世界范围内，有近10%的陆地受到土壤盐化的危害，因此是作物生产中的重要限制因素之一，每年大约会造成273亿美元的农业损失，并还在保持持续上升【1-3】。因此，鉴定并利用耐盐的作物种质资源是保障未来不断增加人口的粮食安全的重要举措。
对绝大多数作物而言,其所表现的对盐胁迫的耐性与其地上部或叶片中的Na+含量是成反比的。因此，钠离子外排（sodium exclusion）被认为是植/作物获得盐耐性的一项重要策略，具体包括有如下4种具体的可能途径：
1. 减少根系的吸收；
2. 增强根系将Na+向外界排除的能力；
3. 减少将Na+自根系想导管中的运输，从而减少地上部分Na+的积累；
4. 增强Na+从地上部向根系中的回流。
前人研究表明，根系吸收Na+的能力在大麦和小麦中的耐盐与敏感品种间没有显著性差异【4, 5】。在剩下的三种途径中，哪种在作物的耐盐性中行使最重要的功能还不得而知。
近日, 来自澳大利亚塔斯马尼亚大学的 Sergey Shabala教授课题组发现：与盐敏感性大麦品种相比，耐盐性大麦倾向于将更多的Na+运输到根系的液泡中隔离起来，减少向地上部分运输，这与其表现出的耐盐性呈显著正相关。相关研究成果以题为Root vacuolar Na+ sequestration but not exclusion from uptake correlates with barley salt tolerance的论文发表在The Plant Journal杂志上。
首先，研究人员利用非损伤MIFE技术对大麦根系中Na+从细胞内向离质体（apoplast）的运输进行了定量分析。发现45个不同的大麦品种根系伸长区表皮向外排出Na+能力与盐胁迫导致的损伤指数（damage index）没有显著的相关性。表明上述第二种途径并能解释大麦品种间的耐盐性差异。
接着，研究人员使用荧光染料比较分析了不同大麦品种间Na+在细胞内分布的情况（图1）。结果表明，根系伸长区的液泡内而不是细胞质中Na+含量与耐盐性呈很强的相关性（图2）。然而，根尖中编码液泡膜Na+/H+ antiporter的HvNHX1表达量在敏感性品种中受盐诱导上升的程度更高，表明HvNHX1不是大麦根系将Na+进行有效隔离的充分条件，为Na+/H+ antiporter提供驱动力、编码H+-PPase 的HvAP1亦然。
图1. 耐盐品种Gebeina根系伸长区Na+分布（绿色信号）的代表性图片（左）
图2. 不同大麦品种根系伸长区液泡中（左）和胞质中（右）Na+含量与盐胁迫损伤指数间的相关性。
综上，本研究揭示大麦根系Na+外排能力并不适合作为培育耐盐品种的生理指标，而更应该关注根系伸长区细胞将Na+隔离到液泡中的活性，是评价大麦耐盐性的关键参数。此外，HvNHX1和HvVP1的表达丰度不是决定将Na+区隔化的充分条件，需要更从其它方向着手，比如这些蛋白的翻译后修饰。
参考文献
【1】 Qadir, M., Quillerou, E., Nangia, V., Murtaza, G., Singh, M., Thomas, R.J., Drechsel, P. and Noble, A.D. (2014) Economics of salt-induced land degradation and restoration. Nat. Resour. Forum 38, 282–295.
【2】 Ruan, C.J., da Silva, J.A.T., Mopper, S., Qin, P. and Lutts, S. (2010) Halophyte
improvement for a salinized world. Crit. Rev. Plant Sci. 29, 329–359.
【3】 Li, J., Pu, L., Han, M., Zhu, M., Zhang, R. and Xiang, Y. (2014) Soil salinization research in China: Advances and prospects. J Geogr Sci 24, 943-960.
【4】 Chen, Z., Pottosin, I.I., Cuin, T.A. et al. (2007) Root plasma membrane transporters controlling K+/Na+ homeostasis in salt-stressed barley. Plant Physiol 145, 1714-1725.
【5】 Davenport, R.J., Reid, R.J. and Smith, F.A. (1997) Sodium–calcium interactions in two wheat species differing in salinity tolerance. Physiol. Plant. 99, 323–327.
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14424
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