关键词：
盐角草
抗盐性
解剖结构
离子通道
摘要：
盐胁迫是自然环境中主要的非生物胁迫之一。高盐环境会破坏植物内稳态,改变植物细胞内的离子分布,影响植物正常的生长发育。在高浓度盐处理下,非盐生植物表现出严重的生长抑制,甚至死亡,而盐生植物可以在盐浓度为200 mmol/L以上的环境中存活,盐生植物在高盐环境下正常完成生命周期的这种能力称为抗盐性。目前对盐生植物的研究主要集中在抗盐生理机制方面。为了更好的了解盐生植物抗盐性与其解剖学特征和分子机制的关系,本研究拟采用盐角草（Salicornia europaea）作为研究材料,利用植物解剖学对盐角草进行解剖学研究。并通过生物信息学分析和实时荧光定量PCR技术,初步鉴定参与盐角草抗盐过程中的主要Na+和Cl-转运蛋白,探究其活性调控机制。研究结果如下:
盐角草在NaCl梯度处理30天后,盐角草长势几乎没有差异,但在NaCl梯度处理50天时,对照组与实验组的生长状态差异明显,对照组茎的颜色呈深绿色,实验组为浅绿色,且NaCl浓度越大,颜色越浅,逐渐变为黄绿色。200 mmol/L NaCl处理时,盐角草株高和基径的值比对照组和其他实验组大,故在此盐浓度处理下,植物的生长状态最好。NaCl浓度从200 mmol/L到600 mmol/L持续增大时,植物的生长受到抑制。结果表明NaCl处理后盐角草的生长状态受到影响。
在NaCl梯度处理30天后,各浓度下盐角草茎的结构变化不明显。在NaCl梯度处理50天后,各浓度下盐角草茎的结构变化明显,与对照组相比,随着NaCl浓度的增加,盐角草茎表面的气孔变少,气孔下室变大;同化组织中的细胞不再是规则地径向排列,细胞间隙变大;贮水组织中的薄壁细胞之间细胞间隙逐渐消失,维管柱中木质部分化程度变高。在NaCl梯度处理70天后,与对照组相比,实验组盐角草的茎表面均出现了明显的排盐现象。盐角草茎的角质层明显加厚,同化组织中的细胞间隙变得更大,出现空腔;维管柱外围薄壁细胞变形破损严重,维管柱中次生木质部高度分化,髓部破损,形成一个通气腔隙。这些结果表明NaCl处理改变了盐角草茎的内部结构,这些改变提高了盐角草的抗盐能力。
在NaCl梯度处理50天后,各浓度下盐角草根的结构变化明显,与对照组相比,随着NaCl浓度的增加,盐角草根的表皮细胞破损越来越严重,皮层薄壁细胞逐渐皱缩,破损,形成大量空腔;木质部分化程度更高,导管变得更多。结果表明NaCl处理改变了盐角草根的内部结构,可推断出这是盐角草为应对高盐环境做出的适应性改变。
盐胁迫下盐角草的茎表面有许多突起,在200 mmol/L NaCl处理下,盐角草排盐前表面没有盐晶体,可以观察到关闭和开放的气孔。而在排盐后,盐角草的茎表面能观察到气孔排盐现象及气孔周围大量的盐晶体。能谱分析结果表明盐晶体为NaCl。
对盐角草液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白Se NHX1进行生物信息学分析,并且通过荧光定量PCR的方法检测NHX1、CLCc、SOS1和SLAC1基因,在盐角草茎中不同NaCl浓度和不同时间段的表达量变化。结果在Se NHX1的启动子预测中发现了与盐诱导相关的顺式作用元件GT-1motif,且在茎中表达。与对照组相比,随着NaCl处理浓度的增大,Se NHX1的表达量略有增长,且排盐后比排盐前增长更加明显;Se CLCc的表达量也略有增长,但排盐后比排盐前表达量略低;排盐前Se SOS1的表达量几乎不变,排盐后变化显著,200 mmol/L NaCl处理时的表达量是对照组的8倍,400 mmol/L NaCl处理时的表达量是对照组的9倍,600 mmol/L NaCl处理时的表达量是对照组的11倍;排盐前Se SLAC1的表达量几乎不变,排盐后变化显著,200 mmol/L NaCl处理时的表达量是对照组的13倍,400 mmol/L NaCl处理时的表达量是对照组的14倍,600 mmol/L NaCl处理时的表达量是对照组的16倍。这表明NaCl处理后,Se NHX1、Se CLCc、Se SOS1和Se SLAC1基因的表达量较对照组均有增长,这些与抗盐性相关的基因上调,降低了盐角草体内盐离子毒性,维持植物正常的生长发育水平。
综上所述,NaCl处理改变了盐角草茎和根的解剖结构,并且显著上调与抗盐性相关的基因表达量,从而提高了盐角草的抗盐性。
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