2023年1月也榄，Trends in Plant Science發(fā)表了Pingtao Ding題為“Calcium signaling in plant immunity: a spatiotemporally controlled symphony”的綜述文章班缎。https://doi.org/10.1016/j.tplants.2022.11.001
鈣離子 (Ca 2+ ) 是所有真核細胞中重要的細胞內信使澡绩。最近的研究強調了 Ca 2+在植物免疫中的關鍵作用锤灿。本文綜述了植物免疫中Ca 2+功能時空調控的最新進展第股。我們討論了免疫受體激活時如何觸發(fā)Ca 2+流入、Ca 2+滲透通道如何激活吼拥、植物細胞內 Ca 2+信號如何解碼以及這些信號如何關閉的發(fā)現(xiàn)倚聚。盡管最近取得了進展，但仍然存在許多懸而未決的問題凿可，我們重點介紹現(xiàn)有的工具包和新技術惑折，以解決植物免疫中Ca 2+信號傳導的突出問題。
簡要總結
- 鈣信號傳導是植物免疫信號傳導的關鍵，可傳遞外部或內部危險信號以激活下游組分唬复。
- 不同鈣信號的空間和時間模式反映了原始刺激的形成矗积，這也決定了特定的輸出全肮。
- 多個蛋白質家族已被鑒定為鈣通道敞咧，可介導植物免疫中的鈣流入，包括位于質膜和許多細胞內細胞器中的鈣通道辜腺。
- 最近的突破表明休建，一些植物 NLR 被組裝成鈣通道以激活下游免疫反應。
- 鈣信號誘導基因轉錄的變化以及與植物免疫相關的蛋白質翻譯后修飾的變化评疗。
- 鈣信號成像和操縱的進展揭示了植物免疫反應的時空控制测砂。
- 極化運輸途徑對真核細胞的功能至關重要，并由保守的分子復合物介導百匆。胞吐作用負責將分泌囊泡運輸?shù)劫|膜砌些，提供脂質和蛋白質等新材料，并促進多種貨物釋放到細胞外空間加匈。
為什么細胞鈣穩(wěn)態(tài)很重要存璃？
為了響應不同的環(huán)境信號，植物細胞已經進化到使用帶正電的鈣離子 (Ca 2+ ) 和帶負電的磷酸鹽離子 (PO 4 3– ) 作為常見的無機離子來控制許多細胞信號傳導過程雕拼。Ca 2+或 PO 4 3–與蛋白質的結合會改變其局部靜電場和形狀纵东，從而改變蛋白質構象及其與其他生物分子的相互作用。然而啥寇，與高濃度的游離胞質 PO 4 3–（高達 0.5–5 mM）不同偎球，游離 Ca 2+ ([Ca 2+ ] cyt ，細胞質鈣離子) 被強烈排除在胞質溶膠之外辑甜。由于高濃度的 Ca 2+正磷酸鹽含有游離 PO 4 3–衰絮，并產生低溶解度的 Ca 3 (PO 4 ) 2，對細胞有毒 磷醋，[Ca 2+ ] cyt(~100 nM)比細胞外空間 [質外體] 或內部細胞器中的濃度低 10 000 倍猫牡，最高可達 10 mM 。在環(huán)境刺激下子檀，細胞內Ca 2+濃度可在幾秒至幾分鐘內升高十倍以上镊掖，使Ca 2+成為植物中最短暫和最關鍵的細胞信使之一。
鈣信號傳導的時空動態(tài)如何褂痰？
[Ca 2+ ] cyt維持在較低水平亩进，流入和流出平衡。不同的刺激可以誘導[Ca 2+ ] cyt的瞬態(tài)動態(tài)缩歪，其時空模式不同归薛，即“ Ca 2+ 特征”，它包括兩種主要類型：單峰（尖峰）和多峰（振蕩），顯示不同細胞中幅度主籍、頻率和持續(xù)時間的不同特征（圖1A）习贫。然而，空間分辨率限制可能隱藏單個峰中的細節(jié)千元，這意味著它可以是多個不同峰的總和苫昌。我們需要記住的一件事是，Ca 2+特征是由 Ca 2+流入和輸出系統(tǒng)同時協(xié)同作用形成的幸海。換句話說祟身，流入和流出組件在此過程中不斷工作，因為中斷任一部分都會極大地改變 Ca 2+特征物独。
