狗牙根抗鹽性評價及抗鹽機理研究進展

陳靜波，劉建秀

（1.江蘇省中國科學院植物研究所 南京中山植物園，江蘇 南京210014；2.南京農業大學園藝系，江蘇 南京210095）

狗牙根屬（Cynodonspp.）植物屬于禾本科虎尾草亞科虎尾草族，全世界約有10個種，我國產2種，包括狗牙根（C.dactylon）和彎穗狗牙根（C.arcuatus），其中狗牙根是一種世界廣布種，廣泛分布于全世界溫暖地區，在我國主要分布于黃河以南各省，在新疆、西藏等西北高原地區也有一些分布，栽培上已經推廣到北京附近［1］，多生長于農田、路邊、河岸、荒坡山地以及沿海和內陸的鹽堿地，其生境極具多樣化，因此存在很大的種內變異。狗牙根是一類多年生草本植物，具有發達的匍匐莖和根狀莖，生長速度快，耐踐踏，抗旱抗鹽，耐重金屬，因此是最常用的暖季型草坪草之一，廣泛應用于熱帶、亞熱帶以及暖溫帶的運動場、公園、公路邊以及小區等地區綠化，同時也是一種很好的水土保持和牧草植物［2］。草坪應用中最常用的狗牙根屬植物包括狗牙根和雜交狗牙根，其中雜交狗牙根是狗牙根和非洲狗牙根（C.transvaalensis）的雜交后代。

鹽堿化是一個全球性的問題，已經嚴重影響了農業生產的發展［3－6］。從1954年Gausman等［7］開始研究狗牙根的抗鹽性到現在，已經過了半個多世紀，對狗牙根的抗鹽性認識取得了不少進步，但這個進步顯得過于緩慢，與狗牙根這種具有草坪草、牧草、水土保持以及生態修復等多重功能的草種不相適應。結合其他植物上已經取得的抗鹽機理研究成果，主要從狗牙根抗鹽評價和抗鹽機理角度對國內外狗牙根抗鹽性研究進行了綜述，分析了已經取得的成就，同時指出了存在的問題，以期為加快狗牙根抗鹽性研究，推動其在鹽堿地利用提供一定的參考。

1 狗牙根的抗鹽性評價

1.1 抗鹽性的評價方法

抗鹽評價是植物抗鹽育種和抗鹽機理研究一項最基礎的工作。植物的抗鹽性評價是一個復雜的問題，因為影響植物抗鹽性的因素很多，如評價指標、培養方法、處理鹽度和鹽的種類、鹽處理的時間、修剪程度、基質的營養狀況、通氣狀況和pH、環境溫濕度、光照強度和光周期等。同一個植物材料，不同的研究者在不同的地區和時間，采用不同的評價程序，其評價結果可能會有較大差異，因此抗鹽性評價結果只是一個相對的結果，即抗鹽性是相對的。目前狗牙根抗鹽評價方法主要有室內控制條件下的水培法［8］和盆栽土培法［9］，以及室外自然條件下的鹽堿地選擇法［10，11］等，其中水培法應用較多。

Lee等［12］、Chen等［13］認為，對于一些抗鹽性較強的暖季型草坪草（包括狗牙根），處理鹽度過低（＜30dS／m）不能很好區分它們的抗鹽性。Dudeck等［14］研究狗牙根的抗鹽性時發現小于9.9dS／m的鹽度不能區分8個狗牙根品種的抗鹽性。Adavi等［15］也發現用10dS／m的鹽水灌溉10個狗牙根品種，雖然品種間的表現有一定的差異，但差異不顯著。陳靜波等［16］對18份狗牙根優良選系和品種的抗鹽性研究表明，以葉片枯黃率上升到50%時的鹽度（S50%）為指標，參試材料的S50%平均為18.2g／L。

鹽處理時間對草的表現也有很大差異。陳靜波等［17］認為在短期和長期鹽脅迫后的實際生長表現上不一致，長期鹽脅迫對草坪草的傷害要大得多，但總體而言，待試材料短期鹽處理的和長期鹽處理的相對抗鹽性是相對一致的，通過簡單快速的短期鹽處理實驗能夠很好區分不同草的抗鹽性差異。

