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为探究盐胁迫下植物萌发及早期发育机制，研究人员以 4 个西兰花（Brassica oleracea L. var. italica）品系和高耐盐芝麻菜（Eruca vesicaria subsp. sativa）为材料，分析萌发率、矿质稳态、抗氧化酶活性及 ATP 浓度。发现 BQ1 品系 ATP 利用效率最佳，揭示 ATP 在耐盐性中的关键作用，为作物抗逆育种提供新视角。
土壤盐渍化正成为全球农业面临的严峻挑战，尤其在干旱半干旱地区，高浓度的 Na?和 Cl?不仅引发渗透胁迫和离子毒性，还会破坏植物的水分平衡与代谢通路。种子萌发作为植物生命周期的起始阶段，对盐胁迫尤为敏感，但目前关于植物在这一阶段的耐盐机制研究仍不够深入。西兰花（Brassica oleracea L. var. italica）作为富含营养的重要蔬菜，其幼苗期对盐分的响应机制尚不明确，而挖掘耐盐品种对扩大种植区域和保障产量具有重要意义。
西班牙塞古拉土壤与应用生物学中心（CEBAS-CSIC）和瓦伦西亚理工大学的研究人员，选取 4 个经初步筛选的耐盐西兰花品系（BG1、BH1、BX1、BQ1），并以高耐盐的十字花科芝麻菜（Eruca vesicaria subsp. sativa）为对照，开展了盐胁迫下种子萌发和早期发育的比较研究。该研究成果发表在《BMC Plant Biology》，通过多维度分析揭示了 ATP 在耐盐性中的核心作用，为十字花科作物的耐盐育种提供了新的理论依据。
研究采用了以下关键技术方法：通过不同浓度 NaCl（50、100、150 mM）处理种子，测定萌发率、芽长、重量等生理指标；利用冰点渗透压仪检测渗透势（Ψμ）；借助高效液相色谱 - 质谱联用技术（HPLC-MS）定量 ATP 浓度；运用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）分析矿质元素含量；通过酶活性测定试剂盒检测过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）的活性，并以硫代巴比妥酸法（TBA）评估脂质过氧化产物丙二醛（MDA）含量。
萌发特性与渗透调节
在不同 NaCl 浓度处理下，多数西兰花品系萌发率保持在 90% 以上，仅 BG1 在 100 mM、BQ1 和 BX1 在 150 mM 时显著下降，而芝麻菜在 100 mM 和 150 mM 处理下萌发率降幅更明显。随着盐浓度升高，所有品种的芽长、重量和生长速率均呈下降趋势，但 BQ1 在 50 mM 时各项指标与对照无显著差异，表现出更强的低盐耐受性。渗透势分析显示，西兰花品系 BH1 和 BQ1 在 100-150 mM NaCl 下维持相对稳定的渗透调节能力，而 BX1 在 150 mM 时渗透势回升至接近对照水平，暗示其渗透调节机制存在差异。
ATP 浓度与能量代谢
ATP 含量分析表明，BG1、BX1 和 BQ1 在盐胁迫下 ATP 浓度显著降低，其中 BX1 在 150 mM 时降幅最大，而 BH1 和芝麻菜的 ATP 水平不受盐胁迫影响。值得注意的是，对照条件下所有品种的 ATP 浓度均较低，说明盐胁迫可能通过消耗能量储备影响萌发进程。BQ1 虽在高盐下 ATP 总量下降，但结合其更高的芽生长速率，推测其 ATP 利用效率更优，能够优先保障关键生理过程的能量供应。
矿质元素稳态
盐胁迫下，西兰花品系中钙（Ca）含量在 BQ1 和芝麻菜中显著下降，但 BQ1 的 Ca 水平仍高于芝麻菜，表明其对 Ca 流失的缓冲能力更强。磷（P）含量仅在 BG1 中降低，而芝麻菜的 P 水平始终最低，可能与磷酸盐转运蛋白对盐分敏感有关。钾（K）在 BX1 和 BQ1 中随盐浓度升高而减少，但这两个品系在对照中 K 含量最高，暗示高初始 K 储备可能与耐盐性相关。钠离子（Na?）在所有品种中均随盐处理增加，但胞内 Na?浓度在 50 mM 后趋于稳定，提示液泡区隔化机制在低盐时已有效启动，而高盐下可能依赖 ATP 驱动的外排泵维持离子平衡。主成分分析（PCA）显示，西兰花品系与芝麻菜的矿质组成存在显著分群，其中 BQ1 和 BG1 聚类紧密，可能具有相似的离子调控策略。
抗氧化酶活性与氧化损伤
在 100 mM NaCl 处理下，芝麻菜的 APX 和 GR 活性显著升高，CAT 活性更是对照的 10 倍，显示其通过增强酶促抗氧化系统应对氧化应激。然而，其脂质过氧化产物 MDA 含量未显著下降，表明高酶活性未能有效遏制膜损伤。相比之下，西兰花品系中仅 BG1 和 BQ1 的 CAT 活性略有变化，而 BQ1 和 BH1 的 MDA 水平显著降低，暗示这两个品系可能依赖非酶促抗氧化机制或更高效的离子区隔化，从而减少活性氧（ROS）的生成。值得注意的是，BH1 的 ATP 水平稳定，可能将能量优先用于合成谷胱甘肽（GSH）等非酶抗氧化剂，而非酶促反应。
研究结论与意义
该研究首次系统比较了西兰花品系与耐盐芝麻菜在萌发阶段的耐盐机制，证实 ATP 的有效利用是区分耐盐性的关键因素。BQ1 通过优化 ATP 分配，协调渗透调节、离子稳态和抗氧化防御，展现出最强的综合耐盐性。研究还发现，种子中较高的初始 K?和 Ca2?储备、液泡 Na?区隔化能力以及非酶促抗氧化途径的激活，均为重要的耐盐性状。这些结果不仅深化了对十字花科植物早期耐盐机制的理解，也为作物分子育种提供了 ATP 代谢相关的候选靶点，有望通过遗传改良提升蔬菜作物在盐渍化土壤中的适应性，为全球粮食安全问题提供新的解决方案。