刺激激活的 Ca 2+信號傳導在時空上可分為四個相互關聯(lián)的步驟：
(i) 細胞外或細胞內刺激的感知觸發(fā) Ca 2+動員信號袜硫；
(ii) 質膜定位或細胞內 Ca 2+通道打開，導致 Ca 2+流入細胞質挡篓，導致胞質 Ca 2+ ([Ca 2+ ] cyt ) 短暫增加婉陷；
(iii) 升高的[Ca 2+ ] cyt 作為第二信使激活大量 Ca 2+結合蛋白 (CaBP)，進一步解碼 Ca 2+信號官研；
(iv) 多余的[Ca 2+ ] cyt通過“泵出”機制去除秽澳，[Ca 2+ ] cyt水平恢復到靜息狀態(tài)（圖1 B）。
在植物防御激活期間阀参，[Ca 2+ ] cyt的升高是最早可檢測到的特征之一（快至幾分鐘）肝集，并且可以持續(xù)幾個小時。Ca 2+信號傳導涉及來自細胞外部（例如質外體）和細胞內部[例如液泡膜蛛壳、線粒體杏瞻、內質網(wǎng)（ER）和細胞核]的鈣源。
細胞內Ca 2+升高的異質性
Ca 2+在細胞內的空間分布并不均勻衙荐，由于各種 CaBP 的緩沖作用捞挥， [Ca 2+ ] cyt在距 Ca 2+ 通道中心幾納米或接近 Ca 2+通道幾納米處可能表現(xiàn)出陡峭的梯度在細胞質中。此外忧吟，Ca 2+動態(tài)不僅存在于細胞質中砌函，還存在于不同的細胞器、細胞核和內膜系統(tǒng)中（圖1C）溜族。與跨PM 的Ca 2+通量平行讹俊，細胞內隔室中的Ca 2+隔離（Ca 2+的“隔室化” ）同樣重要，其中液泡和細胞核在不同的研究中引起了特別的興趣煌抒。游離液泡Ca 2+濃度范圍為0.2至1-5 mM仍劈，而液泡可占據(jù)細胞總體積的90%；因此寡壮，液泡是細胞內主要的Ca 2+儲存區(qū)贩疙。盡管細胞核中靜息水平的Ca 2+濃度([Ca 2+ ] nuc ) 與細胞質中的Ca 2+ 濃度(100 nM) 相似讹弯，但它在各種刺激下會發(fā)生劇烈變化。越來越多的證據(jù)支持核 Ca 2+信號傳導中的重要作用 这溅。例如组民，Ca 2+依賴性核軟化/變形有助于細胞保護其基因組免受損傷。
核鈣信號傳導
盡管“Ca 2+特征”通常被稱為胞質 Ca 2+的瞬時增加悲靴，但細胞核中的Ca 2+ ([Ca 2+ ] nuc ) 在刺激時也顯示出獨特的動態(tài)模式臭胜。Ca 2+離子可以通過核孔復合物（NPC）擴散，但[Ca 2+ ] nuc升高不僅是由于來自胞質來源的擴散对竣，而且還由于某些嚴格的調節(jié)機制庇楞。防御刺激后[Ca 2+ ] nuc升高對 [Ca 2+ ] cyt動力學的反應涉及 Ca 2+從其他內部儲存中釋放。例如否纬，當 [Ca 2+ ] cyt已經靜息時，cryptogein（一種真菌誘導子）誘導的 [Ca 2+ ] nuc上升時間會延長蛋褥。機械損傷誘導由兩個連續(xù)峰組成的[Ca 2+ ] cyt和[Ca 2+ ] nuc特征临燃，但細胞核中第二個峰的振幅略高于細胞質中的振幅。因此烙心，[Ca 2+ ] cyt可能在細胞核中觸發(fā)Ca 2+誘導的Ca 2+釋放（CICR）機制膜廊。[Ca 2+ ] nuc抬高可能涉及包膜內空間（腔）和 ER-核連續(xù)體。然而淫茵，關于內質網(wǎng)中Ca 2+滲透通道或轉運蛋白對 [Ca 2+ ] nuc動力學的貢獻知之甚少爪瓜。負責將[Ca 2+ ] cyt信息傳遞到細胞核中的信使仍然未知（圖 1 C）。
