鈣在植物生理活動中起重要作用，各種外界和內在的信號因子所導致的植物反應大多與鈣信號轉導有關。鈣作為信號分子，介導了許多信號反應，并參與了眾多生理過程。那么，鈣信號是如何獲得對某種刺激信號的特異性反應的呢？研究表明細胞內存在許多控制鈣信號特異性的因素。目前，在模式植物擬南芥中的研究表明，鈣與鈣結合蛋白的結合使它們的構象發生改變，從而調節它們的活性或調節它們與靶蛋白的結合能力，進而調節靶蛋白的功能及活性，最終參與眾多生理過程。然而，鈣信號與狗牙根的抗性脅迫的關系還不清楚。
中國科學院植物種質創新與特色農業重點實驗室植物水分脅迫生物學學科組施海濤博士在產祝龍研究員的指導下，利用植物生理學、蛋白質組學和代謝組學等研究方法，對鈣調控草坪草狗牙根抗冷機理展開了一系列研究。研究發現冷脅迫處理快速誘導了鈣離子的含量；外源鈣離子處理提高可以顯著提高狗牙根對凍害脅迫抗性，而鈣離子的螯合劑EGTA處理降低了狗牙根對凍害脅迫抗性；同時外源鈣離子和EGTA處理均可以改變冷脅迫時的活性氧積累和抗氧化酶活性；進一步的蛋白質組學和代謝組學研究鑒定了一系列在正常和冷脅迫處理情況下被外源鈣離子調控的差異表達蛋白和代謝物，并將部分蛋白和代謝物整合在一條代謝途徑中。這些結果綜合解析了鈣調控草坪草狗牙根抗冷脅迫的機理。
以上研究獲得國家自然科學基金(No.31200194 和No.31370302)，中國科學院知識創新工程項目(No.54Y154761O01076和No.Y329631O0263)和中國科學院青年創新促進會的共同支持。相關研究結果在植物學國際期刊 “Journal of Integrative Plant Biology (doi: 10.1111/jipb.12167)”上在線發表。
鈣在正常和冷脅迫處理條件下調控的差異蛋白(A)和代謝物(B)的聚類分析及部分差異代謝物的代謝途徑分析(C)
