高等植物Na^+吸收、转运及细胞内Na^+稳态平衡研究进展

盐胁迫是影响农业生产的重要环境因素之一。本文对植物Na+吸收的机制和途径、Na+在植物体内的长距离转运以及细胞内Na+稳态平衡的研究进展进行了概述。参与植物Na+吸收与转运的蛋白和通道可能包括HKT、LCT1、AKT和NSCC等。其中,HKT是植物体内普遍存在的一类转运蛋白,能够介导Na+的吸收,其结构中的带电氨基酸残基对于其离子选择性有着非常明显的影响。LCT1是从小麦中发现的一类能够介导低亲和性阳离子吸收的蛋白,然而在典型的土壤Ca2+浓度下LCT1并不能发挥吸收Na+的功能。AKT家族的成员在高盐环境下可能也参与了Na+的吸收。目前虽然还没有克隆到编码NSCC蛋白的基因,但是NSCC作为植物吸收Na+的主要途径的观点已被广泛接受。SOS1和HKT参与了Na+在根部与植株地上部的长距离转运过程,它们在木质部和韧皮部的Na+装载和卸载中发挥重要作用,从而影响植物的抗盐性。另外,由质膜Na+/H+逆向转运蛋白SOS1、蛋白激酶SOS2以及Ca2+结合蛋白SOS3组成的SOS复合体对细胞的Na+稳态具有重要的调节作用,单子叶和双子叶植物之间的这种调节机制在结构和功能上具有保守性。SOS复合体与其它位于质膜或液泡膜上的Na+/H+逆向转运蛋白以及H+泵一起调节着细胞的Na+稳态。

CBL互作蛋白激酶GmCIPK10增强大豆耐盐性

盐胁迫严重威胁大豆产量和品质。类钙调磷酸酶B亚基互作蛋白激酶(CIPKs)在植物应对环境胁迫过程中发挥重要作用。但是,目前对大豆CIPKs的生物学功能知之甚少。本研究从大豆基因组克隆到GmCIPK10。生物信息学分析结果表明,GmCIPK10属于不含内含子型CIPKs,包含一个丝氨酸(Ser)/苏氨酸(Thr)蛋白激酶结构域和NAF/FISL基序。表达模式分析结果表明,在盐(NaCl)、甲基紫精(MV)和过氧化氢(H_(2)O_(2))处理下,GmCIPK10的转录水平升高。在拟南芥和大豆毛状根中过表达GmCIPK10能够提高转基因植株的抗盐性。进一步的生理指标测定发现,在盐胁迫下,过表达GmCIPK10能够降低转基因植株中丙二醛(MDA)和H_(2)O_(2)积累,增强抗氧化酶活性以及降低钠离子(Na^(+))/钾离子(K^(+))比值。此外, qRT-PCR分析发现GmCIPK10促进抗氧化和耐盐相关基因表达响应盐胁迫。酵母双杂交、Pull-down和双分子荧光互补试验结果证明GmCIPK10与钙离子(Ca^(2+)感应器GmCBL4相互作用。这些结果为解析CBL-CIPK信号通路在大豆盐胁迫应答的作用提供了参考。

水杨酸增强植物抗盐性机制研究进展

水杨酸作为植物体内的信号物质，除了参与植物生长发育的调控，在植物抗盐胁迫过程中也发挥着重要的作用。本文从Na^＋的吸收与区域化以及K^＋稳态两方面综述了水杨酸在植物抗盐性形成过程中的作用。

基于花生//高粱间作模式的花生盐胁迫耐受性效应研究

【目的】研究旨在探究花生//高粱间作下花生对盐胁迫的响应,以期为逆境栽培提供新的视角。【方法】本试验以耐盐花生品种(花育25)和耐盐高粱品种(辽杂15)为试验材料,在正常(N)和0.25%盐胁迫(S)条件下设置花生单作(SP)和花生//高粱间作(IP),分别为正常土壤条件下单作花生(N-SP);正常土壤条件下间作花生(N-IP);盐胁迫条件下花生单作(S-SP)和盐胁迫条件下花生间作(S-IP),共4个处理组合。通过连续2年进行田间种植箱模拟试验,测定花生盐耐受指数(STI)、邻体效应指数(RII)、Na^(+)/K^(+)和根际养分等指标,研究不同种植模式下花生对盐胁迫的响应。【结果】花生//高粱间作模式下,花生RII均为负值,但在盐胁迫条件下,特别是连续种植2年后,S-IP处理组的负RII明显减弱,STI明显提高。在2019年,S-IP处理负RII较2018年降低了66.78%,相较N-IP处理降低了88.76%。2018和2019年S-IP处理STI相较S-SP处理均提高了27%左右。此外,花生//高粱间作有利于不同类型根系的发育,从而改变整体根系分布与结构并影响花生根际养分。其中N-IP处理根际土壤养分含量相较N-SP处理平均升高6.19%,S-IP处理根际土壤养分含量相较S-SP处理平均升高3.73%。盐胁迫条件下土壤钾素含量相较正常土壤条件显著增加,这可能是植物维持根际土壤Na^(+)/K^(+)稳态的初始防御响应,从而通过影响Na^(+)、K^(+)的选择性吸收与运输调控了花生体内Na^(+)/K^(+)稳态。相较S-SP处理,S-IP处理叶片Na^(+)/K^(+)降低了20.63%,叶片盐害系数(LSHC)减少了53.95%,光合潜力和光能转化效率得到明显改善,干物质积累能力和产量潜力也得到提高。其中S-IP增产潜力最为明显,相较2018年,2019年S-IP处理产量增加了17.95%。【结论】盐胁迫下连续花生//高粱间作能有效缓解花生的负相互作用,显著提高了花生盐耐受指数,并通过改善土壤养分状况和调控花生Na^(+)/K^(+)稳态缓解盐胁迫,维持了干物质积累能力和提高了产量潜力。