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本文的主要作者包括Wancong Yu、Wenwen Wu、Nan Zhang、Luping Wang、Yiheng Wang、Bo Wang、Qingkuo Lan和Yong Wang。他们分别来自天津市农业科学院种质资源与生物技术研究所和天津农业大学农学系。文章于2022年8月26日发表在期刊《Biology》上，题为《Research Advances on Molecular Mechanism of Salt Tolerance in Suaeda》。
本文综述了近年来关于碱蓬属（Suaeda）植物耐盐分子机制的研究进展。碱蓬属植物是一类典型的盐生植物，能够在高盐环境中生长，甚至在高盐浓度下生存。由于全球土壤盐渍化问题日益严重，盐胁迫已成为限制农业生产的主要因素之一。因此，研究碱蓬属植物的耐盐机制不仅有助于理解植物的耐盐生理和分子机制，还为改良作物的耐盐性提供了理论基础，具有重要的科学和经济价值。
盐胁迫会破坏植物体内的离子平衡，碱蓬属植物通过跨膜运输将无机离子区隔化到液泡中，从而保护细胞器免受盐离子的毒害。研究表明，碱蓬属植物通过上调液泡膜Na+/H+反向转运体（NHX）、液泡膜ATP酶（V-H+-ATPase）和液泡膜质子焦磷酸酶（V-H+-PPase）等基因的表达，维持Na+、K+和Cl−的稳定浓度，从而适应高盐环境。例如，Suaeda salsa和Suaeda maritima在NaCl处理后，NHX1和V-H+-ATPase的表达显著上调。此外，将S. salsa的NHX1基因转入水稻和拟南芥后，转基因植物的耐盐性显著提高。
在盐胁迫下，碱蓬属植物通过积累糖类、醇类、氨基酸及其衍生物（如脯氨酸、甜菜碱等）来维持细胞内的渗透平衡。这些有机溶质不仅保护细胞酶的活性，还作为渗透调节剂提高植物的耐盐性。例如，S. salsa在高盐环境下积累大量甜菜碱和脯氨酸，而S. maritima则主要积累甜菜碱。研究表明，甜菜碱合成相关基因如胆碱单加氧酶（CMO）和甜菜碱醛脱氢酶（BADH）在盐胁迫下显著上调，进一步证实了甜菜碱在渗透调节中的重要作用。
盐胁迫会导致植物细胞内活性氧（ROS）的过量积累，从而对细胞造成氧化损伤。碱蓬属植物通过提高超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等抗氧化酶的活性，清除ROS，增强细胞的抗氧化能力。例如，S. salsa在盐胁迫下，SOD、CAT和APX的活性显著提高，且转基因拟南芥过表达S. salsa的GST基因后，其耐盐性显著增强。
植物激素在植物应对盐胁迫中起着重要的调节作用。研究表明，盐胁迫会影响植物激素如生长素（IAA）、赤霉素（GA）、细胞分裂素（CTK）、乙烯（ETH）和脱落酸（ABA）的分泌。例如，外源ABA预处理可以增加S. maritima的叶绿素含量和无机渗透调节物的积累，从而减轻盐胁迫的伤害。此外，S. salsa在盐胁迫下，GA3、GA4、IAA和玉米素（ZR）的含量显著增加，表明这些激素在促进植物生殖生长中发挥重要作用。
碱蓬属植物通过调节光合作用适应高盐环境。研究表明，S. salsa在200-500 mM NaCl条件下，光合系统的光反应和碳同化相关酶活性显著提高，且500 mM NaCl对其光合能力无显著影响。此外，S. salsa的PSI反应中心H亚基基因SSPSAH在盐胁迫下表达上调，且过表达该基因的转基因酵母耐盐性增强。
组学技术（如转录组学、蛋白质组学和代谢组学）在植物耐盐性研究中发挥了重要作用。转录组学分析揭示了碱蓬属植物在盐胁迫下转录因子的调控机制，如NAC、AP2/EREBP、MYB和WRKY等转录因子在盐胁迫响应中起关键作用。蛋白质组学研究表明，盐胁迫下碱蓬属植物的蛋白质表达发生变化，涉及ROS清除、离子和渗透调节、信号转导和光合作用等过程。代谢组学分析则揭示了碱蓬属植物在盐胁迫下代谢物的变化，如甜菜碱、脯氨酸和糖类等渗透调节物的积累。
本文综述了碱蓬属植物耐盐分子机制的最新研究进展，系统地总结了离子调节、渗透调节、抗氧化调节、植物激素分泌、光合系统变化以及组学技术在耐盐性研究中的应用。这些研究不仅深化了我们对碱蓬属植物耐盐机制的理解，还为改良作物的耐盐性提供了重要的理论基础和基因资源。此外，碱蓬属植物在高盐环境中的生长特性和经济价值使其成为盐碱地利用和生态修复的理想植物。未来的研究应进一步整合基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学技术，结合CRISPR/Cas9基因编辑技术，揭示碱蓬属植物耐盐的分子调控网络，推动耐盐作物的育种和应用。
本文的亮点在于全面系统地总结了碱蓬属植物耐盐的分子机制，涵盖了从离子调节到组学技术的多个层面。特别是对转录因子、蛋白质和代谢物在盐胁迫响应中的作用进行了深入分析，为耐盐作物的基因工程提供了重要的理论依据。此外，本文还提出了未来研究的方向，强调了多组学技术和基因编辑技术在耐盐研究中的应用前景。