然而匙瘪，在某些情況下铆铆，[Ca 2+ ] cyt和[Ca 2+ ] nuc特征可以是獨立的。Huang等人使用含有細胞質或核定位的小白蛋白的轉基因植物來選擇性緩沖細胞質或核溶質游離Ca 2+ 丹喻。發(fā)現(xiàn)核Ca 2+信號的誘導與滲透壓和鹽脅迫下細胞質Ca 2+的釋放無關薄货。在免疫反應中嘗試這些轉基因品系將是非常有趣的。
植物免疫中鈣信號傳導的時空控制如何碍论？
細胞表面的配體感知
在病原體相關分子模式(PAMP) 觸發(fā)的免疫 (PTI)中谅猾，PM 中模式識別受體 (PRR ) 感知的 PAMP/微生物相關分子模式 (MAMP) 觸發(fā)[Ca 2+ ] cyt的增加，產生PTI 特異性 Ca 2+特征（圖 2）鳍悠。Ca 2+特征的特征由PAMPs/MAMPs 的類型和劑量決定税娜。例如，富含亮氨酸的重復受體樣激酶 (LRR-RLK) FLAGELLIN-SENSITIVE 2 (FLS2)在誘導前與受體樣細胞質激酶 (RLCK) BOTRYTIS 誘導的激酶 1 (BIK1) 以同二聚體或異二聚體形式存在藏研。FLS2 識別細菌鞭毛蛋白并將其與另一個RLK BAK1相關聯(lián)敬矩。然后BIK1 被BAK1 快速磷酸化并反式磷酸化Ca 2+通道以傳播PTI 。凝集素受體樣激酶脂寡糖特異性減少誘導 (LORE) 可以檢測細菌中的中鏈 3-羥基脂肪酸 (mc-3-OH-FA) 并介導免疫反應遥倦。
內源性損傷相關分子模式 (DAMP) 也會誘導免疫反應谤绳。PM 的損傷會迅速將細胞內 ATP 釋放到細胞外空間占锯，產生細胞外 ATP (eATP)。eATP 被其受體感知缩筛，不響應核苷酸 1 (DORN1)/嘌呤受體 2 激酶 1 (P2K1)消略，可能通過 CNGC2 誘導[Ca 2+ ] cyt增加 。同樣瞎抛，受損細胞釋放的肽 Pep1 被植物激發(fā)肽受體 (PEPR) 感知艺演，進一步激活下游鈣滲透通道。
細胞內的配體感知
在效應子觸發(fā)免疫 (ETI)過程中桐臊，各種致病蛋白（效應子）被分泌到植物細胞中胎撤，并被細胞內NLR（核苷酸結合蛋白和富含亮氨酸的重復受體蛋白）識別。ETI 激活觸發(fā)[Ca 2+ ] cyt升高并啟動下游免疫反應断凶。擬南芥中的 CC-NLR HOPZ 激活抗性 1 (ZAR1) 最近已被證實既是細胞內免疫受體伤提，又是通過效應子感知時的寡聚化形成的Ca 2+通透通道。輔助 NLR认烁、NRG1 和 ADR1 在 TIR-NLR 下游發(fā)揮作用肿男，在激活后也會形成寡聚體，并充當 Ca 2+通透通道 却嗡〔芭妫總而言之，Ca 2+流入似乎是細胞表面和細胞內免疫受體介導的免疫啟動的常見輸出（圖2）窗价。
Ca 2+通道的激活
受體感知的配體與 Ca 2+滲透性通道相關如庭，該通道存在于 PM 和內膜系統(tǒng)中，并共同導致 [Ca 2+ ] cyt升高 撼港。不同的通道在介導Ca 2+內流方面表現(xiàn)出不同的能力坪它，這通過不同的響應時間反映出來。在這里餐胀，我們重點關注幾個家族：谷氨酸樣受體（GLR）哟楷、環(huán)核苷酸門控通道（CNGC）、雙孔通道（TPC）和機械敏感離子通道（表1中總結）否灾。