綜合前人的研究結果，認為進行狗牙根大量資源抗鹽評價時，采用室內水培實驗，處理水溶液鹽度（NaCl）應控制在15～20g／L（或200～400mmol／L）左右，處理時間約為1～2個月，能夠簡單高效地區分參試材料間的抗鹽性。

1.2 狗牙根屬內及與其他草種間的抗鹽性比較

1.2.1 狗牙根屬內的抗鹽性比較 狗牙根屬內不同品種或種源間的抗鹽性差異很大。研究最早的是在1967年，Youngner和Lunt［18］比較了9個狗牙根品種在不同鹽度下的地上部分和根系生長的變化，發現Sunturf和Tifway的抗鹽性最強。Dudeck等［14］發現8個狗牙根品種中，Tifdwarf和Tifgreen抗鹽性最強，Tifway等中等，Common和Ormond最弱。Marcum和Pessarakli［8］對35個狗牙根品種的抗鹽性研究表明，不同的狗牙根品種差異也很大，枝葉干重下降到50%的鹽度變化范圍為26～40dS／m。Bauer等［19］對12個雜交狗牙根的抗鹽性研究認為，FloraDwarf、Champion Dwarf、Novotek以及 TifEagle的抗鹽性最強，而Patriot、Santa Ana、Tifgreen和TifSport最弱。王紅玲等［20］用Na2SO4處理4個狗牙根品種，發現抗鹽性為新農一號狗牙根＞喀什狗牙根＞C－3狗牙根＞矮生天堂草。陳靜波等［16］以葉片枯黃率上升到50%時的鹽度（S50%）為指標，18份狗牙根草坪草優良選系和品種的S50%平均為18.2g／L，變異系數為29%，其中狗牙根的S50%平均為17.5g／L，變異系數為38%，雜交狗牙根S50%平均為19.1g／L，變異系數為15%，除C158、南京狗牙根和C610外，多數選系（品種）的抗鹽性比對照品種Tifgreen和Tifdwarf強。Francois［21］發現來自以色列死海附近的材料Tifton 86抗鹽性最強，其次為TifwayⅡ，最弱的為來自中國南方的 Tifton 10。Ramakrishnan和 Nagpal［22］、Hameed和 Ashraf［23］、Akram等［24］以及周霞等［25］研究均發現來自鹽堿地生境的狗牙根生態型具有較強的抗鹽性。Lu等［26］對狗牙根Tifeagle的愈傷組織進行0.3mol／L的NaCl處理，獲得了一些抗鹽體細胞突變體，鹽脅迫下這些突變體的生長量更高，葉片傷害更小，表明抗鹽性有所提高。這說明通過體細胞定向誘變（鹽脅迫）的育種方法，可以提高狗牙根的抗鹽性。這些研究為狗牙根抗鹽性育種提供了一定的理論依據。通過廣泛收集自然生長于鹽堿地（包括海邊鹽堿地和內陸鹽堿地）的狗牙根資源抗鹽性評價能夠得到抗鹽性相對較強的育種材料，然后通過一定的常規育種手段（如雜交育種）或現代分子生物學技術（如基因克隆），最終選育到抗鹽優質的狗牙根新品種或挖掘到抗逆功能基因資源。

1.2.2 狗牙根與其他草種間的抗鹽性比較 早在1954年，Gausman等［7］就報道田間鹽水灌溉條件下，在5種測試的草中，狗牙根具有較高的抗鹽性，僅次于虎尾草（Chloris gayana）。Marcum和 Murdoch［27］通過水培法研究表明，溝葉結縷草（Zoysia matrella）、海雀稗（Paspalum vaginatum）和鈍葉草（Stenotaphrum secundatum）的抗鹽性最強，雜交狗牙根（C.dactylon×C.transvaalensis）中等，結縷草（Z.japonica）對鹽敏感，而假儉草（Eremochloa ophiuroides）對鹽非常敏感。同樣的水培條件下，Marcum［28］發現抗鹽性鹽草（Distichlis spicata var.stricta）＞堿地鼠尾粟（Sporobolus airoides）＞狗牙根＝結縷草＞砂地鼠尾粟（Sporobolus cryptandrus）＞野牛草（Buchloe dactyloides）＞ 垂 穗 草 （Bouteloua curtipendula）。其 后，Lee等［29］、Marcum 等［30］、Pessarakli和Touchane［31］、陳靜波等［9，16，32］、劉一明等［33］研究都得到了與前面類似的結果，認為在室內控制環境的水培或土培條件下，狗牙根的抗鹽性較強，但在測試的暖季型草種間均處于中等。

