华中农业大学李春龙课题组发表钙在园艺果实品质调控中的功能及信号机制相关综述
钙离子作为兼具结构支撑与信号传导功能的双重作用矿物质，在植物生长发育及果实品质调控中扮演关键角色。它不仅能稳定细胞壁与细胞膜结构，还可通过复杂信号通路，调控果实形态、色泽等外部性状，影响糖酸、生物活性物质等内在营养，同时缓解裂果、褐变等生理障碍。近日, 华中农业大学园艺林学学院、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室李春龙教授课题组在国际著名期刊《Journal of Integrative Plant Biology》在线发表了题为：The multidimensional regulation roles and mechanisms of calcium in fruit quality的综述性文章。综述系统阐述了钙离子（Ca²⁺） 作为结构因子和信号分子对果实品质的多维调控作用与机制，明确其通过钙信号通路调控果实外部形态、色泽，内部糖酸、香气、生物活性物质等营养特性，还能缓解裂果、软化、褐变、冷害等生理障碍；同时指出纳米钙制剂应用、钙信号通路基因编辑是提升果实产量和品质的有效策略，现有研究仍存在机制解析不深入、钙信号解码机制不明等问题，未来需结合多组学和钙信号报告基因等技术开展研究，且钙信号可整合环境、激素等信号，成为调控果实品质的核心枢纽。钙离子缓解水果生理病害的机制
本综述聚焦的关键问题
问题 1：钙离子作为信号分子调控果实品质的核心通路是什么？其关键的信号产生和解码组分有哪些？
钙离子作为信号分子的核心通路为信号诱导→钙信号产生→钙信号解码→下游靶蛋白调控→果实品质形成。其中，钙信号产生依赖膜定位的 Ca²⁺流入通道（OSCA、CNGC、GLR、TPC 等）和流出转运体（ACA、CAX 等），维持胞质 100 nM 左右的静息 Ca²⁺浓度并形成时空特异性钙信号；钙信号解码依靠保守的传感蛋白家族，包括 CaM/CML、CDPK、CBL/CIPK，这些蛋白进一步调控 MYB、ERF 等转录因子和 SUN、UGT1 等功能蛋白，协同调控果实品质相关的生理过程。问题 2：钙离子对果实花青素和类胡萝卜素这两大色素的调控机制有何异同？相同点：外源性补钙均能在多数物种中提升两种色素的积累，且均通过调控合成 / 降解相关基因的表达、整合激素和环境胁迫信号实现调控；不同点：1. 对花青素的调控机制更清晰，存在上调合成基因、激活转录因子、提升可溶性糖、整合多信号 4 大途径，而类胡萝卜素的研究相对匮乏；2. 钙对类胡萝卜素的调控存在双向性，如高钙会因抑制乙烯合成、延迟番茄成熟而降低类胡萝卜素积累，该现象在花青素调控中未发现；3. 花青素调控依赖 CaM/CBL-CIPK 等钙传感蛋白直接作用于合成通路，类胡萝卜素则多通过钙调控的转录因子（如 DcCAMTA4）抑制降解基因实现积累。问题 3：生产中提升果实钙含量、缓解生理障碍的实用策略有哪些？为何叶面喷施是最广泛采用的补钙方式？实用策略：包括叶面喷施、果实靶向补钙的直接补钙方式；施用纳米钙制剂的新型钙肥应用；喷施 ABA 等植物生长调节剂间接促进钙积累；编辑钙转运体（如 AtCAX4）的基因工程手段。叶面喷施成为最广泛方式的原因：1. 钙在植株内移动性差，土壤补钙易受土壤 pH、养分拮抗（钾 / 镁与钙竞争）影响，吸收效率低；2. 果实靶向补钙虽效率高，但操作复杂、易造成果皮损伤，适用场景有限；3. 叶面喷施操作简便、成本低、无果皮损伤风险，且能直接将钙输送至营养器官，再转运至果实，适用于各类园艺作物种植系统。华中农业大学硕士研究生江菲为论文第一作者, 李春龙教授为通讯作者, 刘继红教授为该论文提供了重要指导。
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