藥用植物鹽脅迫響應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展

郭鳳丹，管仁偉，趙秋晨，孫新茹，王興軍，林慧彬

(1.山東省中醫(yī)藥研究院中藥資源研究所，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物種質(zhì)資源研究所，山東 濟(jì)南 250100)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界鹽漬土面積達(dá)9.5億hm2，且每年以100萬(wàn)～150萬(wàn)hm2的速度増加。我國(guó)是受土壤鹽漬化危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，總面積達(dá)1億多hm2，超過(guò)全國(guó)土地面積的10%[1]。我國(guó)西北、華北、東北及沿海地區(qū)各省區(qū)均有鹽漬土分布，其中山東省鹽堿地面積達(dá)5 926.73 km2，黃河三角洲是山東濱海鹽堿地的主要分布地區(qū)之一[2]。隨著全球氣候變暖、環(huán)境污染加劇、城市化進(jìn)程加速及灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展，鹽漬土面積還將不斷擴(kuò)大，這已成為限制種植業(yè)發(fā)展的主要因素。因此，加強(qiáng)鹽漬土生物治理與綜合開(kāi)發(fā)、提高植物耐鹽性是種植業(yè)的重大課題。而深入研究植物的鹽脅迫應(yīng)答機(jī)制、挖掘耐鹽關(guān)鍵基因?qū)⑹歉牧甲魑锬望}性和提高作物產(chǎn)量品質(zhì)的基礎(chǔ)，也是目前國(guó)際研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。

我國(guó)擁有大量的野生中藥資源，部分中藥植物具有耐鹽堿特性。有研究者提出道地藥材的形成存在“逆境效應(yīng)”，適度的逆境脅迫能夠提高藥材活性成分含量。因此，篩選藥用植物耐鹽優(yōu)良品種、挖掘耐鹽關(guān)鍵基因用以改良藥材耐鹽性并提高有效成分含量是藥用植物研究的一個(gè)重要方向，也為鹽堿地的綜合利用提供了新思路。為此，本文從鹽脅迫對(duì)藥用植物生長(zhǎng)發(fā)育、次生代謝的影響和藥用植物的避鹽耐鹽機(jī)制及關(guān)鍵基因等方面綜述其研究進(jìn)展，以期為藥用植物鹽脅迫研究和耐鹽品種培育提供參考。

1 鹽脅迫對(duì)藥用植物的影響

鹽堿土中含有高濃度的Na+、Cl-、HCO3-、SO42-等，高濃度的無(wú)機(jī)鹽離子會(huì)對(duì)植物造成一定傷害甚至導(dǎo)致死亡。滲透脅迫和離子毒害是鹽脅迫對(duì)植物造成的主要直接危害。高濃度的鹽離子使得外部土壤滲透勢(shì)降低，超過(guò)一定閾值時(shí)植物將無(wú)法維持離子穩(wěn)態(tài)和生長(zhǎng)，造成離子毒害。嚴(yán)重情況下它可能抑制細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)，使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離、死亡，抑制種子正常萌發(fā)，降低光合速率，影響植物生長(zhǎng)[3]。此外，高鹽還會(huì)造成次級(jí)脅迫，使植物體內(nèi)積累大量的活性氧(reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生氧化脅迫，損害細(xì)胞蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子，造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害[4]。

植物根據(jù)其耐鹽能力分為鹽生植物和非鹽生植物[5]。非鹽生植物受到鹽脅迫抑制后，其生長(zhǎng)受抑制程度與鹽濃度呈正相關(guān)；鹽生植物則能耐受一定程度的鹽脅迫，只有鹽濃度超過(guò)最適生長(zhǎng)值時(shí)才會(huì)抑制其生長(zhǎng)。許多研究表明，一些藥用植物能夠耐受一定程度的鹽脅迫，且在最適鹽濃度下的生長(zhǎng)量或次生代謝產(chǎn)物有所增加。

1.1 鹽脅迫對(duì)藥用植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響

相對(duì)于生長(zhǎng)期，萌發(fā)期植物種子的抗逆性最弱，對(duì)環(huán)境脅迫較為敏感。對(duì)不同濃度鹽脅迫下澤瀉種子萌發(fā)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，0.5% NaCl和Na2SO4處理下，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)均顯著高于對(duì)照，但隨鹽濃度升高萌發(fā)指數(shù)降低，說(shuō)明低濃度鹽脅迫能夠促進(jìn)澤瀉種子萌發(fā)[6]。20 mmol/L NaCl處理下丹參種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)較對(duì)照分別提高7.77%、28.59%和19.27%[7]。而華蒲公英種子在不同濃度鹽脅迫下萌發(fā)時(shí)間推遲、發(fā)芽率低于對(duì)照[8]。這說(shuō)明不同藥用植物對(duì)鹽分的敏感性不同。對(duì)3種藥用甘草種子鹽脅迫下的萌發(fā)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，脹果甘草耐鹽性最強(qiáng)，50 mmol/L NaCl下的相對(duì)萌發(fā)率高于對(duì)照，且在400 mmol/L NaCl下發(fā)芽率仍達(dá)20%以上[9]。100 mmol/L NaCl脅迫下紫蘇種子萌發(fā)受到顯著抑制，添加50 mg/L 5-氨基乙酰丙酸后種子發(fā)芽率顯著提高到90.5%，說(shuō)明外源添加植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)能夠有效提高種子的抗鹽能力[10]。

