楊 莉， 趙桂琴， 周向睿， 柴繼寬， 杜文盼

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心， 甘肅 蘭州 730000)

土壤鹽漬化是最主要的非生物脅迫之一，嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，是植物生產(chǎn)的限制因素[1]。迄今為止，全球仍有7%的土地面積和20%的灌溉耕地受到土壤鹽漬化的影響，而且這一數(shù)字還在增加[2]。我國(guó)鹽漬土地面積約為9.913×104hm2，其中西北地區(qū)鹽漬土地面積占全國(guó)總面積的69%，因此，如何改善土地鹽漬化是西北地區(qū)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。已有的文獻(xiàn)表明，種植耐鹽植物是改良鹽漬土地的有效方法之一，不僅可以取得生態(tài)效益，還能有一定的經(jīng)濟(jì)收益[3]。燕麥(AvenasativaL.)是禾本科燕麥屬一年生草本植物，適口性好、富含碳水化合物和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，是優(yōu)質(zhì)的飼草[4]，在我國(guó)北方地區(qū)廣為種植[5]。要提高燕麥在鹽漬土壤上的生產(chǎn)效益、擴(kuò)大其種植區(qū)域，就必須要了解和掌握燕麥的耐鹽性及其耐鹽機(jī)理。

鹽脅迫下植物因吸收水分較少而引起滲透脅迫，同時(shí)植物根系會(huì)吸收大量Na+離子而引起離子毒害[6-7]。Na+的液泡區(qū)域化是植物在高鹽濃度下減少細(xì)胞質(zhì)離子毒害和提高細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)能力的一種重要適應(yīng)機(jī)制[8-9]，進(jìn)入根細(xì)胞的Na+部分還會(huì)被根表皮細(xì)胞以主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞街匦峦馀诺酵寥廊芤褐?，抵消部分的Na+單向內(nèi)流而使植物體內(nèi)離子水平相對(duì)平衡[10]；或者在外界的鹽進(jìn)入植物體內(nèi)后將其集中在根部，防止其進(jìn)入地上部分來(lái)適應(yīng)鹽脅迫[11]。番茄(Solanumlycopersicum)可通過(guò)使Na+在莖部的滯留來(lái)提高其耐鹽能力[12]。

植物在正常生理?xiàng)l件下，細(xì)胞內(nèi)K+濃度較高，Na+濃度相對(duì)較低，K+/Na+比例較高[13]。植物地上部限制Na+積累能力和保持K+/Na+值的能力與植物耐鹽性有關(guān)，根系對(duì)K+的吸收能力和向葉片的轉(zhuǎn)運(yùn)能力也是耐鹽性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。植物可選擇性吸收K+并將其轉(zhuǎn)運(yùn)到體內(nèi)，提高K+在葉片中的濃度[14]。鹽脅迫下小麥(Triticumaestivum)地上部K+含量和K+/Na+比值均高于根系[15]；鹽敏感品種‘中國(guó)春’的K+流失速度顯著高于耐鹽品種‘長(zhǎng)武134’(P<0.05)[16]。在NaCl脅迫下也可適當(dāng)增加外源K+濃度來(lái)緩解鹽脅迫[17]。外源添加KCl增強(qiáng)了紅豆草(Onobrychisviciifolia)對(duì)鹽漬環(huán)境的適應(yīng)[18]。鹽脅迫下按一定的K+/Na+比施用鉀肥可緩解小麥的鹽害并提高產(chǎn)量[19]。

植物的耐鹽性可通過(guò)增加關(guān)鍵基因的表達(dá)量而得到提高。質(zhì)膜定位的Na+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SOS1、高親和性K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白HKT以及液泡膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白NHX1都是參與植物耐鹽性的關(guān)鍵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白[20]。Zhang等[21]構(gòu)建了這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在星星草(Puccinelliatenuiflora)Na+穩(wěn)態(tài)中的功能模型，鹽脅迫下SOS1，HKT1;5和NHX1可以控制整個(gè)Na+轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，從而協(xié)同調(diào)節(jié)植物體內(nèi)Na+穩(wěn)態(tài)。在低鹽脅迫下，葉中的PtNHX1緩慢地將Na+分隔到液泡中，反饋調(diào)節(jié)螯合Na+的能力增強(qiáng)，通過(guò)PtSOS1將葉片液泡中的Na+負(fù)載到根木質(zhì)部。在高鹽脅迫下，Na+通過(guò)PtNHX1快速且持續(xù)地被截留到葉肉細(xì)胞的液泡中，限制了長(zhǎng)距離從根到莖的轉(zhuǎn)運(yùn)，以此來(lái)緩解鹽脅迫造成的傷害。鹽脅迫鹽過(guò)度敏感(Salt overly sensitive，SOS)信號(hào)還影響其他亞細(xì)胞膜蛋白對(duì)Na+的區(qū)隔化的作用。質(zhì)膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SOS1主要介導(dǎo)Na+從細(xì)胞質(zhì)向根際外排，同時(shí)阻止Na+從根系運(yùn)輸?shù)降厣喜糠諿22]。高濃度NaCl能誘導(dǎo)鹽地堿蓬(Suaedasalsa)根中SsSOS1的表達(dá)[23]。

