发现植物中一类钙通道蛋白组分通过介导外源钙吸收增强环境胁迫抗性

钙离子（Ca²⁺）是植物生长和防御所必需的大量营养元素，但其从土壤中吸收的分子机制仍然尚未明确。通过生物信息学和电生理筛选，我们鉴定出一类植物特有的蛋白质，命名为离子电流家族A（IONIC CURRENT FAMILY A，简称ICAs）。将IA蛋白表达在异源系统中，可检测到Ca2+通透性非选择性阳离子通道（CNCC）活性。在拟南芥中，ICA1、ICA2、ICA3和ICA4主要在根中表达，定位于质膜。当外部Ca²⁺浓度不足或过量时，ica1/2/3/4四重突变体分别表现出对Ca²⁺的高敏感性或低敏感性，其根长度发生变化。当Ca²⁺浓度适中时，这些突变体对多种非生物和生物胁迫表现出更高的敏感性。ica突变体缺乏先前文献报道过的CNCC介导的根部Ca²⁺吸收电流，导致其体内Ca²⁺含量低于野生型，并且基因表达谱发生改变。我们的研究结果表明，AtICA1/2/3/4可能作为CNCC的组分，介导Ca²⁺吸收。当Ca²⁺浓度过高或过低时，ICAs对根形态发生至关重要；当Ca²⁺浓度适中时，ICAs通过介导Ca²⁺吸收增强环境胁迫耐受能力。本研究填补了对营养吸收机制理解的一个重要空白，并对开发抗胁迫作物和富含钙的食物来源具有重要意义。

任志杰、崔景慧、王天祺、温婕、牛静怡、任金瑶、高磊、董雨鑫、杨明、王焕