Ca2+离子在维持细胞壁以及细胞膜的完整性中具有重要作用，是植物生长和发育中必不可少的矿质营养元素之一。解析Ca2+离子在糖代谢和脂代谢中的作用能够为理解棉花纤维快速伸长阶段细胞膜和细胞壁的动态变化提供有意义的参考。近期，西南大学农学与生物科技学院棉花分子育种团队张正圣教授课题组完成的题为“Comparative transcriptome and lipidome reveal that a low K+ signal effectively alleviates the effect induced by Ca2+ deficiency in cotton fibers”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture(《农业科学学报》(英文)，JIA) 2023年8期正式发表。本研究利用胚珠培养系统发现缺Ca2+会促进纤维和胚珠细胞的膨大，但同时也会诱导组织的褐化。RNA-seq差异表达基因分析发现缺Ca2+使细胞处于一个较高的氧化态，并且激活与糖代谢和脂代谢相关的基因的表达。尤其以糖酵解途径变化最为显著，其代谢途径中的9个酶相关的基因上调表达，缺Ca2+处理细胞中的葡萄糖含量显著下降，改变了糖酵解途径的流动。低K+能够恢复缺Ca2+诱导糖酵解途径相关基因的表达以及葡萄糖的含量。采用电喷雾电离串联质谱技术检测了不同Ca2+、K+离子处理条件下细胞中脂质组成分的动态变化。缺Ca2+处理细胞中自由脂肪酸（FA）、二酰甘油（DAG）和糖脂含量降低，三酰甘油（DAG）磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰胆碱（PC）含量增加。低K+与缺Ca2+的互作信号能够恢复FA、磷脂、糖脂含量至正常水平，有效缓解缺Ca2+效应。本研究通过在转录和代谢水平的比较分析，揭示了Ca2+和K+信号互作在维持纤维快速伸长过程中糖酵解和脂代谢中发挥着重要作用。
GUO Kai, GAO Wei, ZHANG Tao-rui, WANG Zu-ying, SUN Xiao-ting, YANG Peng, LONG Lu, LIU Xue-ying, WANG Wen-wen, TENG Zhong-hua, LIU Da-jun, LIU De-xin, TU Li-li, ZHANG Zheng-sheng. 2023. Comparative transcriptome and lipidome reveal that a low K+ signal effectively alleviates the effect induced by Ca2+ deficiency in cotton fibers. Journal of Integrative Agriculture, 22(8): 2306-2322.