程云輝等［10］對苜蓿（Medicago sativa）、油葵（Helianthus annuus）、高羊茅（Festuca arundinacea）和狗牙根等在沿海灘涂鹽漬化地上進行了篩選試驗，結果表明只有狗牙根C121能在重度鹽漬化地上生長。宗俊勤等［11］在含鹽0.40%～0.52%的海邊重鹽土上種植不同暖季型草坪草發現，所有測試的草坪草均能存活，其中海雀稗P006和溝葉結縷草Z014的抗鹽性強于所有狗牙根，與前期的室內水培抗鹽評價結果基本一致［16］，但結縷草Z080和Z008的抗鹽性也強于所有狗牙根，而在水培實驗中的結縷草Z080和Z008的抗鹽性幾乎弱于所有狗牙根材料［16］，并且室內土培環境下長期鹽處理實驗中也證明Z080的抗鹽性顯著差于狗牙根C291［13］。這些鹽堿地的田間抗鹽性評價結果，一方面說明狗牙根抗鹽性較強，能夠在重鹽堿地上建植，另一方面也說明室內的抗鹽評價結果有時候會與鹽堿地的實際種植表現有差異，因為室內實驗的影響因素比較單一，只有鹽度差異，其他生長條件往往控制最適合狀態，而鹽堿地除了鹽度這個因素外，還存在其他可能的脅迫因素，如養分、水分、溫度、pH以及鹽離子組成等。一個草種能否在鹽堿地使用，必須要通過鹽堿地的多年多點種植表現觀察后才能確定，而不能僅憑室內的評價實驗。

根據上面分析可以看出，狗牙根作為一種常用的草坪和牧草，在鹽堿地建植或鹽水（包括再生水）灌溉中具有很高的應用潛力。雖然少數草種（如溝葉結縷草、海雀稗、鈍葉草等）的抗鹽性比狗牙根強，但這些草種主要分布在南方，抗寒性較弱，在長江以北地區存在綠期短，甚至無法越冬問題。因此在長江以北的狗牙根適應區域，其在鹽堿地改良中具有更加顯著重要的地位。

2 狗牙根的抗鹽機理

2.1 離子調控機制

離子脅迫是最主要的一種鹽脅迫。當根際鹽離子濃度超出正常范圍時，一方面大量的鹽離子會抑制與鹽離子結構相近的營養離子吸收（如土壤中過量的Na會造成植物體內K離子的虧缺），造成植物體內某些營養元素缺乏，抑制植物生長；另一方面，大量鹽離子進入細胞后，如果細胞無法及時清除進入細胞質的鹽離子，會對細胞質內的細胞器、各種酶類、DNA和細胞膜結構及上面的膜蛋白產生毒害，降低細胞的活性和膜的選擇性，從而加劇離子脅迫，嚴重時造成細胞死亡［34－37］。一些研究表明，狗牙根抗鹽基因型枝葉通常能夠維持較低的Na含量，較高的K含量和K／Na［13，23，26，38］。狗牙根進行離子調控（主要指K、Na離子的調控）的可能途徑主要有控制離子吸收和運輸、離子在體內的分配以及鹽離子的分泌等。

2.1.1 根系對離子的吸收和排除 在鹽漬土壤中高濃度的鹽離子可以通過被動吸收和主動吸收進入植物根系。通過根系減少鹽離子吸收并增加營養離子的選擇性吸收，可以提高植物對鹽脅迫的抵抗力。Peng等［39］對禾本科鹽生植物堿茅（Puccinellia tenuiflora）的研究表明，堿茅根系通過物理障礙凱氏帶、Na／K選擇性吸收的K離子通道等來提高營養元素K的吸收并減少鹽離子Na的吸收，從而減少葉片對Na的積累并維持K平衡。在棉花（Gossypium hirsutum）上也報道鹽處理可以加速其幼苗凱氏帶的形成［40］。王紅玲等［20］發現4個狗牙根品種均在土壤含鹽量（Na2SO4）1.2%時根系對K的選擇性吸收能力最強，其中抗鹽性最強的新農一號選擇性在品種間最強。這種選擇吸收可能與鹽促進根系生長有關［18，31］，但缺乏具體的實驗證據。而Maathuis和Amtmann［41］以及Zhang等［34］認為植物對Na、K的選擇性吸收與根細胞質膜上的不同離子轉運蛋白對Na、K離子透過能力不同造成的。

