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为解决土壤盐渍化影响水稻生长的问题，研究人员对盐生野生稻（Oryza coarctata）和栽培稻（Oryza sativa）进行研究。结果发现 O. coarctata 能优先摄取 Cl?维持膜电位，减少 K+流失。该研究为水稻耐盐育种提供了新靶点。
在广袤的农田里，土壤盐渍化正成为农业生产的一大 “顽敌”。随着气候变化，土壤盐渍化问题愈发严重，严重阻碍了农作物的生长，威胁着全球粮食安全。水稻作为世界上最重要的主食作物之一，对盐分极为敏感，在 100 mmol/L
?1 NaCl 的环境下，其生长会受到 75% 的抑制。面对这一困境，寻找提高水稻耐盐性的方法迫在眉睫。
在水稻的大家族中，有一种特殊的存在 —— 盐生野生稻（Oryza coarctata），它生长在南亚沿海地区，每天都要经受海水的浸没，却能顽强生长。然而，其叶片组织的耐盐机制一直未被完全揭示。为了探寻其中的奥秘，研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《The Crop Journal》上。
研究人员选取了栽培稻（Oryza sativa，cv. Koshihikari）和野生稻（Oryza coarctata）作为研究对象。为了深入了解两种水稻在盐胁迫下的离子动态变化和膜电位响应，研究人员运用了多种技术方法。其中，微电极离子通量估计（MIFE）技术发挥了关键作用，通过它可以对离子通量进行非侵入式测量。同时，研究人员还采用了定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）技术，来检测离子转运相关基因的表达水平 。在实验过程中，对水稻叶片进行处理后，利用这些技术分别测定离子含量、膜电位、细胞活力等指标。
研究结果令人眼前一亮。在细胞活力方面，经过三天的 NaCl 处理，栽培稻的叶肉细胞活力大幅下降，降低了约 83%，而野生稻仅下降了 16%。膜电位的变化也十分显著，在正常条件下，两种水稻叶肉细胞的膜电位相似，约为 -120 mV 。但在 NaCl 处理后，栽培稻叶肉细胞的膜电位发生去极化，而野生稻则出现超极化。例如，在 50 mmol/L?1 NaCl 处理下，栽培稻膜电位变为 -86 mV，野生稻则变为 -142 mV 。
离子含量的变化也体现出两种水稻的差异。野生稻在控制条件下，叶片中的 Na+和 Cl?含量较高，而 K+含量在栽培稻中更高。盐处理后，两种水稻叶片中的 Cl?和 Na+含量都有所增加，但野生稻的 Na+增加量明显小于栽培稻，且对 Cl?的摄取更具偏好性。
进一步的研究发现，NaCl 诱导的野生稻质膜超极化是 Cl?依赖的。当使用 Na - 葡萄糖酸盐替代 NaCl 处理时，野生稻不再出现超极化现象。在离子通量的剂量依赖性实验中，随着 NaCl 浓度的增加，野生稻叶肉细胞对 Na+的摄取明显低于栽培稻，同时 K+流失也更少。例如，在大多数 NaCl 浓度下，野生稻叶肉细胞对 Na+的总摄取量比栽培稻低 63% - 85% 。
通过药理学实验，研究人员还揭示了离子转运蛋白的作用。K+从栽培稻叶肉细胞的泄漏通过非选择性阳离子通道（NSCCs）和保卫细胞外向整流 K+（GORK）通道，而在野生稻中主要通过 NSCCs。此外，研究人员还对离子转运蛋白相关基因的表达进行了分析。发现野生稻中与 K+吸收相关的基因 AKT1 表达水平更高，与 Na+排除相关的基因如 OsHKT1;4、SOS1 等表达也更高，编码液泡膜氯离子通道的 OsCLC1 基因在野生稻中的表达同样显著高于栽培稻。
综合以上研究，研究人员得出结论：野生稻（Oryza coarctata）在应对盐胁迫时，采用了与栽培稻不同的策略。它能够优先摄取 Cl?而非 Na+，以此维持高度负的膜电位。这种机制对于防止盐胁迫诱导的细胞内 K+流失至关重要，并且无需增加 H+ - ATPase（质子泵）的活性，从而节省了能量。同时，这一机制还实现了有效的渗透调节，维持了细胞膨压，并使得通过 AKT1 介导的 K+被动摄取成为可能。
该研究意义重大，它揭示了野生稻（Oryza coarctata）耐盐的分子机制，为水稻耐盐育种提供了关键靶点。通过将野生稻的耐盐特性引入栽培稻，有望培育出更耐盐的水稻品种，提高水稻在盐渍化土壤中的产量，为解决全球粮食安全问题提供有力支持。
