土壤盐碱化是制约农业生产的主要逆境。水稻是我国主要粮食作物，可作为盐碱地改良和利用的首选作物，因此揭示水稻耐盐碱分子机制对培育强耐性新品种意义重大。
钙调蛋白（CaM）作为真核细胞Ca2+高效的主要转化器，可捕获由盐离子引发的Ca2+，作用于转录因子或蛋白激酶等，从而调控下游基因表达。
国家耐盐碱水稻技术创新中心、湖南农业大学教授吴德志团队联合浙江大学教授张国平团队，揭示了水稻钙调蛋白OsCaM1-1感知并传递盐胁迫下Ca2+信号，调控下游转录因子和转运蛋白基因表达影响钠钾离子平衡，从而正向调控水稻耐盐性的分子机制。
吴德志教授团队在田间鉴定水稻优异材料。受访者 供图
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团队研究发现，OsCaM1-1 是水稻根部响应盐胁迫的优势表达基因，其表达量高于 OsCaM1-2和OsCaM1-3同源基因。在水稻中敲除OsCaM1-1显著降低耐盐性，而过表达该基因则其耐盐性提高，这表明OsCaM1-1正向调控水稻耐盐性。
与野生型相比，OsCaM1-1基因敲除突变体地上部Na+浓度及Na+/K+比显著上升，而根中K+和Ca2+外流则显著下降，表明 OsCaM1-1 参与调控盐胁迫下根系对Na+和K+的吸收或转运，也揭示了Ca2+信号在Na+和K+稳态调节中的关键作用。
稻穗挂满枝头。受访者 供图
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为揭示OsCaM1-1的分子调控机制，研究人员利用RNA-seq从OsCaM1-1突变体中鉴定到452个受盐和OsCaM1-1共同调控的差异表达基因。其中，OsABI5、OsWRKY48、OsWRKY76和OsbHLH120等转录因子很可能是OsCaM1-1操纵离子平衡的关键基因。进一步利用qRT-PCR分析表明，OsCaM1-1突变体中Na+转运蛋白基因的表达模式与野生型存在显著差异。
据介绍，这项研究为破解水稻Ca2+信号转导耐盐调控网络提供了新思路。10月24日，研究论文在线发表于Plant，Cell & Environment上。
相关论文信息：
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.15212
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