根系吸收的Na離子主要有3種去向，一種是留在根系中，一種是通過木質部運往地上部，還有一種是通過根系表皮細胞質膜上的Na＋／H＋逆向轉運蛋白排到環境中［42，43］。Bradley和 Morris［44］認為泌鹽鹽生植物互花米草（Spartina alterniflora）大約91%～97%的離子最大理論吸收量通過根系來排除，即便其具有很強的葉片離子分泌能力。擬南芥的質膜Na＋／H＋逆向轉運蛋白基因SOS1已被克隆［45］，并且在擬南芥（Arabidopsis thaliana）中過量表達SOS1顯著提高了轉基因植株的耐鹽性［46，47］。狗牙根抗鹽基因型枝葉能夠維持較低的Na含量，較高的K含量和K／Na［13，23，26，38］，是否存在 Na從根系排出機制，如果有，怎么排出，這些問題目前還不清楚，亟待解決。

2.1.2 離子在體內的選擇性運輸 進入木質部的鹽分隨著水分（蒸騰流）可以從根部運輸到地上部分，最后隨水分的蒸騰而殘留在葉片。也就是說，只要植物在生長、有蒸騰作用，就會有源源不斷的離子通過根系轉運到葉片，并進行積累，最終產生毒害。因此，減少蒸騰流量（通過氣孔開閉來調節）、離子在木質部運輸過程中通過木質部薄壁細胞等對離子的再吸收以及韌皮部中Na＋的回流等機制，可以減少鹽離子往葉片的運輸和積累［42，48］。離子選擇性運輸機制可以發生在從成熟的根［49］、莖基部［50］、一直到地上部分［51］等地方。Ren等［52］克隆到水稻（Ory－za sativa）上的一個抗鹽基因SKC1，并證明這個基因在木質部的薄壁細胞表達，并具有Na／K選擇活性，對減少水稻葉片Na積累提高抗鹽性起關鍵作用。Chen等［13］發現鹽脅迫下狗牙根根系的Na含量高于K，而葉片中的Na含量低于K，認為狗牙根可能也存在類似的離子選擇運輸效應，即選擇K往葉片運輸，但其進行離子選擇運輸的主要部位以及主要調控基因還需要進一步明確。

2.1.3 離子在體內的再分配 進入植物體內的鹽離子可以通過器官、組織和細胞水平的再分配來進行離子調節。一些植物如蘆葦（Phragmites australis）、海雀稗等可以通過把鹽離子隔離在地下部分［13，53］、老的葉片等器官［54］。在組織水平上，通常把鹽離子隔離在根系和莖等地方的薄壁細胞組織（如根系的皮層等），減少在分生組織和光合組織等對鹽敏感的組織中積累［39，52］。而把鹽離子隔離在液泡和質外體，減少在細胞質中積累，是細胞水平的抗鹽關鍵機理，也是目前植物抗鹽機理研究最多的部分［55，56］。液泡Na＋／H＋逆向轉運蛋白在這個過程中起重要作用。目前對一些液泡Na＋／H＋逆向轉運蛋白基因的克隆和表達分析研究證明，通過過量表達Na＋／H＋逆向轉運蛋白，能顯著提高轉基因植物的抗鹽性。這一點已經在狗牙根的近緣植物獐毛（Aeluropus littoralis var.sinensis）上得到證實［57］。生長于鹽堿地的狗牙根在鹽脅迫下根系和莖的皮層組織和髓部薄壁組織的面積增加［58］，可能在組織水平上有利于鹽離子的隔離，但缺乏生理學和分子生物學的證據。

