《Frontiers in Plant Science》：The endoplasmic reticulum-localized Ca2+-ATPase OsACA5 regulates immunity and the seed setting rate in rice
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本研究揭示了内质网定位的钙离子ATP酶OsACA5作为免疫负调控因子，通过抑制病原相关分子模式（PAMP）触发的钙内流和活性氧（ROS）爆发，平衡水稻抗病性与生殖发育。OsACA5功能缺失突变体（osaca5）表现出对稻瘟病抗性增强，但结实率显著下降，为作物抗病育种与产量协同改良提供了新靶点。
内质网定位的Ca2+-ATP酶OsACA5调控水稻免疫与结实率的研究
1 引言
钙信号在植物免疫和发育中发挥核心作用，其稳态依赖于钙转运蛋白的精确调控。病原相关分子模式（PAMP）如flg22可触发早期钙内流，进而激活活性氧（ROS）爆发和防御基因表达。水稻中已发现多个钙信号相关基因（如OsCNGCs、OsACAs等），但内质网定位的Ca2+-ATP酶在协调抗病性与生殖发育中的作用尚不明确。本研究聚焦于内质网定位的OsACA5，探究其如何通过调控钙稳态平衡水稻免疫与产量性状。
2 结果
2.1 OsACA5表达受稻瘟菌与flg22诱导
通过分析水稻钙转运蛋白家族基因表达谱，发现OsACA5在稻瘟菌侵染和flg22处理下表达量显著上调，且诱导幅度高于家族其他成员（如OsACA3、OsACA7）。这表明OsACA5可能参与早期PTI免疫应答。
2.2 OsACA5定位于内质网
系统发育与结构域分析显示，OsACA5与OsACA3、OsACA10均具有保守的CaATP_NAI和ATPase_IIB_Ca结构域。亚细胞定位实验证实三者均与内质网标记蛋白HDEL共定位，提示该结构域特征可能与内质网靶向相关。
2.3 OsACA5负调控稻瘟病抗性
通过CRISPR/Cas9技术构建的osaca5突变体（osaca5-1和osaca5-2）在伤口接种和喷雾接种实验中均表现出更小的病斑面积。免疫表型分析显示，突变体中H2O2积累和超氧阴离子产生增强，flg22触发的ROS爆发更剧烈，防御基因OsNAC4、OsWRKY45、OsPR1a等表达显著上调，表明OsACA5通过抑制免疫信号通路负调控抗病性。
2.4 OsACA5抑制PAMP触发的钙内流
非损伤微测技术显示，osaca5突变体在flg22和几丁质处理后胞内Ca2+内流峰值显著高于野生型，且持续时间延长。qRT-PCR检测发现，突变体中钙信号解码基因（如OsCPK12、OsCML16）表达下调，而通道蛋白基因OsCNGC9和免疫相关激酶OsRLCK185表达上调，提示OsACA5缺失导致钙信号网络重构。
2.5 OsACA5调控农艺性状
osaca5突变体株高降低、千粒重和粒长增加，但结实率显著下降（低于60%）。花粉活性未受影响，而生殖相关钙信号基因（OsCNGC4、OsCNGC13、OsCPK9等）表达显著抑制，表明OsACA5通过调节钙稳态影响花粉管导向或胚胎发育，进而调控结实率。
3 讨论
本研究揭示OsACA5作为内质网钙泵，通过负调控PTI相关钙信号抑制免疫过度激活，同时维持生殖发育所需的钙稳态。其功能缺失虽增强抗病性，但导致结实率下降，反映了植物在抗病与产量间的资源权衡。该研究为通过精准调控钙信号平衡作物抗病性与产量提供了新策略。
4 材料与方法
实验采用日本晴背景的OsACA5 CRISPR突变体，通过病原接种、组织化学染色、NMT钙流检测、qRT-PCR等技术分析表型与分子机制。统计方法包括单因素方差分析和Dunnett多重比较检验。
