抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室

　　抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室韩生成教授课题组已毕业硕士研究生罗津于2020年1月23日在Journal of Plant Physiology杂志（IF=2.825）发表题为“Intraorganellar calcium imaging in Arabidopsis seedling roots using the GCaMP variants GCaMP6m and R-CEPIA1er”的研究论文。 韩生成课题组2017级硕士究生陈吕莉为该文共同作者，韩生成教授为该文共同通讯作者。

　　钙离子是真核生物中广泛的第二信使，在动物细胞中，各种各样的环境和发育刺激会触发细胞器（例如细胞质，细胞核和内质网）中的钙信号转导，其中内质网作为主要的钙库，在动物细胞钙离子动态中发挥了重要的作用。然而，在植物细胞中内质网钙离子稳态及其在胞质和或核质钙离子动态中的作用仍然不清楚。GCaMP由环状排列的增强型绿色荧光蛋白与钙调蛋白和肌球蛋白轻链激酶的结合而构成，用于检测哺乳动物细胞中的钙离子变化。本研究将GCaMP的高亲和力变体GCaMP6m与核排出信号肽NES（nuclear export signal）和核定位信号肽NLS （nuclear localization sequence）分别相连，构成NES-GCaMP6m 和NLS-GCaMP6m，用于检测拟南芥根细胞的胞质和核质钙离子浓度变化。另外，GCaMP的低亲和力变体为CEPIA1（calcium-measuring organelle-entrapped protein indicator 1），本研究将其与内质网腔定位蛋白 Calreticulin 1a（CRT1a）相连，获得了用于检测拟南芥根细胞的内质网钙离子浓度变化的钙离子指示剂CRT1a-R-CEPIA1er（ER-targeted red calcium-measuring organelle-entrapped protein indicator 1）。本研究发现，250 mM山梨醇（作为渗透胁迫）、50 μM脱落酸和1 mM卡巴胆碱诱导的胞质钙离子浓度增加主要是由于胞外钙离子内流引起的，而由这三种相同刺激诱导的核质钙离子浓度增加是由内质网钙离子释放引起的。此外，渗透和脱落酸刺激会引起内质网的钙离子浓度增加，呈现与胞质和核质钙离子变化的不同模式，而卡巴胆碱会导致内质网的钙离子浓度降低，表明在植物的内质网中也发生钙信号转导。这些结果对研究拟南芥根细胞响应不同环境刺激的亚细胞区的钙离子动态提供了新的线索，并证明GCaMP用于钙成像是深入了解植物细胞器功能的有用手段。

　　本研究受国家自然科学基金面上项目31970723的资助。

　　全文下载链接https://doi.org/10.1016/j.jplph.2020.153127