土壤中鹽分過(guò)量會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化等指標(biāo)產(chǎn)生不同程度的影響。鹽分對(duì)植物最直接的作用是影響其組織分化和器官生長(zhǎng)。NaCl處理下，沙棘和銀水牛果幼苗生物量和單株總?cè)~面積均顯著下降，且隨NaCl濃度升高，降幅增大[11]。而200 mmol/L NaCl處理下二色補(bǔ)血草(Limonium bicolor)葉和根干鮮重均高于對(duì)照，說(shuō)明二色補(bǔ)血草對(duì)200 mmol/L以下濃度鹽脅迫有良好的適應(yīng)性[12]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)鹽脅迫會(huì)對(duì)植物葉片、根莖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響:鹽脅迫下藥用甘草葉片柵欄組織增厚，莖、根維管組織發(fā)達(dá)，根皮層薄壁細(xì)胞增加，增強(qiáng)水分運(yùn)輸和儲(chǔ)存能力，減少鹽離子向地上部運(yùn)輸[9]。鹽脅迫還會(huì)導(dǎo)致植物葉綠體數(shù)目減少、內(nèi)囊體膨脹解體、光合色素含量下降、氣孔關(guān)閉等，影響植物光合特性:黃花蒿在0.4%NaCl處理下葉片總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量減少，氣孔導(dǎo)度及胞間CO2濃度降低，葉片凈光合效率降低27.9%，光合能力減弱[13]。

植物根系在高鹽環(huán)境下會(huì)吸收大量Na+和Cl-，過(guò)量的Na+會(huì)減少植物對(duì)K+和Ca2+的吸收，造成離子毒害、營(yíng)養(yǎng)虧缺等。水飛薊與薄荷葉和根中的Na+離子隨NaCl濃度增加而升高，K+和Ca2+濃度降低，體內(nèi)的離子動(dòng)態(tài)平衡遭到破壞，生理功能發(fā)生紊亂[14]。長(zhǎng)時(shí)間的鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致植物氧化脅迫，活性氧的強(qiáng)氧化能力能夠使細(xì)胞膜里不飽和脂肪酸發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)，破壞膜結(jié)構(gòu)，同時(shí)產(chǎn)生丙二醛(MDA)。MDA含量多少反映膜結(jié)構(gòu)受損傷的程度。丹參幼苗葉片MDA含量隨NaCl脅迫濃度增加而升高，且NaCl高于75 mmol/L后，MDA含量急劇升高，細(xì)胞膜透性不斷增強(qiáng)[7]。

1.2 鹽脅迫對(duì)藥用植物次生代謝的影響

藥用植物的有效成分主要為次生代謝產(chǎn)物，如黃酮類、萜類、生物堿等。有研究表明，藥用植物存在“逆境效應(yīng)”，適度的逆境脅迫可以顯著促進(jìn)植物次生代謝產(chǎn)物的合成。因此，研究鹽脅迫對(duì)藥用植物次生代謝成分的影響有利于揭示其活性成分合成機(jī)制，并為將鹽脅迫作為一種誘導(dǎo)手段刺激藥用植物有效成分合成及其高效栽培技術(shù)的創(chuàng)立提供理論指導(dǎo)。