2.1.4 鹽腺離子分泌 狗牙根的葉片上具有一種特殊的雙細胞結構叫鹽腺，有向體外分泌鹽分的功能［59］。狗牙根的鹽腺結構以及分泌活性是其研究最多的離子調控機理。

鹽腺由下部一個較大的瓶狀的基細胞和上部一個小圓頂狀的帽細胞組成。基細胞與周圍的表皮細胞相鄰，并有豐富的胞間連絲與之相連，突出表皮部分的細胞壁上有角質層，與周圍表皮細胞的角質層連成一體，但不侵入到表皮以下的側壁上。與緊密而有條紋的基細胞壁不一樣，帽細胞的細胞壁顯得比較疏松，看上去呈斑點狀。帽細胞除了與基細胞相連的細胞壁外，其余朝外的細胞壁外均由一層角質層覆蓋，并與基細胞的角質層連成一體?；毎募毎|中有復雜的雙層膜系統，稱為隔膜。隔膜的一端連接到基細胞與帽細胞相連處的細胞壁上并開口，另一端游離在細胞質中并閉合。隔膜上附著有大量線粒體和微管?；毎c帽細胞相連處的細胞壁存在大量胞間連絲，其余部分全部嚴重木質化，物質不能透過。不分泌鹽時，帽細胞內具有一個大的細胞核、一些小液泡等細胞器，并且細胞頂部的角質層與細胞壁不分離，此部分的角質層上還具有一些孔。而正在分泌的帽細胞質內產生一些大的液泡，并且細胞頂部的角質層與細胞壁分離，呈弧形，在兩者之間形成一個腔，稱為收集室［60－62］。

根據上面的鹽腺結構特點以及鑭示蹤實驗（一種質外體示蹤元素）［61－66］，綜合其他禾本科植物一些研究，認為狗牙根鹽腺分泌鹽離子的可能過程為：鹽腺周圍細胞中的離子，通過質外體途徑到達基細胞與帽細胞交界處的細胞壁，然后進入隔膜，再排入基細胞的細胞質中，期間可能需要消耗能量（是個主動過程），同時周圍細胞中的離子也可以利用共質體途徑即通過胞間連絲直接進入基細胞的細胞質；離子在基細胞的細胞質中積累濃縮，并通過基細胞與帽細胞間的胞間連絲直接進入帽細胞，或裝入小液泡后再運輸到帽細胞；進入帽細胞的離子泵入液泡，期間可能一些小液泡合并成大液泡，離子進一步濃縮；液泡移動到細胞頂部，然后通過頂部細胞壁的孔（斑點處）把濃鹽液排到胞外；角質層鼓起，形成收集室，收集室內的鹽液收集到一定程度后由于水壓作用，鹽液通過小孔被排到角質層外面；葉片表面的鹽液在干燥的空氣中逐步失水結晶，形成肉眼可見的鹽晶。

狗牙根的鹽腺主要分布在葉片的遠軸面，并且葉片的中部比基部和頂部多［64］。鹽腺對離子的分泌具有一定的選擇性，對鹽離子（Na、Cl）的分泌能力強，而對K、Ca、Mg等營養元素的分泌能力很弱［66］。狗牙根鹽腺的分泌能力比大米草（Spartina anglica）、鹽草、鹽地鼠尾粟（Sporobolus virginicus）、溝葉結縷草、細葉結縷草（Z.tenuifolia）、結縷草等植物弱，而比野牛草、垂穗草等植物強［13，28，59，65］。鹽分泌能力除受單位葉面積上的鹽腺數量影響外，還與這些植物的鹽腺結構有關，一般鹽腺陷入葉片表皮內并且細胞粗短的植物鹽分泌能力強，而突出表皮并且細胞細長的分泌能力弱［59］，如果基細胞中沒有隔膜，則這種禾本科葉片表面的雙細胞結構沒有分泌能力［66］。狗牙根的鹽腺呈半下陷狀態［60］，因此鹽分泌能力處于中等。狗牙根的鹽分泌能力存在基因型差異，一些基因型的分泌能力強，如品種‘FloraTex’的分泌量為20.60（mg Na＋／g葉干重·周），而一些基因型分泌能力比較弱，如‘Sultan’分泌僅1.41（mg Na＋／g葉干重·周），而且鹽分泌能力越強的基因型體內積累的鹽離子越少，抗鹽性越強，如‘FloraTex’葉片內的 Na含量為5.56（mg Na＋／g葉干重），而‘Sultan’積累了15.18（mg Na＋／g葉干重）［8］。

