Nature | 湖南农业大学远方、刘峰等团队合作揭示植物花粉萌发中的水分调控：OSCA2.1与OSCA2.2的发现

所有生物，特别是无根陆地植物，都必须监测其环境中的水，以规划其生长和发育。陆地植物从水生祖先进化而来，并通过克服两个看似不可逾越的障碍来适应陆地环境：缺水和波动。为了在干旱环境和严酷的季节中生存，祖先的陆地植物不仅获得了特定的取水、运输和管理结构，而且还改进了发展策略。它们最有效的策略之一是通过失水来阻止细胞活动，形成干燥或耐干燥结构，如孢子、花粉和种子。补水可能通过低渗透传感过程发生，类似于其他生物体中的细胞表面低渗透传感器，并涉及第二信使系统，细胞外空间相对于细胞质的较低渗透压被跟踪并转化为第二信使以启动生物活动。然而，植物低渗透传感器仍然是未知的。

早在35年前，Tazawa等人就观察到藻类e2对细胞膨胀调节需要Ca²⁺，并通过注射Ca²⁺敏感的生物发光aequorin1记录了HOSCA，随后在注射荧光染料和表达aequorin的烟草中证实了这一点。长期以来，人们一直假设HOSCA是一种低渗透压感知机制，因为Ca²⁺作为各种刺激的第二信使。事实上，在动物中，一些瞬时受体电位(TRP)通道—一个由大约30个感觉Ca²⁺可渗透通道组成的家族—具有低渗透传感器的功能。然而，植物中与 HOSCA相关的分子成分仍未被识别，部分原因是分离它们的技术挑战。

OSCA2.1和OSCA2.2是拟南芥水启动和Ca²⁺依赖花粉萌发所必需的（Credit: Nature）

该研究回答了两个长期存在的问题，关于HOSCA的分子性质的性质，以及HOSCA是否作为一种低渗透传感机制起作用。还揭示了Ca²⁺振荡作为花粉粒初级刺激的第二信使。由于第二信使是细胞内的小分子，将细胞表面受体接收的细胞外信号传递到细胞质中，研究结果表明，OSCA2.1和OSCA2.2感知细胞外渗透压并转化为花粉中的Ca²⁺ spike。该研究成果鉴定了植物低渗感受器OSCA2.1和OSCA2.2，环境水分信号转化为细胞内的钙信号，进而调控下游的生理生化反应，系统解析了植物如何感受环境有效水分的分子机制。