目前，研究者們已采用多種手段對(duì)鹽脅迫下藥用植物次生代謝產(chǎn)物的積累和合成進(jìn)行研究。40 mmol/L NaCl溶液顯著提高飛廉懸浮細(xì)胞內(nèi)的黃酮類物質(zhì)含量，但在一定程度上抑制細(xì)胞生長(zhǎng)[15]。羊蹄根部大黃素、大黃酚和大黃素甲醚含量在200 mmol/L NaCl脅迫下顯著高于對(duì)照[16]。黃花蒿植株生長(zhǎng)受到鹽脅迫抑制，但其青蒿素含量在0.4% NaCl處理下達(dá)到最高值[13]。采用150 mmol/L NaCl處理苦豆子植株，其根和葉中的氧化苦參堿含量先極顯著升高后降低，參與其合成的關(guān)鍵酶賴氨酸脫羧酶基因SaLDC相對(duì)表達(dá)量先升高后降低，表明鹽脅迫能夠通過(guò)影響藥用植物有效成分關(guān)鍵酶基因的表達(dá)，在一定程度上影響有效成分的生物合成[17]。采用轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組多組學(xué)聯(lián)合分析技術(shù)對(duì)鹽脅迫下金銀花(Lonicera japonica)的品質(zhì)形成機(jī)制進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，100 mmol/L NaCl低鹽脅迫提高金銀花活性成分綠原酸及其衍生物含量，其中異綠原酸A、B分別較對(duì)照升高2.32、2.31倍；多組學(xué)分析顯示，低鹽脅迫下活性成分合成途徑中的PAL、4CL、C4H、COMT等基因表達(dá)及蛋白含量均上調(diào)，與酚酸、黃酮類成分的相對(duì)含量及綠原酸和木犀草苷的含量變化呈正相關(guān)[18，19]。研究顯示，鹽脅迫抑制羅布麻(Apocynum venetumL.)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，幼苗總黃酮含量降低，但黃酮醇類活性成分槲皮素和山柰酚含量增加，參與黃酮醇合成的AvF3’H、AvF3H和AvFLS基因表達(dá)上調(diào)[20]。采用轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下烏拉爾甘草黃酮苷、甘草酸、三萜皂苷的含量增加，參與其合成的類黃酮關(guān)鍵基因(F3H、FLS、C4H、4CL)及萜類關(guān)鍵基因(HMGR、GGPS、FDLT1、SQLE、CYP)均表達(dá)上調(diào)，UDP-糖基轉(zhuǎn)移酶基因UGT顯著上調(diào)，可能是鹽脅迫調(diào)控甘草苷類物質(zhì)積累的潛在作用位點(diǎn)[21]。

植物次生代謝產(chǎn)物在抵御逆境脅迫方面也起著重要作用，能夠提高植物自身保護(hù)和生存競(jìng)爭(zhēng)能力。研究顯示總黃酮具有抗氧化功能，能夠消除鹽脅迫誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧[22]。鹽脅迫下羅布麻的比較轉(zhuǎn)錄組分析顯示，參與黃酮類生物合成的基因多表達(dá)下調(diào)，總黃酮含量降低，非選擇性陽(yáng)離子通道基因表達(dá)上調(diào)，Na+含量升高，擬南芥中過(guò)表達(dá)AvF3H、AvF3’H基因增加植株的耐鹽性，推測(cè)與其總黃酮含量增加有關(guān)[23]。煙草中過(guò)表達(dá)羅布麻FLS基因，提高植株總黃酮含量和K+/Na+比，根系和幼苗生長(zhǎng)受抑制程度降低，種子發(fā)芽率提高，耐鹽性增加[24]。丹參PPT(4-hydroxybenzoate polyprenyl diphosphate transferase)是輔酶Q合成的關(guān)鍵限速酶，過(guò)表達(dá)SmPPT提高丹參的輔酶Q含量和耐鹽性，鹽脅迫條件下轉(zhuǎn)基因植株的H2O2和MDA積累較少，POD和CAT活性較高[25]。

以上結(jié)果看出，研究者們已對(duì)藥用植物鹽脅迫與次生代謝產(chǎn)物積累進(jìn)行一定探索，但兩者間的具體分子機(jī)制仍不清楚，因此，研究藥用植物活性成分生物合成與耐鹽基因之間的相互作用關(guān)系及其共同的調(diào)控因子將是藥用植物鹽脅迫研究的重要方向。

2 藥用植物耐鹽機(jī)制及關(guān)鍵基因研究

植物受到鹽脅迫會(huì)通過(guò)兩種方式減輕鹽脅迫造成的傷害，一是躲避鹽離子傷害，其方式主要有泌鹽、稀鹽、拒鹽等；除了躲避外還通過(guò)幾種生理調(diào)節(jié)過(guò)程增強(qiáng)其對(duì)鹽脅迫的耐受性，包括離子穩(wěn)態(tài)、滲透調(diào)節(jié)、活性氧清除等。

2.1 藥用植物避鹽機(jī)制

有些植物能夠通過(guò)鹽腺、鹽囊泡、泌鹽孔等將體內(nèi)過(guò)多的可溶性離子排出體外，減少體內(nèi)Na+、Cl-等的過(guò)量積累，稱為泌鹽鹽生植物。白花丹科的二色補(bǔ)血草、檉柳科的檉柳(Tamarix chinensis)是典型的鹽腺類泌鹽藥用植物。鹽腺包含兩類細(xì)胞，即收集細(xì)胞和分泌細(xì)胞，其中收集細(xì)胞高度液泡化，能夠收集植物吸收的鹽分，而分泌細(xì)胞質(zhì)濃、核大，含很多小液泡，它通過(guò)與質(zhì)膜融合及胞吐作用將收集細(xì)胞運(yùn)輸來(lái)的鹽分分泌到體外[26]。Mi等(2021)[27]測(cè)定4種補(bǔ)血草屬植物的耐鹽閾值后指出，耳葉補(bǔ)血草(Limonium otolepis)、黃花補(bǔ)血草(L.aureum)、深波葉補(bǔ)血草(L.sinuatum)和二色補(bǔ)血草分別能夠耐受300、350、400 mmol/L和420 mmol/L NaCl脅迫，隨著葉表面鹽腺密度的增加，每個(gè)鹽腺的鹽分泌率也增加，從而分泌出更多的Na+。