GLR 作為受體和通道發(fā)揮作用卖擅，賦予食草和機械損傷產生的谷氨酸，在幾秒鐘內誘導[Ca 2+ ] cyt升高墨技。GLR 還參與激發(fā)子誘導的 Ca 2+流入惩阶。
CNGCs 在發(fā)育、應激反應和免疫方面發(fā)揮著多種作用扣汪。不同的CNGC 可以在幾秒到幾分鐘內升高[Ca 2+ ] cyt断楷，具體取決于刺激的類型。Os TPC1 主要定位于 PM崭别，并在用真菌木聚糖酶蛋白處理時在幾分鐘內介導[Ca 2+ ] cyt升高冬筒。
機械刺激也可能激活通道恐锣，包括 Mid1 互補活性通道 (MCAs) 、高滲透壓門控鈣滲透通道 (OSCA) 舞痰、Piezo 和 MscS-Like (MSL) 通道土榴。一般來說，人們對這些通道在植物免疫中的功能知之甚少响牛。
除了上述通道外玷禽，還有一些非常規(guī)的通道，例如膜聯(lián)蛋白（ANN）和加速細胞死亡6（ACD6）呀打。ANN1 參與 eATP 誘導的[Ca 2+ ] cyt升高和幾丁質誘導的免疫信號傳導矢赁。然而，膜聯(lián)蛋白如何充當Ca 2+通道仍需要驗證贬丛。擬南芥 ACD6 增強水楊酸 (SA) 信號傳導中的Ca 2+流入 ]撩银。有趣的是，小麥中ACD6的密切同源物Lr14a介導種族特異性葉銹病抗性瘫寝，表明ACD6同源物可能在免疫中具有保守的功能蜒蕾。
與 PM 中的 Ca 2+滲透通道相比，我們對內膜定位對應物的激活知之甚少焕阿。壓電抑制植物中的病毒運動，但其工作原理尚不清楚首启。擬南芥或小立碗蘚中的壓電同系物位于液泡膜中暮屡。TPC1位于液泡膜中，被認為是長距離 Ca 2+ 信號傳導的胞質Ca 2+傳感器毅桃。在蒺藜苜蓿中褒纲，核膜定位的 CNGC15a、CNGC15b 和 CNGC15c 是 [Ca 2+ ] nuc振蕩和共生所必需的钥飞。由于免疫信號傳導與共生有相似之處莺掠，因此一些 CNGC 可能在植物免疫中充當內膜 Ca 2+通道。
解碼以鈣為中心的第二信使系統(tǒng)
Ca 2+解碼器 (CaBP)的全部功能表明它們以令人難以置信的復雜性和靈活性調節(jié)細胞對 Ca 2+信號的反應读宙。CaBP 在與 Ca 2+結合相關的特性方面表現(xiàn)出很大的多樣性彻秆，例如容量（結合位點）、靈敏度（解離常數(shù)）和濃度结闸。CaBP 的表達模式也表現(xiàn)出巨大的時空差異唇兑。
一些激酶可以直接結合 Ca 2+并誘導信號級聯(lián)反應。擬南芥中的 34 個 CDPK 中既有免疫正向調節(jié)因子也有負向調節(jié)因子桦锄，最近對其不同功能進行了綜述扎附。CBLs-CIPKs 響應細胞外信號的功能進展也得到了廣泛的綜述。在這里结耀，我們強調 CCaMK 在免疫中的潛在作用留夜。CCaMK 存在于許多基礎植物譜系和高等植物中匙铡，但不存在于十字花科中。在豆科植物結瘤過程中碍粥，CCaMK 通過磷酸化關鍵的 Nod TF 將鈣尖峰與基因轉錄聯(lián)系起來鳖眼。由于免疫與共生有很多相似之處，因此推斷CCaMKs在免疫中發(fā)揮作用是相當合理的即纲，最近在番茄中證實了這一點具帮。然而，CCaMK 在植物免疫中的確切功能仍不清楚低斋。
