探秘籽粒苋耐盐机制：为盐碱地农业点亮新希望

时间：2025年5月4日

来源：Plant Cell Reports

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土壤盐渍化严重威胁作物产量。研究人员对耐盐籽粒苋（Amaranthus hypochondriacus）开展在 100/250 mM NaCl 胁迫下的转录组和生理分析，发现其不同盐胁迫下的适应机制及关键基因。这为提升作物在盐渍环境的适应性提供关键思路。

土壤盐渍化严重威胁着作物的生产力，这使得探索耐盐物种变得极为必要。籽粒苋（Amaranthus hypochondriacus）作为一种公认的耐盐谷物物种，通过整合生理和多组织转录组分析，展现出在中度（100 mM NaCl）和重度（250 mM NaCl）盐度下截然不同的适应机制。

在中度盐胁迫下，生理和转录组分析揭示了三个关键的耐盐策略：快速激活脱落酸（ABA）信号通路（例如，在盐胁迫 6 小时内 9 - 顺式 - 环氧类胡萝卜素双加氧酶（NCED）上调）、维持叶片离子稳态（叶片 Na⁺/K⁺比值不变）以及根部脯氨酸积累至原来的 10 倍。

而重度盐胁迫会引发渗透失衡（气孔导度降低 89%）、离子毒性（叶片 Na⁺/K⁺比值升高 24 倍）和氧化损伤（叶片相对电导率升高 5 倍），尽管谷胱甘肽生物合成有所上调。值得注意的是，籽粒苋能通过富集 DNA 修复通路（如同源重组）和转录诱导复制相关基因，独特地维持 DNA 稳定性。

加权基因共表达网络分析（WGCNA）确定了多个与耐盐相关的关键候选基因，包括脯氨酸生物合成基因（吡咯啉 - 5 - 羧酸合成酶（P5CS）和吡咯啉 - 5 - 羧酸还原酶（P5CR）），以及离子转运蛋白基因（如将 Na⁺隔离到液泡中的 Na⁺/K⁺逆向转运蛋白（NHX）和将 Na⁺排出细胞的盐超敏感 1（SOS1））。对 1578 个转录因子（TFs）进行聚类分析，鉴定出 6 个表达簇，其中根特异性的乙烯响应因子（ERF）/ 髓细胞组织增生蛋白（MYB）被激活，叶片中富含的 WRKY/C3H 也被诱导表达。

这项研究阐明了籽粒苋保守的耐盐策略，强调其双阶段适应过程：在中度盐胁迫下维持渗透 / 离子稳态，在重度盐胁迫下维持 DNA 稳定性，这一过程由特定谱系的转录因子网络协调。这些发现为提高作物在盐渍环境中的抗逆性提供了至关重要的见解。