盐生植物碱蓬(Suaeda salsa)通过解剖结构重塑和代谢重编程适应复合盐碱胁迫的分子机制

在复合盐碱土壤环境中，植物面临离子毒性和渗透胁迫的双重挑战。中国科学院新疆生态与地理研究所王艳艳团队通过整合成像技术和代谢组学方法，系统研究了碱蓬(Suaeda salsa)在4种盐度梯度下的形态解剖特征、离子平衡及根系代谢响应。研究发现该植物通过扩大导管直径(增加11.07-24.39%)、增强抗氧化酶活性(CAT/POD/SOD提升49-279%)及调控半乳糖/氨基酸代谢通路等机制实现盐适应，为盐碱地植被恢复提供了理论依据。

　　

在广袤的西北干旱区，盐碱化土壤如同大地上的白色疮疤，严重制约着农业生产和生态安全。这类土壤不仅含有常见的氯化钠，更富含硫酸盐、钾、钙、镁等多种离子，形成复杂的复合盐环境。传统研究多聚焦单一NaCl胁迫，而实际环境中植物面临的却是"鸡尾酒"式的复合盐胁迫，这给科学界提出了新的挑战。中国科学院新疆生态与地理研究所的研究人员选择具有"盐碱地先锋植物"之称的碱蓬(Suaeda salsa)作为研究对象，试图解开这种神奇植物在复合盐环境中生存的奥秘。

研究团队采用多学科交叉方法，通过显微成像技术定量分析解剖结构变化，结合离子组学测定Na⁺/K⁺、Na⁺/Ca²⁺等关键比值，并运用非靶向代谢组学解析根系代谢物变化。实验设置非盐渍(NS)、轻度(LS)、中度(MS)和重度(SS)4个盐度梯度，土壤采自新疆克拉玛依和阜康的典型盐碱区。

【Changes in soil nutrients and salinity】部分显示，随着盐度升高，土壤NO₃^--N等养分有效性显著降低，但碱蓬种植后通过生物改良作用改善了土壤环境。在SS处理组，植物对盐分离子的吸收显著改变了根际微环境。

【Changes in anatomical structure】部分揭示，盐胁迫促使叶片周长增加11.48-47.94%，根系导管直径扩大11.07-24.39%，表皮厚度增加24.34-109.37%。这些结构改变有效增强了水分运输和机械支撑能力，但SS处理下叶绿体和线粒体膜结构出现明显损伤。

【Antioxidant defense system】数据显示，LS至SS处理中MDA(丙二醛)含量上升32.45-112.96%，而抗氧化酶CAT、POD、SOD活性分别提升49.25-71.89%、90.64-278.86%和12.94-116.37%，形成有效的氧化应激防御体系。

【Ion homeostasis】部分指出，盐处理使根、茎、叶的Na⁺/K⁺比分别增加223-518%、215-330%和303-524%，Na⁺/Ca²⁺比增幅更为显著。这种离子分配策略既维持了渗透平衡，又避免了细胞质中毒。

【Metabolic reprogramming】通过代谢组分析发现，半乳糖代谢通路中的L-天冬氨酸、β-丙氨酸、甘氨酸等物质显著上调，甘油和半乳糖酸等渗透调节物质积累，为植物提供了重要的渗透保护。

这项发表在《Plant Physiology and Biochemistry》的研究首次系统阐明了碱蓬适应复合盐碱胁迫的"三维防御策略"：解剖结构重塑构建物理屏障，抗氧化系统清除活性氧，代谢重编程维持渗透平衡。特别是发现半乳糖代谢通路的关键作用，为培育耐盐作物提供了新靶点。研究结果对理解植物盐适应机制具有重要理论价值，也为新疆等干旱区盐碱地生态修复提供了实践指导。正如作者王艳艳指出，这种"以盐治盐"的生态策略，或许能为全球盐渍化治理开辟新思路。