2020年7月,韩生成教授和王友军教授课题组在Cell Calcium杂志(IF: 4.874)上共同发表了题为“Heterogeneous expression of plasma-membrane-localised OsOSCA1.4 complements osmotic sensing based on hyperosmolality and salt stress in Arabidopsis osca1 mutants”的文章。抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室博士生翟圆君和温照红(已毕业)为共同第一作者。
植物细胞中高渗胁迫与盐胁迫均能在数秒内引起胞内钙离子浓度([Ca2+]cyt)的增加,称为高渗诱导的胞内钙离子增加(OICIcyt)和盐诱导的胞内钙离子增加(SICIcyt)。前人利用植物钙成像技术结合正向遗传学方法,获得了一个拟南芥中OICIcyt缺少突变体,命名为reduced hyperosmolality-induced [Ca2+]i increase 1 (osca1)。研究表明,OSCA1.1编码一个高渗门控钙通道,介导拟南芥保卫细胞和根细胞的OICIcyt。植物OSCA家族中存在多个成员,如水稻中有11个OsOSCAs家族基因,暗示OSCAs具有多样的生物学功能。本研究中,我们克隆到除OsOSCA4.1外的其他10个OsOSCAs全长编码区。对10个成员进行瞬转拟南芥叶肉细胞原生质体的亚细胞定位实验中发现,OsOSCA1.4主要定位于质膜(Figure A),而其余9个OsOSCAs主要定位于内质网。随后,利用动物细胞HEK293中钙成像技术及全细胞膜片钳技术的研究表明,OsOSCA1.4编码一个非选择性钙透过性阳离子通道,感受高渗胁迫及高盐胁迫产生的渗透信号后被激活产生内向电流,介导细胞内OICIcyt和SICIcyt(Figure B and C)。进一步在拟南芥osca1中过表达OsOSCA1.4发现,转基因株系可以回补突变体中的OICIcyt和SICIcyt、以及渗透胁迫和盐胁迫抑制的根系生长和气孔运动等(Figure D to F)。本文将为继续探索OsOSCA家族介导钙信号及其在水稻生长发育中功能奠定基础。