紫花苜蓿是最重要的豆科牧草，被誉为“牧草之王”，低温是影响紫花苜蓿生长发育、降低其产量的主要非生物胁迫之一。Ca2+是植物生长发育和逆境响应的胞内信使，类钙调素蛋白（CMLs, Calmodulin-like proteins）是植物细胞重要的Ca2+感受器之一，与Ca2+结合后活化，进一步激活靶蛋白，调控下游生理生化反应，但其在植物耐寒性调控中的作用知之甚少。

近日，南京农业大学郭振飞教授团队在Plant Physiology在线发表了题为“Calmodulin-like protein (CML10) interacts with cytosolic enzymes GSTU8 and FBA6 to regulate cold tolerance”的研究论文，揭示了紫花苜蓿类钙调蛋白MsCML10与细胞质谷胱甘肽硫转移酶8（GSTU8）和醛缩酶6（FBA6）互作，调控苜蓿耐寒性的分子机制。

在这项研究中，研究人员发现紫花苜蓿中MsCML10表达受低温诱导。过表达MsCML10的转基因紫花苜蓿和蒺藜苜蓿均提高耐寒性，而下调MsCML10表达的紫花苜蓿RNAi株系降低耐寒性；蒺藜苜蓿同源基因MtCML10的Tnt1插入突变体mtcml10也降低耐寒性，表达MsCML10能恢复突变体mtcml10的耐寒性，这些结果表明，MsCML10正调控耐寒性。

进一步研究发现，细胞质MsGSTU8和MsFBA6是MsCML10的互作蛋白，MsCML10与MsGSTU8和MsFBA6的互作需要Ca2+参与。低温处理后苜蓿GSTU和FBA活性升高，活性氧（ROS）和蔗糖等可溶性糖积累；与野生型相比，紫花苜蓿过表达株系中MsGSTU和FBA活性更高，ROS积累较少，蔗糖等可溶性糖含量更高；RNAi株系中MsGSTU和FBA活性较低，ROS积累更多，可溶性糖含量较低。

综上所述，该研究揭示了MsCML10调控紫花苜蓿耐寒性的分子机制：低温下MsCML10结合Ca2+后而活化，分别与细胞质酶MsGSTU8和MsFBA6互作，促进植物维持ROS稳态，增加糖的积累，进而调控耐寒性。

南京农业大学草业学院郭振飞教授为论文的通讯作者，南京农业大学博士研究生于舒函为第一作者。该研究获得国家自然科学基金重点项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac311

转自： 植物生理PlantPhysiol

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