藜科中亞濱藜(Atriplex centralasiatica)、四翅濱藜(Atriplex canescens)、藜麥(Chenopodium quinoa)是鹽囊泡類泌鹽植物。與鹽腺向外泌鹽不同的是，鹽囊泡向內(nèi)泌鹽能夠?qū)⒅参矬w內(nèi)的鹽分暫時(shí)存儲(chǔ)在葉表面泡狀細(xì)胞的大液泡中，積累到一定量或受到外力刺激后，泡狀細(xì)胞破裂，將鹽分排出體外[28]。中亞濱藜可用于治療肝腎陰虛所致病癥，其鹽囊泡數(shù)量及泡狀細(xì)胞體積均隨鹽濃度升高而增大；中亞濱藜種子在0.9% NaCl濃度下發(fā)芽率為84.0%，株高和生物量在0.3% NaCl濃度下高于對(duì)照，田間耐鹽能力在1.5%左右[29，30]。

另有一類植物能夠通過(guò)植物莖葉組織的不斷肉質(zhì)化和離子區(qū)域化將鹽分稀釋或運(yùn)輸?shù)揭号葜?，使胞質(zhì)內(nèi)的鹽離子濃度始終保持在較低水平，不損害胞質(zhì)正常代謝，并獲得較低的滲透勢(shì)，保證植物能夠不斷吸收水分和養(yǎng)料，稱為稀鹽鹽生植物，又稱真鹽生植物。海蓬子(Salicornia europaea)、堿蓬(Suaeda salsa)即為營(yíng)養(yǎng)器官肉質(zhì)化的稀鹽鹽生藥用植物。堿蓬籽油和蛋白質(zhì)有降低膽固醇、降血壓和抗癌變的功效，堿蓬種子在1.6% NaCl溶液中發(fā)芽率仍高達(dá)80.6%，株高和生物量在小于0.4% NaCl脅迫下高于對(duì)照，田間耐鹽能力在2.5%左右[31]。

禾本科的蘆葦(Phragmites australi)、芨芨草(Achnatherum splendens)等和菊科的豬毛蒿(Artemisia scoparia)、堿菀(Tripolium vulgare)均屬于拒鹽鹽生藥用植物，能夠依賴根細(xì)胞膜強(qiáng)大的離子選擇吸收能力，阻止鹽分進(jìn)入植物體內(nèi)，或者利用分化成傳遞細(xì)胞的薄壁細(xì)胞將吸收到植物體內(nèi)的Na+重新運(yùn)輸?shù)礁?，防止鹽分影響植物地上部的代謝活動(dòng)。對(duì)河灘蘆葦和潮灘蘆葦響應(yīng)NaCl脅迫的研究發(fā)現(xiàn)，脅迫導(dǎo)致兩種生境蘆葦葉片Na+含量升高，且河灘蘆葦升高較多；NaCl脅迫下兩種蘆葦根部均呈現(xiàn)出Na+外排現(xiàn)象，且潮灘蘆葦Na+外排流速高于河灘蘆葦，表明潮灘蘆葦能夠通過(guò)根部高效的排Na+能力將過(guò)多的Na+排出，來(lái)維持體內(nèi)離子平衡，耐鹽性更強(qiáng)[32]。

2.2 藥用植物耐鹽機(jī)制

2.2.1 滲透調(diào)節(jié) 鹽脅迫下，由于外界鹽離子濃度高、滲透勢(shì)較低，植物細(xì)胞會(huì)發(fā)生水分虧缺現(xiàn)象，即滲透脅迫。為避免脅迫造成傷害，植物會(huì)通過(guò)積累一些小分子相溶性溶質(zhì)來(lái)降低胞內(nèi)滲透勢(shì)，以保證逆境條件下水分的正常供應(yīng)。這類滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)主要包括氨基酸及其衍生物，如脯氨酸、甜菜堿等；糖類及其衍生物，如果糖、蔗糖等；多元醇類，如甘油、甘露醇等；含硫化合物，如硫酸膽堿。在100 mmol/L NaCl脅迫下，丹參幼苗葉片可溶性糖、可溶性蛋白含量顯著增加，說(shuō)明丹參幼苗能夠通過(guò)增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量來(lái)緩解外界高鹽環(huán)境對(duì)其產(chǎn)生的影響[7]。參與合成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的關(guān)鍵基因在植物耐鹽中起到重要作用。△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)是植物脯氨酸生物合成的關(guān)鍵酶，P5CS基因已成功在許多植物中進(jìn)行過(guò)量表達(dá)并能有效提高植物的抗旱、耐鹽性。枸杞(Lycium chinenseMiller)P5CS基因受鹽脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，其表達(dá)量先升高后降低，且LmP5CS基因表達(dá)與脯氨酸含量變化一致[33]。其它的滲透調(diào)節(jié)基因，如BADH、mtlD基因和gutD基因，分別負(fù)責(zé)合成甜菜堿、甘露醇、山梨醇，研究證實(shí)，它們的過(guò)量表達(dá)均能提高轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性[34-36]。膽堿單加氧酶(CMO)是甜菜堿合成過(guò)程中的關(guān)鍵限速酶，將北美海蓬子(Salicornia bigelovii)CMO基因在煙草中過(guò)表達(dá)，轉(zhuǎn)基因植株耐鹽性提高，SOD、POD、CAT等活性提高，MDA、H2O2含量低于對(duì)照[37]。