環境因素也會影響狗牙根鹽腺的分泌能力。在一定鹽度范圍內，鹽的分泌能力隨鹽度升高而增加，但超過一定鹽度后分泌能力又下降［64］，可能此時植株受到鹽害過重，致使整個植株的代謝能力下降造成的。當處理溶液的離子總濃度一定，而K／Na增加時，K的分泌量增加，而Na的分泌量減少［64］。環境濕度高時（如相對濕度99%）鹽腺的分泌能力比相對濕度低時（如60%）高，但是濕度高時分泌的鹽液不會結晶，呈液體狀，而干燥環境下容易在葉片表面觀察到鹽晶［64］。在狗牙根的一些近緣植物上還發現，光促進在獐毛鹽腺的分泌，認為是一種間接的影響，可能是由于光通過促進蒸騰流而促進鹽往葉片的轉運引起的［67］；鹽腺抑制劑苯磺酸膽堿能抑制獐毛鹽腺對鹽分的分泌［68］；鹽處理不會誘導結縷草葉片上鹽腺的數量增加，說明鹽腺數量主要受植物本身基因控制［69］，但6－BA處理能增加虎尾草葉片的鹽腺數量［70］。狗牙根上是否也存在這些特性缺乏實驗證據。

2.1.5 氣孔調節 如前所述，鹽分隨蒸騰流進入葉片，最后隨水分的蒸騰而殘留在葉片產生毒害。因此，在鹽條件下缺乏關閉氣孔的能力是一些植物對含鹽土壤敏感的一個重要原因［48］。例如，一種耐鹽的紫菀（Aster tripolium）之所以能夠生長在鹽環境中，是因為當葉片質外體中存在Na＋時能夠關閉氣孔，而A.amellus對鹽敏感是由于Na＋可以抑制氣孔的關閉［48］。2個抗鹽性不同的狗牙根在鹽脅迫下光合效率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰率均顯著下降，但抗鹽型較鹽敏感型下降慢［23］。鹽脅迫下氣孔無法關閉，會因為蒸騰流過大，導致葉片迅速積累鹽離子而產生毒害，但氣孔關閉會減少氣體交換而抑制光合作用，減少光合產物積累并增加活性氧的產生。因此鹽脅迫下氣孔并不是簡單地關閉或張開或者某個中間狀態就能說明對植物的抗鹽性的利弊，而是只有在防止葉片鹽分積累的前提下，把氣孔導度調整到最大開度，才能平衡離子積累和氣體交換（光合作用）之間的矛盾。

狗牙根的抗鹽基因型盡管在鹽脅迫下具有更高的氣孔導度，導致了蒸騰增加，因此具有更高的離子積累的風險，但可能具有更強的鹽離子選擇性吸收和轉運、鹽離子在液泡的隔離以及鹽腺分泌鹽離子能力，可以減少葉片細胞質中鹽離子的積累，回避了由于蒸騰增加導致的鹽離子積累風險。另一方面，氣孔導度的增加，提高了胞間CO2濃度，增加了光合效率，使其具有更高的枝葉和根系生長，最終表現為抗鹽性提高。

2.2 滲透調節

由于大量鹽溶解于土壤水溶液后，使其濃度增加，水勢下降，引起植物吸水困難，因此滲透脅迫是鹽脅迫下狗牙根受到的另一種最主要脅迫，這也是鹽脅迫與干旱脅迫具有一些共同特點的原因。狗牙根在滲透脅迫下會做出一系列的生理反應，來降低細胞的滲透勢，抵御外界的滲透脅迫，包括積累滲透調節物質和減少細胞含水量等幾種方法［62］。鹽脅迫下的滲透調節物質分為可溶性有機物和無機離子2類［71］。

植物受到滲透脅迫時用于滲透調節的常見可溶性有機物有脯氨酸、甜菜堿、可溶性糖等，主要分布在細胞質內。Hameed和Ashraf［23］對不同抗鹽性的2個生態型狗牙根進行鹽脅迫處理后發現，總的游離氨基酸、總的可溶性蛋白、脯氨酸和總的可溶性糖均隨處理鹽度增加而增加，而且抗鹽性強的生態型增幅更大，認為這些物質在狗牙根鹽脅迫下的滲透調節中起重要作用。Lu等［26］利用愈傷組織進行鹽脅迫后產生的體細胞突變體發現，抗鹽性得到提高的突變體其鹽脅迫后體內的脯氨酸含量比原來的親本高。Marcun和Murdoch［65］對包括狗牙根在內的6種C4草研究認為，脯氨酸和甜菜堿均對提高這些草（除假儉草）在鹽脅迫下的滲透調節有顯著的作用，但后來Marcum［28］研究發現盡管鹽脅迫下脯氨酸和甜菜堿均呈增加的趨勢，但兩者對狗牙根葉片細胞滲透勢的貢獻分別為2.7%和39.2%，綜合其他不同抗鹽性草種的結果，認為甜菜堿是一種最主要的滲透調節物質，而脯氨酸對滲透勢的貢獻很小，而且可能是一種受害的指標。Hameed和Ashraf［23］發現滲透勢和水勢雖然也隨鹽度增加而下降，但抗鹽性強的生態型變化比較小。Marcum［28］對7種虎尾草亞科植物研究也發現，草的抗鹽性與滲透勢呈負相關。后來Marcum等［72］在8個鹽草生態型的抗鹽機理研究中認為，在完成滲透調節的前提下，進行最小的滲透調節，是草抗鹽性強的特征。

