氯化钠胁迫下栽培与野生大麦根系木栓化增强而叶片角质层屏障不受影响的生理机制研究

这篇综述通过对比现代栽培大麦品种Scarlett和野生大麦品系ICB181243（巴基斯坦）在氯化钠（NaCl）胁迫下的生理响应，揭示了根系内皮层木栓质（suberin）沉积显著增强（尤其在根尖区域），而叶片角质层（cuticle）屏障功能未受显著影响的特性。研究强调，野生品系更广泛的遗传背景并未带来更高的耐盐性，但特定性状（如外皮层exodermis的形成）可能成为未来育种靶点，为作物耐盐机制研究和农业应用提供了新视角。

　　

植物生理响应

研究比较了现代栽培大麦品种Scarlett和野生品系巴基斯坦在80、180、280 mM NaCl胁迫下的生理反应。短期监测显示，两种基因型的叶片气孔导度在胁迫0.5小时内迅速下降，光合效率随盐浓度升高而降低，但野生品系在部分时段表现出略高的气孔导度值。长期胁迫（6天）导致两种基因型的茎和根长度显著缩短，且根渗透势（Ψ_s
）与外部溶液匹配，表明其通过积累钠离子（Na⁺
）等溶质维持水分吸收。离子组分析显示，叶片和根系中Na⁺
显著积累，而钙（Ca²⁺
）和钾（K⁺
）浓度下降，根系铁（Fe）含量异常升高，可能与木栓化调控相关。

叶片角质层屏障

化学分析表明，180 mM NaCl处理下，两种基因型的叶片角质层蜡质（cuticular wax）和角质（cutin）含量仅呈非显著增加趋势。这与先前渗透胁迫研究一致，证实角质层修饰并非限制叶片水分流失的关键因素，气孔调控仍是主要响应机制。

根系木栓化屏障

组织化学和化学分析揭示了显著的根系适应性变化：NaCl胁迫诱导内皮层木栓质（尤其是根尖0-25%区域）大量沉积，且芳香族木栓质（aromatic suberin）在栽培品种中增幅更显著。与渗透胁迫不同，盐胁迫特异性激活根尖区域（Zone A）的木栓化，可能通过减少质膜暴露面积限制Na⁺
/Cl^?
吸收，但复合运输模型表明，木栓质主要影响水分的质外体途径（apoplastic path），而离子运输仍以共质体途径（symplastic path）为主。

基因型差异与育种启示

尽管野生品系巴基斯坦在渗透胁迫中表现出更优的适应性，但其在盐胁迫下未显现显著优势，且根系木栓化反应弱于栽培品种。研究推测，某些大麦基因型（如野生品系Jordan或栽培品种Alexis）中可诱导的外皮层（exodermis）可能通过双重屏障（内皮层+外皮层）增强耐盐性，这为未来育种提供了潜在靶点。

研究意义与展望

该研究系统解析了大麦耐盐的根系-叶片协同适应机制，强调木栓化空间分布对胁迫类型（渗透vs.离子）的特异性响应。后续研究可聚焦外皮层发育基因的调控网络，结合转基因或基因编辑技术优化作物根系屏障设计，以应对全球土壤盐渍化挑战。