此外，高鹽脅迫還可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生一些大分子蛋白，如水通道蛋白(aquaporin，AQP)和胚胎晚期豐富蛋白(late embryogenesis abundant protein，LEA)等。水通道蛋白是一種膜蛋白，在細(xì)胞膜上形成孔道，控制水進(jìn)出細(xì)胞，能夠促進(jìn)逆境條件下水分的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，從而維持細(xì)胞水分平衡等。植物AQP可分為PIP、TIP、NIP、SIP和XIP 5個(gè)亞家族[38]。人參液泡膜內(nèi)在蛋白基因PgTIP1在植物生長(zhǎng)發(fā)育和非生物脅迫響應(yīng)中發(fā)揮重要作用，在擬南芥中過(guò)表達(dá)PgTIP1，植株生長(zhǎng)速度顯著提高，種子大小、脂肪酸含量顯著增加，植物耐鹽性增強(qiáng)[39]；進(jìn)一步研究表明，PgTIP1的水通道活性與Ser128殘基有關(guān)[40]。將PgTIP1在大豆中過(guò)表達(dá)，與野生型相比，鹽脅迫下的轉(zhuǎn)基因大豆擁有更強(qiáng)的根活力，根和葉細(xì)胞膜損傷降低，Gm-POD、GmAPX1、GmSOS1和GmCLC1等鹽脅迫相關(guān)基因的表達(dá)增加，SOD、POD、CAT和APX活性增加，吸收的Na+和Cl-主要聚集在根部，減少其向地上部運(yùn)輸[41]。LEA蛋白是胚胎發(fā)育后期大量積累的一類親水性蛋白，主要存在于細(xì)胞質(zhì)中。多種非生物脅迫，如高鹽、干旱、低溫和ABA等均能誘導(dǎo)LEA基因大量表達(dá)，維持細(xì)胞膜完整性及細(xì)胞內(nèi)酶活性，降低細(xì)胞受損程度。許多研究顯示LEA蛋白在植物應(yīng)對(duì)非生物脅迫中發(fā)揮積極作用。鹽脅迫下，丹參SmLEA2和SmLEA14過(guò)表達(dá)株系的生長(zhǎng)更加旺盛，根系伸長(zhǎng)加快，具有較高的SOD活性和較高的谷胱甘肽濃度，MDA濃度降低[42，43]。

2.2.2 離子穩(wěn)態(tài) 高鹽脅迫下，Na+毒害是植物細(xì)胞內(nèi)最主要的離子毒害，高濃度的Na+會(huì)使植株生長(zhǎng)速率下降、葉片受損、根冠比下降等。植物為保證正常生長(zhǎng)，需要建立新的離子穩(wěn)態(tài)，可通過(guò)降低Na+吸收、增加K+吸收和Na+外排及Na+的區(qū)隔化等途徑降低毒害。

目前認(rèn)為，Na+主要通過(guò)HKT(high-affinity K+transporter)、LCT1(low-affinity cation transporter)、NSCC/VIC(non-selective cation channel/voltage-independent channel)等離子轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)入植物體內(nèi)。NSCC/VIC是植物根部Na+進(jìn)入細(xì)胞的通道蛋白，為避免高鹽環(huán)境下過(guò)量攝取Na+，NSCC通道會(huì)被抑制[44]。LCT1是從小麥中發(fā)現(xiàn)的一類能夠介導(dǎo)低親和性陽(yáng)離子吸收的蛋白[45]。HKT與植物耐鹽性密切相關(guān)，能夠介導(dǎo)Na+或K+單項(xiàng)轉(zhuǎn)運(yùn)或Na+-K+協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)，根據(jù)蛋白結(jié)構(gòu)及具體的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制不同，HKT蛋白被劃分為兩個(gè)亞家族[46]:HKT1主要用于特異性Na+的吸收，于外部K+缺乏時(shí)起作用[47]；HKT2則是有Na+-K+協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)或Na+/K+單一轉(zhuǎn)運(yùn)的功能[48]。目前已經(jīng)從多種植物中克隆了HKT基因[49-51]。王文穎(2019)[52]克隆了藥用植物霸王(Zygophyllum xanthoxylum)HKT1；1基因，其在根木質(zhì)部薄壁細(xì)胞中高度表達(dá)，且受鹽脅迫顯著誘導(dǎo)；ZxHKT1；1能夠恢復(fù)擬南芥athkt1；1突變體的鹽敏感表型，也可增強(qiáng)野生型擬南芥的耐鹽性。

