植物体内并没有专门传递信息的神经细胞，它们是如何将探知的环境信息传递给相应的细胞的呢？这时候，钙离子就发挥了重要作用。

在植物细胞中，钙离子的流速远比我们想象的要快，达到每秒400微米。对我们来说，这个传播速度不快。可你要知道，植物根系上的细胞通常只有几十微米。

那么，钙离子是如何让植物细胞行动起来，做好应对极端环境的准备的呢？这就要说到一种特殊的蛋白质——钙调素。它可以随着钙离子浓度的变化而改变自己的形态，从而启动不同的细胞生产线。毫不夸张地说，钙调素就是一把智能的万能钥匙。

影响水果的甜度

值得注意的是，细胞中的钙离子来得快，去得也快。这是因为高浓度的钙离子会极大地干扰细胞的正常工作。所以，几秒钟内，细胞中的钙离子浓度又会恢复正常。但是，这时植物已做好了应对干旱的准备，加班加点地生产糖类物质和氨基酸，尽可能地保证自己不会因为环境干旱而脱水。

所以，水果处于干旱环境时，会更甜一些。而关于干旱的信号，则是由钙来传递的。水果甜不甜，居然与钙有关系，这是大家都没想到的吧！