钙离子作为第二信使，在植物生长发育及对环境响应的过程中发挥了至关重要的作用。不同的环境条件及生理状态会引起植物体内产生不同的钙信号，而植物可以通过一系列钙离子感受器及下游蛋白来实现对钙信号的解码。已有研究表明，CBL-CIPK介导的钙信号转导参与了多种生物学过程，特别是对离子稳态的调控。然而由于CBL和CIPK家族成员在功能上的冗余，其众多潜在的功能还有待进一步发掘。糖作为植物最重要的代谢产物，其分配和利用受到严格的调控，但植物对糖稳态的精细调控机制还不是很清楚。本研究在棉花中鉴定到GhCBL2-GhCIPK6参与了植物对糖稳态的调控并对其机制进行了解析，结果如下：
　　1.陆地棉GhCIPK家族的鉴定及表达分析
　　本研究通过将拟南芥中的AtCIPK蛋白序列与棉花参考基因组TM-1数据库进行比对，在棉花中共鉴定到79个GhCIPK成员并进行进化树分析。绝大多数GhCIPK在A亚基因组和D亚基因组中均存在对应的同源拷贝，其中A和D亚基因组中分别有4个成员属于GhCIPK6亚家族，而GhCIPK6A3/D3在整个家族叶片表达分析中具有最高表达量，在本研究中用GhCIPK6表示。此外，GhCIPK6被鉴定为节律基因且在棉花不同组织中均有较高的表达。
　　2.GhCIPK6参与调控植物糖稳态、生长发育及逆境耐性
　　GhCIPK6影响了棉花可溶性糖的含量和组分。GhCIPK6超表达植株叶片中积累大量的葡萄糖和果糖，而蔗糖含量降低，最终造成可溶性总糖含量显著增加。RNAi植株中GhCIPK6及同源基因表达均下调，葡萄糖含量显著降低，但对总糖含量没有显著影响，而GhCIPK6A3/D3敲除突变体中葡萄糖含量不受影响，说明GhCIPK6调控糖稳态与其它同源蛋白具有功能冗余性。超表达GhCIPK6引起可溶性糖积累的同时显著抑制了植株生长发育。此外，GhCIPK6提高了棉花对饥饿及高浓度葡萄糖胁迫的耐性。
　　3.GhCBL2作为GhCIPK6上游的钙受体参与了糖稳态的调控
　　通过酵母双杂交实验筛选到与GhCIPK6互作的GhCBL2。通过Pull-down，BiFC及荧光素酶互补成像(LCI)技术对GhCIPK6与GhCBL2在体外及体内互作进行了验证。超表达GhCBL2能显著提高棉花可溶性糖及葡萄糖的积累，CRISPR-Cas9介导的GhCBL2敲除突变能显著抑制GhCIPK6介导的可溶性糖及葡萄糖积累，说明GhCBL2参与了GhCIPK6介导的糖稳态调节。
　　4.GhTST2作为GhCIPK6下游的靶标参与了糖稳态的调控
　　对GhCIPK6转基因植株磷酸化蛋白质组学分析鉴定到GhCIPK6下游潜在靶标蛋白液泡糖转运子GhTST2，通过酵母双杂交，Pull-down及BiFC证实了GhCIPK6与GhTST2在体外及体内的互作。超表达GhTST2能显著提高棉花可溶性糖及葡萄糖含量，而GhTST2敲除突变体中葡萄糖含量显著降低。此外，GhCIPK6超表达棉花中可溶性糖及葡萄糖含量在GhTST2突变背景下显著降低，说明GhCIPK6介导的糖稳态调节依赖于GhTST2。
　　5.GhCIPK6参与糖稳态调控的机制在不同物种中具有保守性
　　在拟南芥中异源表达GhCIPK6能引起葡萄糖及可溶性糖含量的显著升高。在GhCIPK6异源表达的拟南芥中同时突变AtTST1及AtTST2能将可溶性糖及葡萄糖含量恢复到野生型水平，说明GhCIPK6调控糖稳态的机制在不同物种中具有保守性。
　　6.GhCIPK6具有多重生物学功能
　　GhCIPK6平行参与了其它的生物学过程，这些过程独立于GhCIPK6参与的糖稳态。其中，GhCIPK6超表达棉花叶片中多种矿质元素含量显著降低。此外，超表达GhCIPK6显著促进了离体叶片失水速率但降低了叶片蒸腾速率，并显著提高了植株对水分的利用效率。由于GhCIPK6家族成员在调控以上生物学过程中可能存在功能冗余，因此没有在GhCIPK6RNAi及突变体植株中检测到与野生型相比的显著差异。对于以上生物学功能的进一步鉴定和解析还需要进行GhCIPK6家族多个成员敲除突变体的创建和深入研究。
　　根据以上结论，本研究在棉花中鉴定到GhCBL2-GhCIPK6-GhTST2通路参与了植物糖稳态的调控，为改良作物品质和逆境抗性提供了新的基因资源。