HAK(high-affinity K+)/KUP(K+uptake)/KT(K+transporter)是另一類K+轉(zhuǎn)運(yùn)載體家族，對(duì)維持植物體的離子穩(wěn)態(tài)也具有重要作用。黑果枸杞(Lycium ruthenicum)KUP8屬于HAK/KUP/KT家族成員，其在高NaCl濃度下受到強(qiáng)烈誘導(dǎo)表達(dá)，鹽脅迫條件下過(guò)表達(dá)LrKUP8的愈傷組織生長(zhǎng)顯著優(yōu)于對(duì)照，且其K+外流相對(duì)較弱[53]。K+通道蛋白是植物體內(nèi)允許K+特異通過(guò)的一類離子通道，是植物吸收K+的重要方式之一。SKOR屬于膜K+通道Shaker家族的成員，黑果枸杞LrSKOR基因受400 mmol/L NaCl處理誘導(dǎo)表達(dá)，轉(zhuǎn)LrSKOR黑果枸杞愈傷在長(zhǎng)時(shí)間鹽脅迫處理下?lián)碛懈叩腒+/Na+，且K+外排速率較小[54]。

高鹽環(huán)境中，為降低已經(jīng)進(jìn)入體內(nèi)的Na+毒害，除了降低Na+增加K+的吸收，植物還進(jìn)化出Na+外排或區(qū)域化機(jī)制，該過(guò)程是一個(gè)間接的主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程，它依賴于質(zhì)膜(SOS1基因編碼)或液泡膜(NHX1基因編碼)H+-ATPase及H+-PPase(VP基因編碼)泵H+產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將Na+排出細(xì)胞或區(qū)隔化到液泡中，以消除Na+的毒害。SOS(salt overly sensitive)基因家族發(fā)現(xiàn)于擬南芥鹽超敏感突變體，它編碼重要的離子載體蛋白、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白等，在植物響應(yīng)鹽脅迫過(guò)程中具有重要作用。在目前鑒定的SOS家族成員SOS1～SOS5中，SOS1編碼一個(gè)質(zhì)膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，其主要功能是將Na+排到細(xì)胞外部，從而減少細(xì)胞內(nèi)Na+的積累。過(guò)表達(dá)AtSOS1，擬南芥耐鹽性增強(qiáng)，而sos1缺失突變體在鹽脅迫下會(huì)積累更多的Na+[55]。旱生植物霸王SOS1基因在根中優(yōu)先表達(dá)，并受鹽處理和滲透脅迫誘導(dǎo)，ZxSOS1沉默植株生長(zhǎng)率較野生型降低，且在根中積累更多的Na+[56]。中華補(bǔ)血草(Limonium sinense)受到鹽脅迫時(shí)，LsSOS1基因表達(dá)量升高，根部高于葉片，過(guò)表達(dá)LsSOS1的轉(zhuǎn)基因擬南芥株系在不同濃度NaCl脅迫下的生長(zhǎng)情況優(yōu)于野生型，干鮮重及K+/Na+比值高于野生型[57]。將泌鹽植物多枝檉柳(Tamarix ramosissima)SOS1基因轉(zhuǎn)化棉花，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)基因株系在200 mmol/L NaCl脅迫下的耐鹽性，并具有較高的根系活力和葉片相對(duì)含水量，根、莖、葉的Na+含量和Na+/K+比值降低[58]。剛毛檉柳(Tamarix hispida)SOS3過(guò)表達(dá)植株在鹽脅迫下表現(xiàn)出更強(qiáng)的活性氧清除能力和抗氧化酶活性，MDA和H2O2水平降低；過(guò)表達(dá)ThSOS3的擬南芥植株在鹽脅迫下根系生長(zhǎng)和鮮重顯著增加[59]。

液泡膜上的Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Na+/H+transporters，NHX)能夠?qū)⒓?xì)胞質(zhì)中的Na+區(qū)域化在液泡中，從而減少胞液中Na+的毒害作用。將大葉補(bǔ)血草(Limonium gmelinii)NHX1基因轉(zhuǎn)化煙草，鹽脅迫下轉(zhuǎn)基因植株葉片的MDA含量降低，根和葉中的K+/Na+比值升高，耐鹽性增強(qiáng)[60]。Metwali等(2015)[61]從鹽生植物濱藜(Atriplex patens)葉中擴(kuò)增到液泡Na+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)酶基因AgNHX1，并將其轉(zhuǎn)入無(wú)花果中，轉(zhuǎn)基因無(wú)花果植株耐鹽性明顯提高，300 mmol/L鹽脅迫下依然生長(zhǎng)良好。將菊芋(Helianthus tuberosus)NHX2基因在水稻中異位表達(dá)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因水稻在鹽脅迫和缺素處理下耐逆性均有所提高[62]。

