学院付娟娟副教授揭示西藏野生垂穗披碱草抗寒新机制

近日，学院付娟娟副教授揭示西藏野生垂穗披碱草抗寒新机制。相关研究成果以“A Ca²⁺-responsive CnCBL2/4–CnCIPK31–CnRS1 signaling module integrates calcium signaling with raffinose biosynthesis to enhance cold tolerance in Campeiostachys nutans”为题发表在《Plant Physiology》期刊。该研究揭示了西藏野生垂穗披碱草中一个钙信号响应模块CnCBL2/4–CnCIPK31通过磷酸化调控棉子糖合酶CnRS1蛋白稳定性，促进棉子糖积累，进而增强植物耐寒性的分子机制，为高寒牧草及麦类作物耐寒遗传改良提供了新基因资源与调控网络。

低温是植物生长发育的主要限制因子。棉子糖可增强植物耐寒性，但其生物合成的翻译后调控机制尚不明确。本研究发现，青藏高原特色乡土草——垂穗披碱草中的棉子糖合成酶基因CnRS1受低温诱导，过表达该基因能显著提高垂穗披碱草及转基因水稻的耐寒性。进一步研究表明，蛋白激酶CnCIPK31与CnRS1互作，并对其Ser606、Thr106和Thr764位点进行磷酸化修饰，从而增强CnRS1蛋白稳定性；CnCIPK31与钙调磷酸酶B类蛋白CnCBL2/CnCBL4形成钙离子依赖的CBL–CIPK复合物，促进CnRS1磷酸化。过表达CnCIPK31可提高棉子糖含量和耐寒性，沉默则导致其耐寒性下降，外源棉子糖可挽救这一表型。遗传分析证实，CnCIPK31作用于CnRS1上游，二者共同调控耐寒性。

该研究系统阐明了西藏野生垂穗披碱草中钙信号与棉子糖代谢耦联的耐寒调控模块——CnCBL2/4–CnCIPK31–CnRS1，揭示了高寒植物适应极端低温的分子策略，拓展了人们对植物耐寒信号网络的认识。

杨培志教授、呼天明教授、付娟娟副教授为论文共同通讯作者，草业与草原学院硕士研究生高宇轩和中国科学院地理科学与资源研究所武俊喜副研究员为论文共同第一作者。本研究得到国家自然科学基金面上项目（32471762）及国家自然科学基金区域创新发展联合基金项目（U21A20240、U20A2050）等资助。