繁殖耐盐植物

藜麦植物可以作为使其他作物耐盐的模型。它在盐渍土壤中生长良好，因为过量的盐只是倾倒在叶子上的特殊气囊中。

土壤侵蚀被认为是一个使人口营养受到威胁的问题。其中一个方面是土壤盐渍化，其特别影响地球的干旱地区，农民被迫大量灌溉他们的田地。溶解在水中的大量盐，如钠和氯，会扩散到土壤中，并在水蒸发后留在那里。该盐绝技农作物，甚至可以使土壤从长远来看不孕。

“到目前为止培育耐盐植物的所有方法都必须或多或少地被视为失败”，德国巴伐利亚州朱利叶斯 - 马克西米利安大学(JMU)Würzburg的植物科学家Rainer Hedrich教授说。它们都旨在使作物在盐渍土壤上生长，并在此过程中鉴定耐盐品种系。但这种方法无法奏效。

这也是有原因的：“我们的农作物是多年繁殖的结果。在那段时间里，人类已经避免了几乎所有负面的环境影响，因此他们失去了很多自然弹性”，Hedrich解释道。 。“一旦这些精英线与盐分过多接触，它们通常会死亡。”

耐盐植物作为模型

所以Rainer Hedrich和谢尔盖沙巴拉教授(塔斯马尼亚大学)一起开始制定新战略。两位科学家将他们的赌注押在了天然耐盐的植物上。

一种这样的植物是藜麦(Chenopodium quinoa)。它来自安第斯山脉，已被用作食品7000年。与此同时，这种不含麸质和富含维生素的南美假谷物的种子已经进入欧洲超市货架。

植物从土壤中吸收盐分并将其储存在叶子表面的膀胱状细胞中。这可以保护对盐敏感的代谢过程，甚至在盐渍土壤上植物也能很好地生长。

没有膀胱细胞，藜麦患有盐胁迫

研究人员发现了一种简单的方法来证明它确实是膀胱细胞确保植物的耐盐性。沙巴拉教授说：“在奎奴亚藜叶上轻轻一刷就会导致膀胱细胞脱落。”除去它们的盐囊，这些植物生长在非盐渍土壤上，与非刷毛样本一样。但暴露于食盐会严重阻碍其生长。

藜麦的圆形至椭圆形膀胱细胞直径几乎为半毫米。它们是植物王国中名副其实的巨人，通常肉眼可见。它们的储存容量比叶子表面的任何正常细胞高1000倍。

盐处理的价格是糖

为了深入了解藜麦及其膀胱细胞的“操作系统”，朱建康教授(上海大学)的工作小组解码了安第斯山谷的DNA。然后Hedrich教授的团队比较了叶子和膀胱细胞的活跃基因。必要的生物信息学分析由上海大学的专家和慕尼黑亥姆霍兹中心的Georg Haberer团队进行。

结果：即使没有盐处理，也有在膀胱细胞中起作用的基因，其他物种只在植物处于压力下才有活性。它们包括携带钠离子和氯离子进入膀胱细胞的转运蛋白。盐的刺激触发了维持应激激素ABA信号路径所需的其他基因的激活。

储存盐会消耗能量。这种能量是由来自糖分子的膀胱细胞产生的，为此目的它们特别从叶子中导入。Hedrich解释说，膀胱细胞从叶子中获得所需的能量并通过吸收有毒盐而往复运动。

杂交对作物植物的耐盐性

新发现已发表在Cell Reports期刊上。它们将长期用于耐盐植物的繁殖。“迈出了第一步”，赫德里奇教授说。“我们现在将结合发育遗传学和盐转运蛋白的功能分析来理解产生和维持藜麦盐耐受性的分子机制。”

JMU研究小组希望学习配备极大或极少数盐囊的藜麦生产线。它有一个可以吸引的大型游泳池：到目前为止，已知有大约2000种来自安第斯山脉的野生和栽培品种。他们工作的最终结果可能不仅是培育具有更高耐盐性的藜麦品种，而且还可以将耐盐基因杂交到相关的作物植物如甜菜或菠菜中。