生物学家发现植物中一种以前未知的耐盐机制

新加坡国立大学(NUS)的研究人员发现了植物的一种盐适应机制，这种机制有助于根部氯化物去除，从而增强植物的耐盐性。该研究成果发表在《自然通讯》杂志上。

土壤盐分是最有害的环境胁迫因素之一，盐分增加对农作物生产构成了越来越大的挑战，并对全球农作物产量产生了不利影响。根区可溶性盐(尤其是氯化钠(NaCl))的过量积累严重阻碍了植物的生长，降低了农作物的产量。尽管氯离子 (Cl- )在低浓度下是植物的必需营养素，但其过量积累对植物细胞是有毒的。

植物已经进化出各种应对此类环境压力的策略，它们利用各种通道和转运蛋白来维持细胞内的离子平衡(离子稳态)。虽然人们对盐胁迫下的钠离子稳态有了更好的了解，但对氯离子的去除还不太了解。

为了解决这个问题，由新加坡国立大学生物科学系 Prakash Kumar 教授领导的研究小组发现了植物适应盐胁迫的一种新机制，涉及 NaCl 诱导的特定氯通道蛋白 AtCLCf 的易位。

他们的研究显示，在正常生长条件下，AtCLCf 蛋白是在内膜系统(高尔基体)中生成和储存的。当根细胞被盐处理时，AtCLCf 会转移到质膜( PM)，在那里它有助于去除多余的氯离子。这代表了一种提高植物耐盐性的新机制。

该项研究是与奥地利科学技术研究所的 Jiří Friml 博士和荷兰拉德堡德大学的徐建教授合作进行的。

研究还发现了一种转录因子 AtWRKY9，它在植物受到盐胁迫时直接调控 AtCLCf 基因的表达。

NaCl 使 AtCLCf 蛋白在另一种名为 AtRABA1b/BEX5 的蛋白质的帮助下从细胞内部(高尔基体)移动到细胞表面。如果用抑制剂(布雷菲德菌素-A)或修改 BEX5 基因来阻断这种移动，则会导致植物对盐高度敏感。

旨在产生额外 AtCLCf 基因的转基因植物在缺乏 CLCf 基因的拟南芥突变体中表现出更高的耐盐性。总之，这些发现证明 AtCLCf 参与从根组织中去除过量的氯离子，从而提高植物的耐盐性。

为了了解 AtCLCf 在植物细胞中如何发挥作用，研究人员采用了多种技术，例如荧光测量结合重组 AtCLCf 蛋白和氯离子敏感染料的脂质体，以及电生理学研究(膜片钳)。这些研究表明，AtCLCf 的工作原理就像一个泵，将氯离子与氢离子交换，有助于从细胞中去除多余的氯离子。

库马尔教授表示：“这代表了拟南芥植物中一种重要的、以前未知的耐盐机制。这一知识可用于提高农作物未来的耐盐性。”