鈣離子除了是作物的主要營養元素，在細胞中的液泡囊也儲存了許多鈣離子，當「需要時」會通過離子通道或幫浦釋放到細胞質中。已知細胞質中的鈣離子濃度改變受到作物對逆境的感知而影響。不同逆境對於鈣離子的改變模式不同，並進一步參與基因表現的活化與抑制，且鈣離子對逆境的反應可能是一個長期過程。這也透露出鈣離子在細胞的「訊號傳遞網路」中，影響作物對逆境的耐受性。
當細胞內的鈣離子濃度增加，會與下游的鈣離子結合蛋白互相結合，開始「解碼」鈣離子訊號代表的訊息，進一步將鈣離子的濃度變化轉換成下游基因的表現。鈣離子結合蛋白會專一與鈣離子結合，且針對提高的鈣離子濃度進行反應，因此才能夠解析訊號。另外，有特殊的鈣離子結合蛋白專門解析逆境訊號。
有一些物理或化學的刺激訊號會誘導鈣離子結合蛋白的基因表現，例如低溫誘導鈣調蛋白(CaM)的表現，也進一步發現鈣調蛋白在一些生物或非生物逆境中扮演重要角色，結合特殊的轉錄因子誘導基因表現。
這一系列的逆境反應機制，代表作物會感知到外在環境變化且適應，透過基因的表現產生耐逆境的蛋白質，協助作物度過環境壓力。
資料來源：
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2634487/