分泌盐分的腺体可以限制角质层的断裂，从而提高脱盐效率

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Secreting salt glands constrain cuticle fracture to enhance desalination efficiency

盐生植物通过分泌腺体排出盐分，但研究多集中于离子转运蛋白调控而忽视生物力学机制。本文以Nolana mollis为模型，整合数学建模、显微成像和生理分析，揭示亚表皮空间通过降低膜两侧盐浓度梯度，缓解主动转运的能耗限制。同时发现裂缝尺寸需精准平衡渗透压与机械压力，实现高效排盐而不导致叶片过度脱水。研究成果为耐盐农业和仿生海水淡化提供新思路。

　　

重要性

许多耐盐植物通过腺体介导的分泌作用将多余的盐分排出到叶片表面。研究和调控这一过程的努力通常集中在离子转运蛋白的优化和调节上，但往往忽略了其背后的生物力学机制。通过整合解剖学、生理学和理论分析，我们揭示了维持一个特定的表皮下空间对于克服离子跨细胞膜运输时的能量限制是必要的。这个独立隔室的结构完整性决定了盐腺的功能状态，并且取决于盐腺角质层的完整性。通过探讨盐分分泌的生物力学决定因素，我们的工作为开发耐盐农业技术或仿生海水淡化装置提供了新的思路。

摘要

当植物遇到土壤盐分过高的情况时，它们会将盐分通过叶片表面排出。由于活组织与表面盐分之间存在渗透连续性，叶片有可能因水分蒸发而脱水。长期以来，人们已经认识到角质层裂缝对于盐分到达叶片表面至关重要，因为这些裂缝使得盐分能够顺利从叶片内部传递到腺体内部。以Nolana mollis的分泌盐腺为模型系统，我们结合数学建模、成像技术和生理测量方法，研究了高效去除盐分所需的机械和生化过程。研究发现，表皮下空间（即浓缩的盐分与较稀薄的分泌细胞之间的区域）通过降低细胞膜两侧的盐分浓度梯度，减轻了主动分泌盐分所需的能量负担。我们还发现，裂缝的大小在平衡盐分去除所需的渗透压和压力梯度方面起着关键作用，从而防止叶片过度脱水。