应Cell旗下植物学领域国际顶级期刊《Trends in Plant Science》(IF2023 20.3，IF5-year 23.116)邀稿，湖北大学生命科学学院、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室何玉池教授团队于2023年8月12日，在线发表了题为“Real-time calcium imaging in living plants”的文章，介绍这一技术在植物科学领域的原理及应用范围。

GCaMPs是基因编码的钙离子指示剂（GECIs），GCaMPs的应用为揭示钙离子的动态变化与细胞信号转导、植物发育和植物防御等植物生物学过程之间的关系提供了一种便捷的方法。利用GCaMPs的荧光特性可以观察植物损伤和生长发育过程中不同细胞器中钙离子浓度的变化，并根据荧光强度来确定钙离子的含量。

图1. 发表文章

图2. GCaMPs组成和工作原理

GCaMPs含有增强型绿色荧光蛋白（EGFP）序列，发光强度显著增加，六肽GGTGGS连接EGFP蛋白的氨基端和羧基端，形成cpEGFP（环形突变EGFP）。cpEGFP的C端与CaM相连，N端与结合Ca²⁺/CaM的“M13”肽（M13pep）相连。当GCaMP中的钙调素（CaM）与Ca²⁺结合时，CaM的构象发生变化并与M13相互作用，导致cpEGFP的构象发生变化，cpEGFP的荧光增强。因此，GCaMP荧光强度的变化可用于指示细胞质钙水平的变化。添加不同的定位肽后，GCaMP可特异性定位到某些细胞器，从而实现细胞器钙信号的检测。借助GCaMPs显示的钙离子振荡，可实时直观地跟踪活体植物的发育及抗逆等事件中钙离子的动态变化，揭示其变化规律及相关功能。

湖北大学生命科学学院博士研究生张亚春为本文的第一作者，湖北大学何玉池教授为本文通讯作者，湖北大学张冬卉教授、清华大学黄善金教授与湖南农业大学叶能辉教授共同参与了该文章的指导，湖北大学为第一单位。本项目得到国家自然科学基金、武汉市科技重大专项“多倍体水稻的开发与应用”、江西省科技厅科技创新引导项目的资助。

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