有趣的是蜂厅，防御反應既可以被Ca 2+激活，也可以被抑制膊畴。例如甥桂，CAMTA3可以抑制防御基因EDS1表達喧笔，但促進miRNA核糖核酸酶BN2表達，從而提高AGO和DCL1 mRNA水平，增強宿主抗病毒RNAi肌括。就 CPB60g 而言，它針對系統(tǒng)免疫的正向和負向調節(jié)劑询筏。植物免疫系統(tǒng)似乎可以將此作為“制動”機制破花，從而避免 HR 和不必要的細胞死亡。
抽空：“保持冷靜并繼續(xù)”
對短暫增加的 [Ca 2+ ] cyt快速反應后玉控，Ca 2+被活性轉運蛋白排出細胞質外飞主。植物中主要有兩類：Ca 2+ -ATPase泵和**Ca 2+ /陽離子逆向轉運蛋白(CaCA)**。前者包括兩個進化枝：ER型Ca 2+ -ATP酶(ECA)(P 2A )和自抑制Ca 2+ -ATP酶(ACA)(P 2B )高诺。ER 定位的Nb CA1在病原體誘導的 HR 過程中負向調節(jié) Ca 2+信號傳導碌识。盡管液泡定位和PM定位的ACAs在免疫中的作用相反，但這表明活性Ca 2+封存已整合到植物免疫信號中虱而。擬南芥中主要的CaCAs逆向轉運蛋白基團包括CAX（液泡陽離子/H +交換器）筏餐、CCX（陽離子/Ca 2+交換器）和NCL（Na + /Ca 2+類交換器。CAX 的表達受到生物和非生物脅迫的調節(jié)牡拇，表明它可能有助于 PTI 期間 Ca 2+攝取到液泡中魁瞪。雖然 ER 定位的 CCX2 參與 ER 細胞質 Ca 2+串擾，但 CCX2 介導的 Ca 2+轉運的方向仍然存在疑問诅迷。然而佩番，關于免疫反應時空期間如何控制Ca 2+轉運蛋白的活性卻鮮有涉及。
人們對免疫刺激下激活 Ca 2+特征給予了很多關注罢杉，但 Ca 2+水平如何恢復到穩(wěn)定狀態(tài)卻在很大程度上被忽視趟畏。雖然 Ca 2+通道僅開啟相對較短的時間，但 Ca 2+主動轉運蛋白應該在此過程中持續(xù)工作滩租。“進”與“出”如何平衡赋秀？ 這個問題是確定Ca 2+從激活狀態(tài)恢復到基礎水平所需的持續(xù)時間的關鍵利朵，這隨后決定了鈣依賴性細胞反應和生物過程的模式。例如猎莲，Ca 2+信號的持續(xù)時間也可以定量調節(jié)防御基因的表達绍弟，例如EDS1和ICS1。由于轉錄復合物的組裝需要時間著洼，因此幾乎可以直觀地看出樟遣，在 Ca 2+信號改變基因表達之前存在滯后期。
如何檢測和操縱細胞內的時空Ca 2+動態(tài)身笤？
為了充分理解 Ca 2+信號傳導豹悬，我們需要監(jiān)測和操縱 Ca 2+的工具。在過去的幾十年里液荸，生物物理和光學技術都被開發(fā)用于檢測和操縱亞細胞 Ca 2+ 瞻佛。在這里，我們重點介紹用于檢測的 Ca 2+指示劑以及用于操縱植物中 Ca 2+的抑制劑或刺激劑（表 2）娇钱。
Trends Plant Sci | 基于F?rster能量共振轉移可視化植物中鈣依賴蛋白激酶的構象變化
Liese等人最近開發(fā)了基因編碼的 CDPK-F?rster 共振能量轉移 (FRET) 報告基因伤柄。允許在 CDPK 激活或失活過程中可視化鈣 (Ca 2+ ) 依賴性構象變化，為實時監(jiān)測植物中的鈣解碼提供強大的工具文搂。
Ca 2+指標
根據(jù)化學特性适刀，Ca 2+指示劑主要有兩大類：
(i) Ca 2+敏感熒光染料，特別適用于生長周期長或難以進行遺傳操作的物種煤蹭；