2.2.3 活性氧清除 植物體內(nèi)活性氧清除機(jī)制有兩類，即酶促系統(tǒng)和非酶促系統(tǒng)。目前，植物中已發(fā)現(xiàn)多種具有活性氧清除能力的酶，如過(guò)氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、谷胱甘肽還原酶(GR)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)、抗氧化蛋白(PRX)等，均能增強(qiáng)植物的鹽脅迫耐受能力；而非酶促抗氧化劑主要有抗壞血酸(AsA)、類胡蘿卜素(CAR)、還原型谷胱甘肽(GSH)、類黃酮(FLA)等。研究者們對(duì)植物的抗氧化基因做了大量研究，其過(guò)量表達(dá)能增強(qiáng)植物對(duì)逆境脅迫的抗性水平。PRX是一類非血紅素過(guò)氧化物酶，將剛毛檉柳2CysPrx基因轉(zhuǎn)化煙草和剛毛檉柳，提高了轉(zhuǎn)基因植株的抗氧化酶活性，活性氧去除能力增強(qiáng)，鹽脅迫下的細(xì)胞損傷減少，ThGSTZ1、ThGPX、ThSOD和ThPOD抗氧化基因的表達(dá)量升高。Wu等(2014)[63]從枸杞中克隆了抗壞血酸過(guò)氧化物酶基因LmAPX，鹽脅迫下過(guò)表達(dá)LmAPX的轉(zhuǎn)基因煙草植株H2O2含量較低，APX活性、脯氨酸含量和凈光合速率(Pn)相對(duì)較高，表明LmAPX基因可以降低鹽脅迫引起的活性氧生成，保護(hù)植物免受氧化脅迫。對(duì)丹參SOD基因家族進(jìn)行鑒定，獲得8個(gè)SOD基因，包括3個(gè)Cu/Zn-SOD、2個(gè)Fe-SOD和3個(gè)Mn-SOD，NaCl處理下，除Fe-SOD2外，其余SmSOD基因表達(dá)均上調(diào)，其中Fe-SOD1在鹽處理48 h時(shí)達(dá)到最高，為對(duì)照的10.39倍[64]。

2.2.4 其它關(guān)鍵因子 在環(huán)境脅迫下，植物體通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)啟動(dòng)或關(guān)閉某些脅迫相關(guān)基因，使其在不同的時(shí)間、空間協(xié)調(diào)表達(dá)以達(dá)到抵抗逆境的目的。研究顯示，多種轉(zhuǎn)錄因子參與植物體的鹽脅迫響應(yīng)，包括WRKY、MYB、NAC、ERF、DREB、bZIP、C2H2等。WRKY類轉(zhuǎn)錄因子是一類鋅指蛋白，在植物耐鹽方面的作用主要表現(xiàn)在與脫落酸、活性氧以及病原體防御等通路存在交叉互作。Xiu等(2016)[65]從人參轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集中克隆鑒定了8個(gè)WRKY基因即PgWRKY2～PgWRKY9，其中多個(gè)PgWRKY基因在NaCl處理下的表達(dá)量顯著增加；Di等(2021)[66]從人參基因組數(shù)據(jù)中鑒定到137PgWRKY基因，并分析了其對(duì)熱、冷、鹽和干旱處理的響應(yīng)。MYB類轉(zhuǎn)錄因子是植物轉(zhuǎn)錄因子中最大的家族之一，廣泛參與植物的各種應(yīng)答反應(yīng)。人參MYB1受NaCl脅迫誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)[67]。將二色補(bǔ)血草MYB轉(zhuǎn)錄因子基因LbTRY在擬南芥中過(guò)表達(dá)，轉(zhuǎn)基因擬南芥的鹽敏感性提高，鹽脅迫下的MDA和Na+含量升高、脯氨酸和可溶性糖含量減少，鹽脅迫標(biāo)記基因AtSOS1、At-SOS2、AtSOS3和AtP5CS1表達(dá)量下調(diào)，說(shuō)明Lb-TRY負(fù)調(diào)節(jié)鹽脅迫耐性[68]。NAC轉(zhuǎn)錄因子家族是植物所特有的[69]，參與逆境脅迫的應(yīng)答。將剛毛檉柳NAC13基因在擬南芥和檉柳中過(guò)表達(dá)，鹽脅迫或滲透脅迫下，轉(zhuǎn)基因株系SOD、POD活性以及葉綠素和脯氨酸含量升高，ROS和MDA水平降低，電解質(zhì)滲漏率降低[70]。ERF(ethyleneresponsive transcription factor)通過(guò)調(diào)控脅迫應(yīng)答基因的表達(dá)，在植物的生物和非生物脅迫耐受性中發(fā)揮重要作用。枸杞ERF基因受鹽脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，過(guò)表達(dá)LchERF的煙草植株耐鹽性增強(qiáng)，鹽脅迫下轉(zhuǎn)基因株系的葉綠素和脯氨酸含量較高，H2O2含量較低[71]。丹參ERF基因SmERF2在鹽脅迫下表達(dá)量增加，且其可能在鹽脅迫促進(jìn)丹參酮合成中起到正向調(diào)控作用[72]。bZIP轉(zhuǎn)錄因子在植物應(yīng)對(duì)生物和非生物脅迫中發(fā)揮著重要功能。金銀花bZIP基因LjbZIP1受鹽脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，鹽處理24 h時(shí)表達(dá)量達(dá)到最高，推測(cè)其可能參與調(diào)控金銀花鹽脅迫耐性[73]。

