PNAS | 英国约翰英纳斯中心研究揭示调节钙信号可以增强根瘤共生的能力！

植物如何获得养分是一个基本的生命过程。一些植物已经与细菌和真菌建立了有益的联系，以帮助它们获得磷和氮等基本元素。豆类与被称为根瘤菌的固氮细菌形成共生关系。这种能力使豆类作物成为发达国家和发展中国家发展可持续农业的关键作物。了解使这些内共生关系发生的过程可能使我们能够对豆科作物的生理学进行微调。通过解释支撑内生生物的化学信号网络，研究人员可以帮助解决农业污染问题。

英国约翰-英纳斯中心的Myriam Charpentier团队先前的研究发现了一种控制植物根细胞核膜中产生的钙振荡的蛋白质。这些钙信号在植物识别土壤中的有益细菌时被激活。这反过来又触发了根瘤的形成，根瘤成为固氮菌的家：固氮菌收集大气中的氮，并将其传递给植物以换取营养。但目前还不清楚这种振荡机制是如何被调节的。

2022年3月25日，国际权威学术期刊PNAS发表了该团队的最新相关研究成果，题为Engineered CaM2 modulates nuclear calcium oscillation and enhances legume root nodule symbiosis的研究论文。约翰-英纳斯中心的研究人员通过确定调节钙离子通道的信号蛋白（CaM2）的作用，在完成这一研究方面迈出了重要的新一步。

他们使用一种工程策略表明，新描述的分子塑造了钙信号的模式。它通过关闭钙通道来做到这一点，而钙通道是振荡中的低谷的原因。表达该工程分子的植物根部显示出加速的钙频率，与细菌的信号传递更早，并显示出增强的根瘤共生。研究表明，科研人员可以设计特定的信号分子来直接研究它们在植物中的功能，并且调节钙信号可以作为一种有价值的策略来增强固氮细菌的共生。

HoloCaM2与CNGC15a、-b和-c相互作用

突变R91A增加了holoCaM2对CNGC15a、CNGC15b和CNGC15c的结合亲和力和结合率

CaM2^R91A增加核钙振荡频率

CaM2^R91A增强了根瘤的共生作用

CaM2^R91A放大了结瘤基因的转录诱导

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