(ii)基因編碼 Ca 2+ 指示劑 (GECI)蔗彤，可進一步分為三個亞組：(a) 生物發(fā)光水母發(fā)光蛋白類型包括水母發(fā)光蛋白和基于BRET的 GFP/YFP-水母發(fā)光蛋白（例如 G5A 和 BRAC），其中不需要激發(fā)光疯兼；（b）基于比例FRET的指示器使用單激發(fā)光和雙發(fā)射光，并以cameleon型傳感器和新開發(fā)的“Twitch”傳感器為代表贫途；(c) 強度單熒光蛋白（FP）指示劑（GECOs/ GCaMPs）使用單一激發(fā)光和單一發(fā)射光（表2）吧彪。
與 Cameleons 相比，GECOs 和 GCaMPs 的靈敏度要高得多丢早。盡管 GECO/GCaMP 顯示出量子產率的大幅增加姨裸，從而增加了熒光發(fā)射，但它們并不能像基于 FRET 的傳感器一樣提供絕對的定量信息怨酝。一篇精彩的評論總結了植物中可用的 GECI 傀缩。
這里我們介紹一些針對特定用途而開發(fā)的Ca 2+指示劑，這可能會使所有植物研究人員受益农猬。Ca 2+報告基因已針對各種細胞器 赡艰，但大多數(shù) FP 在低于中性 pKa （ pH ~6-7）的 pH 下會失去熒光，這阻礙了它們在酸性細胞器中的應用斤葱。新開發(fā)的基于 FP 的低 pKa 傳感器慷垮，如Gamillus (p Ka = 3.1)揖闸、TagRFP (p Ka = 3.8)、mTurquoise2 (p Ka = 3.1) 和 mNeonGreen (p Ka = 5.7) 將是更好的選擇料身。擴大 Ca 2+傳感器的光譜范圍也有利于同時觀察 Ca 2+和其他信號汤纸。因此，開發(fā)了近紅外（NIR）GECI芹血。此外贮泞，雙重報告轉錄連接的 GEFI（2-in-1-GEFI）能夠同時體內監(jiān)測植物中的兩種信號化合物 。此外幔烛，新開發(fā)的指示器“LuCID”將Ca 2+動態(tài)的實時讀數(shù)與報告基因表達結合起來啃擦，這將揭示Ca 2+如何動態(tài)調節(jié)轉錄。
Ca 2+信號的抑制和刺激
為了抑制 Ca 2+信號傳導说贝，已經開發(fā)了一般 Ca 2+替代物和 Ca 2+途徑組分的特異性抑制劑议惰。此外，還使用了Ca 2+爆發(fā)的激動劑或刺激劑（表 2）乡恕。
抑制劑
一般Ca 2+替代物或螯合劑用于緩沖細胞內或細胞外Ca 2+ 言询，抑制植物細胞中[Ca 2+ ] cyt的增加。然而傲宜，Ca 2+抑制劑提供了刺激后 [Ca 2+ ] cyt增加的來源線索运杭。通道阻滯劑抑制煙草細胞中隱黃蛋白誘導的 [Ca 2+ ] cyt升高。釕紅(RR)是一種多效性Ca 2+信號阻斷劑函卒，可以抑制各種Ca 2+通透通道和CaBP辆憔，但PM對RR的通透性尚不清楚。在動物中报嵌，磷脂酶 C (PLC) 水解 PM 中的 PI(4,5)P2虱咧，生成 1,2-二酰基甘油 (DAG) 和肌醇 1,4,5-三磷酸 (IP3)锚国。IP3 激活 ER 中的受體并偶聯(lián) Ca 2+通道以誘導鈣釋放腕巡。抑制PLC水解或IP3感知可以抑制IP3介導的Ca 2+釋放。然而血筑，IP3受體在植物中仍然未知绘沉，操縱IP3是否對植物有效仍存在爭議。
刺激劑（激動劑）
