盐胁迫下甜菜与海甜菜的遗传与生化响应差异：揭示耐盐机制与育种潜力

本研究针对土壤盐渍化对农业生产的威胁，通过比较栽培甜菜(Beta vulgaris)与其野生近缘种海甜菜(Beta maritima)在250 mM NaCl胁迫下的生理与分子响应，发现海甜菜通过上调胆碱单加氧酶(CMO)和甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因表达、积累渗透调节物质（脯氨酸、甘氨酸甜菜碱GB）及维持K+/Na+平衡实现耐盐性，为甜菜耐盐育种提供关键靶点。

　　

研究背景与意义

全球约9.6亿公顷耕地受盐渍化威胁，每年以1-2%速度扩张，严重制约作物产量。甜菜作为世界第二大糖料作物，其栽培种(Beta vulgaris)虽具一定耐盐性，但遗传多样性有限；而其野生祖先海甜菜(Beta maritima)作为地中海沿岸的盐生植物，表现出更强的耐盐能力。理解两者耐盐机制差异，对利用野生种质资源培育耐盐甜菜品种至关重要。

研究方法

研究选取4个B. vulgaris和4个B. maritima种质，通过梯度盐浓度(0-300 mM NaCl)筛选亚致死浓度(250 mM)，分析10周龄植株的生理指标（叶绿素SPAD值、生物量、离子含量）和渗透调节物质（脯氨酸、GB、可溶性糖/蛋白）。采用qRT-PCR检测CMO和BADH基因表达，结合相关性分析揭示耐盐性关键因素。

研究结果

1. 盐胁迫对萌发与生长的影响

B. maritima在100 mM NaCl下保持80-86.67%萌发率，显著高于B. vulgaris(60-66.67%)；300 mM时所有种质均不萌发。盐胁迫导致B. vulgaris叶绿素降幅达41.91%（10周），显著高于B. maritima(23.27%)。

2. 渗透调节物质积累

B. maritima 1的GB含量增加6.44%，而B. vulgaris 1下降79.18%。可溶性蛋白和碳水化合物在B. maritima中积累更显著，如B. maritima 1分别增加42.85%和28.89%。

3. 基因表达差异

CMO基因在B. maritima 1中上调3.17倍，BADH上调2.19倍；而B. vulgaris 1中两者分别下调0.75和0.25倍，表明GB合成通路激活是耐盐关键。

4. 离子平衡与次级代谢

B. vulgaris 1的Na⁺积累达197.14%，K⁺/Na⁺比降至0.16，而B. maritima 1维持1.15。酚类和黄酮含量在B. maritima中增幅更高（如黄酮+46.1%），协助抗氧化防御。

结论与意义

研究揭示B. maritima通过三重机制耐盐：(1) 激活CMO/BADH-GB合成通路；(2) 维持K⁺/Na⁺稳态；(3) 协同积累渗透调节物与抗氧化物质。该发现为利用野生种质培育耐盐甜菜提供了分子靶点，对盐渍土农业开发具有实践价值。论文发表于《BMC Plant Biology》，为作物抗逆研究提供了典型范例。