目前已發(fā)現(xiàn)鹽脅迫可誘導(dǎo)水稻(Oryzasativa)[24]、小麥[25]等的SOS1基因的表達(dá)。過(guò)表達(dá)SOS1可有效調(diào)節(jié)胞內(nèi)K+/Na+平衡，提高耐鹽能力。缺失突變體功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)顯示，SOS1顯著提高了水稻、小麥的耐鹽能力，使之較野生型更具耐鹽性[24-25]。目前燕麥質(zhì)膜Na+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SOS1的研究未見(jiàn)報(bào)道，其是否在燕麥耐鹽性方面發(fā)揮作用以及作用機(jī)理如何尚未可知，因此本試驗(yàn)以轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)篩選到的編碼SOS1轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的序列為基礎(chǔ)，研究不同鹽脅迫及K+,Na+互作脅迫下燕麥離子含量的變化及AsSOS1的表達(dá)模式，以期初步揭示燕麥耐鹽的分子機(jī)理。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

課題組前期篩選出的耐鹽材料‘青永久195’和鹽敏感材料‘709’[26]，均由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供。

1.2 育苗及鹽處理

挑選籽粒飽滿的燕麥種子，用75%的乙醇浸泡消毒1 min，然后用蒸餾水沖洗干凈。播種在裝有沙子的育苗杯(直徑9 cm、高13 cm)中，放入光照培養(yǎng)室，生長(zhǎng)條件為16 h(23±1)℃光照，8 h(20±1)℃黑暗，相對(duì)濕度為55%。在種子萌發(fā)前每天澆灌少量的蒸餾水，待幼苗長(zhǎng)出兩片真葉后，每3 d澆灌1 L的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液。生長(zhǎng)3周后對(duì)幼苗進(jìn)行以下處理：(1)不同濃度NaCl(0，30，60，90，120，150 mmol·L-1)處理24 h；(2)不同濃度KCl處理(0，0.5，1，2，4，8 mmol·L-1)處理24 h；(3)在含有30 mmol·L-1或150 mmol·L-1NaCl的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液中添加0.5 mmol·L-1KCl，分別處理0，12，36，72 h；(4)在含有30 mmol·L-1或150 mmol·L-1NaCl的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液中添加8 mmol·L-1KCl，分別處理0，12，36，72 h。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。處理結(jié)束后，將一半新鮮燕麥葉片和根系于液氮中速凍后保存于—80℃超低溫冰箱，用于檢測(cè)AsSOS1基因表達(dá)量；一半烘干粉碎用于測(cè)定K+，Na+含量。

1.3 總RNA的提取及反轉(zhuǎn)錄

利用植物總RNA抽提純化試劑盒(Sangon，B518661)提取燕麥葉片和根系總RNA，用MightyScript Plus第一鏈cDNA合成試劑盒(Sangon，B639251)反轉(zhuǎn)成cDNA，放入—20℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 熒光定量PCR分析

在NCBI Primer Blast中設(shè)計(jì)AsSOS1引物和Actin引物，引物序列如表1。按照SYBR Greenq RT-PCR試劑盒(天根，F(xiàn)P205)說(shuō)明書(shū)在Roche Light Cycler 9 PCR熒光儀上進(jìn)行qRT-PCR，采用 20 μL的反應(yīng)體系，反應(yīng)程序?yàn)椋?5℃ 15 min，不采集熒光信號(hào)；95℃ 10 sec，不采集熒光信號(hào)，60℃ 30 s，采集熒光信號(hào)，總共40個(gè)循環(huán)。具體成分和體積為：10 μL 2X SuperRealPreMix Plus，1 μL正向引物，1 μL反向引物，5 μL cDNA模板，3 μL ddH2O。以Actin基因作為內(nèi)參，每個(gè)樣本三個(gè)重復(fù)，采用2-ΔΔct相對(duì)定量法計(jì)算相對(duì)表達(dá)量。

表1 試驗(yàn)所用引物及其序列Table 1 Cloning primers and sequences

1.5 離子含量測(cè)定

稱(chēng)取粉碎各植物組織0.1 g，放入20 mL試管中，加入100 mmol·L-1的冰乙酸10 mL，密封試管，90℃水浴2 h，冷卻后過(guò)濾，利用濾液在火焰光度計(jì)上測(cè)定K+，Na+含量。

1.6 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2016對(duì)所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用SPSS 26.0分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)燕麥K+，Na+含量的影響