為了增加[Ca 2+ ] cyt豺总，我們可以增強[Ca 2+ ] cyt內流或抑制其外流车伞。為了增強[Ca 2+ ] cyt內流，DAMPs/PAMPs喻喳、eATP和CaCl 2處理可以增加[Ca 2+ ] cyt并顯著誘導防御基因的表達另玖。應用高濃度（50–100 mM）l -Glu 可誘導擬南芥中長距離系統(tǒng)性[Ca 2+ ] cyt升高 。運輸 Ca 2+的離子載體（例如 A23187、4-BrA23187 和 ETH-129）也可以積極促進[Ca 2+ ] cyt流入日矫。cADPR 引起液泡膜處的Ca 2+釋放赂弓，以增加甜菜貯藏根中的[Ca 2+ ] cyt。抑制[Ca 2+ ] cyt外流哪轿，可應用植物ECA的抑制劑環(huán)吡嗪酸盈魁，它能阻斷Ca 2+循環(huán)至內質網(wǎng)，導致[Ca 2+ ] cyt增加窃诉，甚至出現(xiàn)細胞凋亡樣病變杨耙。。然而飘痛，針對植物中不同鈣通道的特異性刺激劑或抑制劑仍然有限珊膜。
由于植物和動物之間鈣通道及其工作機制的顯著差異，許多為動物使用和開發(fā)的抑制劑和刺激劑在植物中的應用受到限制宣脉。因此车柠，謹慎使用它們至關重要。最近的一篇評論提供了更詳細的建議塑猖。
結束語和未來展望
細胞類型特異性鈣通道及其伙伴
隨著已驗證的Ca 2+通道數(shù)量的增加竹祷，仍然需要發(fā)現(xiàn)特定的Ca 2+通道及其潛在伙伴是如何在時空上表達和發(fā)揮功能的。新開發(fā)的鄰近標記工具（例如 TurboID）與特定細胞類型中基于大規(guī)模和高分辨率質譜（MS）的蛋白質組學分析（例如基于同量異位串聯(lián)質量標簽的 MS）相結合將有助于回答這個問題 羊苟。精細的生物物理分析塑陵，例如直接對感興趣的植物細胞進行原位電壓膜片鉗，將揭示特定細胞微環(huán)境中不同Ca 2+通道的特定活性蜡励，從而保證電流瞬變測量的靈敏度低至0.5 pA令花，短至 0.5 ms 。
解碼各種鈣特征的機制
獨特的鈣信號攜帶有關主要刺激的信息凉倚，從而導致適當?shù)南掠畏磻娑肌Ｈ欢獯a機制仍然很大程度上未指定稽寒。例如俯抖，擬南芥中有 4 個 CaM、26 個 CIPK瓦胎、34 個 CDPK 和 50 個 CML，單獨產生數(shù)百個解碼器集尤揣，如果組合起來可能會產生數(shù)千個解碼器集搔啊。每個解碼器集如何調節(jié)特定的下游響應仍然需要更好地理解。關于 Ca 2+信號如何調節(jié)染色質重組以應對病原體攻擊北戏，人們知之甚少负芋。最近的技術進步，例如免疫細胞化學和結構照明顯微鏡（SIM）與全內反射顯微鏡相結合，可能有助于對這些問題產生更大更好的了解旧蛾。單分子多色DNA/RNA-FISH將加速細胞核內含子DNA/RNA和lncRNA圖譜的研究莽龟。需要共同努力來獲得植物防御響應過程中 Ca 2+依賴性時空核組織的高分辨率信息。
3D檢測局部Ca 2+濃度锨天，特別是在免疫反應的早期階段
由于細胞具有三維異質性毯盈，因此 Ca 2+的 3D 成像不僅是合適的，而且是必要的病袄。雙光子熒光壽命成像（FLIM）和超分辨率（SR）成像技術已經開發(fā)出來搂赋，這可能會導致Ca 2+函數(shù)的突破性發(fā)現(xiàn)。除了這些方法之外益缠，3D SIM 似乎更適合植物細胞核成像脑奠，因為它具有相對的多功能性以及與常見染料和 FP 的應用。此外幅慌，利用熱遺傳學或光遺傳學工具宋欺，我們可以在時間和空間上實現(xiàn)更高的精度來操縱 Ca 2+信號傳導。最近胰伍，Christie 和 Zurbriggen 綜述了遠紅光可用于成功控制 TF 二聚化和多光控制植物可用光開關元件齿诞。這些光依賴性分子開關工具也許也可以應用于鈣相關的研究。將高分辨率的時空 Ca 2+分布與防御基因表達所需的活性轉錄復合物的精確位置相結合喇辽，將揭示植物防御的工作原理掌挚。
