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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和基因改良中。在經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育通路實現，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，參與調控了發育和環境響應的多個過程。目前應用于植物離體再生的培養基中均含有較高濃度的鈣離子成分。但迄今為止，關于鈣信號是否參與愈傷組織形成及植物再生能力的調控尚不明確。
中科院植物所胡玉欣研究組在鑒定調控植物愈傷組織形成能力的重要因子過程中發現，擬南芥鈣調素（CaM）結合蛋白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根形成缺陷。進一步研究發現，鈣信號模塊CaM-IQM可以與生長素信號的關鍵抑制因子IAAs以鈣離子依賴的方式發生互作，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根和愈傷組織形成關鍵因子的表達來促進側根和愈傷組織的形成。
該研究不僅發現鈣信號復合體CaM-IQM是調控生長素誘導愈傷組織和側根形成的重要因子，也揭示了一條鈣信號和生長素信號互作調控植物再生和發育的分子途徑。研究結果對深入理解鈣信號在植物再生和發育方面的功能具有啟示意義。
該研究成果于6月28日在線發表于國際學術刊物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鈣信號復合體調控側根（左）和愈傷組織（右）形成的模式圖
標簽： 中科院植物所
