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特约综述 | 袁芳-植物盐腺泌盐及发育研究进展

已有 611 次阅读 2023-12-26 10:21 |个人分类:论文|系统分类:论文交流

特约综述 | 袁芳-植物盐腺泌盐及发育研究进展

马秋雨，袁芳

DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0581

土壤盐渍化是土壤退化的重要原因，它降低了土地生产力，严重制约植物生长。盐胁迫作为一种非生物胁迫，直接产生渗透胁迫和离子胁迫，继而诱导产生氧化胁迫等次生胁迫，最终对植物体产生负面影响。盐生植物能够在NaCl浓度大于等于200 mmol/L环境中完成生活史，并且一定浓度的NaCl会显著促进其生长发育，这与易受盐分伤害的甜土植物（非盐生植物）形成了明显差别。

盐生植物可依据不同的标准进行分类。根据盐生植物离子吸收、运输和分配特点将盐生植物分为三类：真盐生植物、假盐生植物和泌盐盐生植物。在三类盐生植物中，泌盐盐生植物因其具有盐腺等特有的表皮结构，从而区别于其他盐生植物或非盐生植物，能够将盐离子直接排出体外从而避免盐胁迫。

近日，《生物技术通报》在线发表了山东师范大学袁芳团队特邀综述《植物盐腺泌盐及发育研究进展》。本文针对盐腺的结构、泌盐机制、发育模式及相关关键基因进行了论述，并对上述问题的研究现状以及未来的研究方向提出了见解。

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本文主要包括以下几部分内容：

1 盐腺的分类及结构

1.1 具有盐腺的植物

1.2 盐腺的结构特征

2 盐腺泌盐机制研究进展

2.1 盐腺泌盐的研究方法探究

2.2 盐腺泌盐途径

2.3 盐腺泌盐关键基因研究

3 盐腺发育研究进展

3.1 发育模式

3.2 盐腺可能的进化

3.3 盐腺发育的关键基因研究

4 问题与展望

盐腺作为泌盐盐生植物特有的结构，其相关研究可以追溯到20世纪50年代。本文重点描述了盐腺的结构、泌盐机理及发育过程。无论是盐腺泌盐还是盐腺发育均是多基因调控的复杂性状，这给发掘和鉴定主效基因带来了困难。在泌盐方面还需要鉴定参与该过程的主要转运途径和转运蛋白，明确这些过程的调控方式，以期利用基因工程改造相关通路使泌盐的过程更高效。同时，解析清楚盐分外排体外的过程后，可与不耐盐的甜土植物离子运输方式进行比较，系统分析离子转运方式在不同植物中的异同以及对耐盐性的意义。

盐腺作为一种特化的结构，其存在对于植物耐盐性的提高价值需要进一步讨论，但明确盐腺的发育过程仍然是一个有趣的发育生物学和进化生物学问题。目前随着测序技术的不断发展，越来越多的物种基因组完成测序，同时单细胞测序技术也在不断更新，对于盐腺这种多细胞结构，分离不同类型的细胞完成单细胞测序显得尤为重要，可能帮我们明确盐腺复合体中不同类型细胞中特有的基因，以便找到调控盐腺发育的关键基因。

研究盐腺发育最重要的是找到盐腺的命运决定基因，这可以通过比较基因组学来进行尝试：比较同一科或属中具盐腺的物种与不具盐腺物种的基因组和转录组数据，筛选并研究差异基因；通过正向遗传学确定基因位点：构建突变体库，对稳定遗传的盐腺发育异常或缺失的突变体进行基因的定位，找到调控基因；对盐腺结构相对简单的植物进行全基因组测序：由于多细胞盐腺复合体的构成复杂，相关研究的开展具有一定难度，因此可对具有单细胞或者双细胞盐腺的植物进行测序，降低研究难度，这更有助于盐腺基因工程改造的推广和应用。

作者简介

袁芳，山东师范大学生命科学学院（山东省逆境植物重点实验室）教授，研究方向植物抗盐生理及分子生物学。在Molecular Plant, Plant Cell、Journal of Integrative Plant Biology (JIPB)、Plant Journal、Plant Cell and Environment、Plant Molecular Biology、Plant Science等SCI一区和二区期刊发表论文40篇，合计发表SCI论文60余篇。获得国家发明专利授权7项。主持承担国家自然科学基金项目2项、教育部基金1项、山东省自然科学基金项目1项、山东省重点研发计划项目1项、山东省高等学校科技计划项目1项，参与国家级和省部级项目8项。

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