無機離子作為一類主要的滲透調節物質，主要分布在液泡中，并主要通過液泡Na＋／H＋逆向轉運蛋白等來完成［56］。在同為禾本科C4植物的海雀稗上，Lee等［73］認為一些無機離子如Na、Cl、K等對滲透調節起重要作用，在不同基因型中所起的貢獻達到57%～97%，遠高于有機滲透調節物質的貢獻（僅為19%～22%）。但在狗牙根上，還缺乏無機離子對滲透勢貢獻的研究。鹽脅迫下植物進行滲透調節，合成一些有機滲透調節物質需要消耗大量的能量和光合產物，而通過在液泡中積累鹽離子，可以在消耗較少能量的前提下完成滲透調節，從而提高其抗鹽性［74］。

另外，在鹽脅迫實驗中，通常能發現在1～3個月中低鹽處理下（期間根系不進行剪除），狗牙根的根系生長（長度和重量）受到促進［18，27，28，32］，但長期鹽脅迫（9個月）后沒有這種促進現象發生［9］。相同的是，狗牙根的根系在干旱條件下（即滲透脅迫下）也存在類似的生長被促進現象［75］。因此，鹽脅迫促進狗牙根根系生長可能是一種短期的應激反應，而這種反應可能與根際鹽度增加引起的滲透脅迫有關。

3 問題與展望

評價是植物育種程序中一個最基礎的工作。在狗牙根抗鹽評價上，目前已經取得了一定的成就。許多學者對一些狗牙根品種（系）研究表明，狗牙根基因型間存在很大的抗鹽性差異，并篩選到一些抗鹽性強的資源。這些抗鹽評價結果，為下一步開展狗牙根抗鹽性育種和抗鹽機理的開展提供了很好的資源背景知識。同時，篩選到的抗鹽優質狗牙根品種（系），可以直接服務于鹽堿地的綠化、生態建設和畜牧業發展。

在狗牙根抗鹽機理上，通過Na／K的選擇運輸、鹽腺分泌鹽離子來減少鹽離子在功能葉積累和氣孔調節是狗牙根進行離子調控的主要機理。除狗牙根的鹽腺研究較多外，其他如根系如何吸收和排出離子、選擇性運輸的部位、體內如何進行離子的再分配、鹽分泌活性的環境調節因素等還需要進一步的研究。在滲透調節上，目前的研究均發現鹽脅迫能顯著提高甜菜堿、脯氨酸等高耗能的有機滲透調節物質合成，且抗鹽性強的含量高，但脯氨酸在鹽脅迫下起什么作用，是否還存在其他重要的有機滲透調節物質，以及各種滲透調節物質（尤其是無機離子）對滲透勢的貢獻等均未做研究。而如何協調高耗能的有機滲透調節物質合成和低耗能的離子積累來進行滲透調節，以及如何解決減少離子積累引起的毒害和積累低耗能的離子進行滲透調節間的矛盾等問題，均沒有圓滿的答案。狗牙根抗鹽有關的一些關鍵基因的明確、克隆、定位及表達狀況方面的研究更少。像SOS1、NHX、HKT1等一些植物抗鹽關鍵基因已經在許多植物上得到克隆和表達驗證，但在狗牙根上缺乏證據。通過對鹽脅迫下的基因誘導表達狀況研究以及已知是植物抗鹽有關基因的克隆和轉化研究，有利于從分子水平進一步認識狗牙根的抗鹽機理，是今后抗鹽機理研究領域的關鍵方向。

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