MicroRNAs(miRNAs)是一類內(nèi)源性小RNA，轉(zhuǎn)錄后調(diào)控靶基因的表達(dá)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)一些miRNAs可能在植物對(duì)環(huán)境脅迫的應(yīng)答方面起重要作用。對(duì)海蓬子進(jìn)行了小RNA轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，其中43個(gè)保守miRNAs和13個(gè)新miRNAs對(duì)鹽脅迫敏感，鹽脅迫下其表達(dá)發(fā)生顯著變化[74]。研究顯示，丹參miR408基因Sm-MIR408受鹽脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，將其在本氏煙中過(guò)表達(dá)，轉(zhuǎn)基因煙草在150 mmol/L NaCl脅迫下的種子萌發(fā)率較高，活性氧積累減少，抗氧化酶NbSOD、NbPOD和NbCAT基因表達(dá)水平和酶活性均有所提高，煙草耐鹽性增強(qiáng)[75]。150 mmol/L NaCl脅迫下，丹參的smi-MIR396b基因表達(dá)量上調(diào)至對(duì)照的4.10倍，它可能通過(guò)抑制其下游的目標(biāo)基因表達(dá)起作用[76]。

3 小結(jié)與展望

我國(guó)有大量鹽漬土資源。山東濱海鹽堿地利用率較低。2021年10月習(xí)近平總書記在視察黃河入?？跁r(shí)強(qiáng)調(diào)“要開(kāi)展鹽堿地綜合利用，挖掘鹽堿地開(kāi)發(fā)利用潛力，加強(qiáng)種質(zhì)資源、耕地保護(hù)和利用等基礎(chǔ)性研究”。黃河三角洲地區(qū)因其特殊的地理?xiàng)l件，分布有大量鹽生和耐鹽的藥用植物資源[77-79]，充分開(kāi)發(fā)這些植物資源、開(kāi)展鹽脅迫研究及耐鹽品種選育對(duì)于綜合利用山東濱海鹽堿地具有重要意義。

分子生物學(xué)和多組學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展及其應(yīng)用促進(jìn)了藥用植物生長(zhǎng)發(fā)育及有效成分合成代謝機(jī)制的研究，也為闡明藥用植物耐鹽機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。目前部分藥用植物耐鹽脅迫的研究取得一定進(jìn)展，但仍有大量中藥材的耐鹽研究處于空白狀態(tài)，與模式植物及作物相比，仍有大量工作要做。今后藥用植物耐鹽脅迫研究可從以下幾個(gè)方面開(kāi)展:

第一，耐鹽關(guān)鍵基因鑒定:一些藥用植物耐鹽基因鑒定及功能研究雖取得一定進(jìn)展，但仍有大量鹽脅迫相關(guān)基因未在藥用植物中得到研究，耐鹽關(guān)鍵基因的鑒定及功能驗(yàn)證可為闡明藥用植物耐鹽脅迫機(jī)理及育種、栽培提供理論支撐；

第二，耐鹽脅迫與有效成分合成的分子調(diào)控機(jī)制:已有研究顯示，鹽脅迫下耐鹽相關(guān)基因及次生代謝途徑相關(guān)基因的表達(dá)均會(huì)受到一定影響，但兩者間的關(guān)系、作用節(jié)點(diǎn)及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍不清楚，需要進(jìn)一步揭示；

第三，耐鹽藥用植物優(yōu)良品種選育:目前我國(guó)人工栽培的300余種藥材中大多沒(méi)有推廣應(yīng)用的優(yōu)良品種，耐鹽優(yōu)質(zhì)品種的培育和推廣是今后的重要工作；

第四，耐鹽藥用植物的藥效評(píng)價(jià):藥材是用來(lái)治療疾病的，其質(zhì)量好壞及種植模式是否合適最終要?dú)w結(jié)于臨床治療效果，通過(guò)多組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用從藥理學(xué)角度評(píng)價(jià)鹽堿地產(chǎn)藥材質(zhì)量對(duì)于鹽堿地藥用植物種植及耐鹽品種選育具有重要指導(dǎo)意義。