提到鈣，你的第一反應是什麼？可能是骨骼健康，或者是補鈣。的確，人健康生長髮育離不開鈣。但你可能想不到，鈣對植物的正常生長也至關重要，為什麼在天氣乾旱時，西瓜更甜？為什麼暴雨來臨之前，合歡樹會收攏葉片？為什麼夜幕低垂，曇花才會綻放？這些都和鈣有關。

今天，我們就來聊聊鈣和植物那些事兒。

我們人體能感受到外界環境變化，全都依賴於身體內外的感受器，包括舌頭上感知味道的感受器，皮膚上的溫度感受器和壓力感受器，當這些感受器被外界信號觸發，就會將信號轉化為電信號，通過神經細胞傳遞給大腦，大腦繼而作出相應的反應。

植物應對環境變化，其實也有類似的運作機制。

在之前的諸多研究中都發現，植物在逆境條件下，細胞中的鈣離子濃度會發生劇烈且迅速的變化，並且這種變化確實與植物的抗逆能力有關。

早在2009年的時候，波蘭科學家多羅塔·科諾普卡-波斯圖波爾斯卡（Konopka-Postupolska）就做過一個實驗，研究了掌管鈣離子進入細胞的膜聯蛋白的作用。將擬南芥在短光照條件下培養了4周之後，讓擬南芥推遲開花，維持營養生長，再進行乾旱處理。

實驗開始，這些擬南芥的土壤會逐漸變得乾旱，直到完全脫水。結果發現，膜聯蛋白缺失突變體（Atann1），在乾旱處理後第5天出現枯萎癥狀；而野生型和膜聯蛋白超表達株系依然保持綠色的飽滿狀態, 這說明膜聯蛋白可能在乾旱脅迫條件下發揮了作用。

也就是說，植物確實能感受到外界的不利條件，並且把這種信號轉化為鈣離子濃度的變化。鈣離子將信息傳遞給相應的蛋白質。那麼究竟是哪些感受器將外界的信號，轉化為細胞內的鈣信號呢？

在最新的研究中，來自湖南農業大學的科學家發現，當水分增多時，植物低滲感受器OSCA2.1和OSCA2.2會迅速感知外界豐富的水分，使胞質內鈣信號增強，從而作出防禦等反應。

實際上，滲透感受器OSCA基因家族非常古老，它們在最早出現在原生生物身上，這些基因對於維持原聲生物細胞形狀和彭壓方面發揮作用。在植物登上陸地之後，面對的是更為複雜的水分環境，土壤中的水分含量時高時低，偶有因為暴雨和洪水帶來的水分積聚變化。這就迫使陸生植物發展出應對策略，植物OSCA基因家族的擴張和演化，在植物回應水分變化中扮演了重要角色。

問題來了，雖然植物也具有敏感的感受器，但是它們如何將探知的環境資訊傳遞到相應的細胞那裡呢？畢竟在植物體內並沒有專門傳遞信息的神經細胞。這個時候，鈣離子就發揮了重要作用。

在植物細胞中，鈣離子的流速遠比我們想像得要快，可以達到每秒400微米，聽起來速度不快。但是植物根系上的細胞通常只有幾十微米，也就是說，在1秒鐘的時間內，信息已經傳遞到根系內部了。

那麼鈣離子又是如何讓植物細胞行動起來，讓所有細胞嚴陣以待做好應對極端環境的準備。這就說到一種特殊的蛋白質——鈣調素。在細胞中，每條生產線都有特定的鑰匙來啟動，而鈣調素就是一把特殊的鑰匙，它可以隨著鈣離子濃度的變化而變化自己的形態，從而啟動不同的細胞生產線。毫不誇張地說，鈣調素就像一把萬能鑰匙，而且還是智慧的。

值得注意的是，細胞中鈣離子來得快，去的也快。這是因為，高濃度的鈣離子會極大干擾細胞的正常工作。所以，在幾秒鐘的時間內，細胞中的鈣離子濃度又會恢復正常。但這個時候，植物已經做好了應對乾旱的準備，加班加點生產糖類物質和氨基酸，盡可能保證自己不會因為環境乾旱而脫水。

水果甜不甜，居然與鈣有關係，這是大家都想不到的事情吧。