盡管我們正在見證植物免疫中 Ca 2+信號傳導的快速進展，但仍有許多問題有待解答菩咨。在Ca 2+特征生成過程中吠式，門控外部/內部Ca 2+存儲的不同Ca 2+通道的協(xié)調仍不清楚。Ca 2+從細胞質中排出的機制也被忽視了抽米。在細胞核中特占，染色質結構的動態(tài)和免疫相關基因位點的表觀遺傳修飾狀態(tài)是如何受Ca 2+動態(tài)調節(jié)的尚不清楚。最后云茸，為了獲得植物信號網(wǎng)絡的整體觀點和新穎見解是目，需要更多地關注研究 Ca 2+與其他內在信號（例如 ROS、H +标捺、H 2 O 2懊纳、SA 和茉莉酸）的相互作用。）（參見未解決的問題）亡容。
未解決的問題
1 來自不同基因家族的多個鈣通道如何協(xié)調以及它們如何對 PTI/ETI 期間的整體鈣反應做出貢獻嗤疯？
2 BIK1 介導的磷酸化是否代表了病原體感知時各種鈣通道激活的常見機制？
3 細胞骨架如何動態(tài)響應 PAMP/DAMP 或毒力效應子誘導的不同鈣信號闺兢？
4 雖然 Ca 2+和 Ca 2+解碼器調節(jié)細胞骨架動力學茂缚，但細胞骨架如何在特定反應中整合各種細胞內 Ca 2+儲存？
5 當鈣通道（例如，ZAR1 抗性體或 NRG1/ADR1 復合物）被激活和組裝時脚囊，如何轉運并錨定到 PM 中的特定區(qū)域龟糕？
6 鈣離子流入時如何選擇和激活解碼器子集（CaM/CML/CDPK 等）？
7 不同的鈣源（質外體悔耘、內質網(wǎng)和其他細胞內細胞器）在產生不同的鈣特征中發(fā)揮什么作用讲岁，它們如何在時空上協(xié)調？
8 位于核膜上的哪些鈣通道有助于在免疫反應時產生核鈣信號淮逊？
9 我們如何以更快催首、更高的時空分辨率描述細胞鈣動態(tài)？
10 鈣流出機制如何被激活并與鈣流入保持平衡泄鹏？
11 核鈣信號的確切來源是什么郎任？
參考文獻
Jiang Y, Ding P. Calcium signaling in plant immunity: a spatiotemporally controlled symphony.?Trends Plant Sci. 2023;28(1):74-89. doi:10.1016/j.tplants.2022.11.001
Tang RJ, Wang C, Li K, Luan S. The CBL-CIPK Calcium Signaling Network: Unified Paradigm from 20 Years of Discoveries.?Trends Plant Sci. 2020;25(6):604-617. doi:10.1016/j.tplants.2020.01.009
K?ster P, DeFalco TA, Zipfel C. Ca2+?signals in plant immunity.?EMBO J. 2022;41(12):e110741. doi:10.15252/embj.2022110741
本文使用 文章同步助手 同