2.1.1不同濃度NaCl，KCl對(duì)燕麥離子含量的影響 鹽脅迫顯著影響燕麥葉片和根中K+，Na+含量。隨著NaCl濃度的增加，燕麥中K+含量呈下降趨勢(shì)且葉片K+含量均高于根中(圖1A)。在120 mmol·L-1處理下，‘青永久195’葉片、‘709’葉片和根中的K+含量最低，較對(duì)照分別下降了38.16%，18.47%和3.25%。‘青永久195’根中K+含量在150 mmol·L-1處理下最低，較對(duì)照下降40.31%。與此相反，燕麥葉片和根中含量隨著NaCl濃度的增加呈上升趨勢(shì)，且‘青永久195’的升幅小于‘709’(圖1B)。在120 mmol·L-1NaCl處理下，‘709’葉片和根系中Na+含量分別是‘青永久195’的1.93倍和1.39倍。

燕麥葉片和根中K+含量隨KCl濃度的增加呈下降-升高-下降的趨勢(shì)(圖2A)。在0.5 mmol·L-1處理下‘青永久195’和‘709’葉片中K+含量最低，較對(duì)照分別下降14.54%和5.34%，根中K+含量則在2 mmol·L-1處理下最低，較對(duì)照分別下降37.11%和33.95%。燕麥葉片和根中Na+含量隨KCl濃度的增加呈先升后降的趨勢(shì)(圖2B)。在0.5 mmol·L-1處理下‘青永久195’葉片中Na+含量最高，較對(duì)照升高1.6倍，而根中Na+含量均低于對(duì)照。‘709’葉片和根中Na+含量則在2 mmol·L-1處理下最高，較對(duì)照分別升高了2.4倍和1.5倍。絕大多數(shù)KCl處理下‘青永久195’葉片和根系中的Na+含量均低于‘709’。

圖1 不同濃度NaCl處理下燕麥的K+，Na+含量Fig.1 K+ and Na+ contents of oat under different concentrations of NaCl注：不同大寫(xiě)字母表示同一處理下不同材料不同組織間差異顯著(P<0.05)；不同小寫(xiě)字母表示不同處理下同一材料同一組織間差異顯著(P<0.05)。下同Note:Different uppercase letters indicated significant differences among different materials and tissues under the same treatment (P<0.05);Different lowercase letters indicate significant differences between the same material and the same tissue under different treatments (P<0.05). The same as below

2.1.2不同濃度NaCl與0.5 mmol·L-1KCl互作對(duì)燕麥離子含量的影響 低濃度(30 mmol·L-1)NaCl與0.5 mmol·L-1KCl互作下，隨著處理時(shí)間的增加，除‘709’葉片中K+含量無(wú)變化外，‘709’根系、‘青永久195’葉片和根系中K+含量均較對(duì)照下降(圖3A)。Na+含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加(圖3B)，處理72 h時(shí)‘青永久195’的葉片和根系中Na+含量較對(duì)照分別增加了331.03%和113.24%，‘709’的葉片、根系中Na+含量較對(duì)照分別增加了228.21%和104.94%。所有處理時(shí)間下燕麥葉片中K+含量均高于根系，Na+含量低于根系，‘青永久195’葉片和根系中Na+含量均較‘709’低。

在高濃度(150 mmol·L-1)NaCl與0.5 mmol·L-1KCl互作處理下，K+含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)總體呈先升高再下降的趨勢(shì)(圖3C)?！嘤谰?95’葉片中K+含量變化較小，根系中K+含量在處理72 h時(shí)也僅較對(duì)照下降了4.94%；而‘709’葉片和根系中K+含量則降低了17.45%和21.30%(P<0.05)。Na+含量隨處理時(shí)間延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)(圖3D)，72 h時(shí)‘709’葉片和根系Na+含量分別是‘青永久195’的1.74倍和1.40倍。

2.1.3不同濃度NaCl與8 mmol·L-1KCl互作對(duì)燕麥離子含量的影響 在30 mmol·L-1NaCl與8 mmol·L-1KCl互作處理下，燕麥葉片中K+含量無(wú)變化，但‘青永久195’和‘709’根系中K+含量隨處理時(shí)間的增加逐漸下降，分別在處理36 h和72 h時(shí)達(dá)到最低(圖4A)；二者葉片和根系中Na+含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加(圖4B)。72 h時(shí)‘青永久195’的葉片、根系中Na+含量較對(duì)照分別增加了121.74%和100.76%，而‘709’則分別增加了238.50%和107.32%。高濃度(150 mmol·L-1)NaCl與高濃度(8 mmol·L-1)KCl互作處理下，燕麥葉片和根系中K+含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)先增后減(圖4C)，但Na+含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加(圖4D)，且均在處理72 h時(shí)達(dá)到最大(P<0.05)。

圖2 不同濃度KCl處理下燕麥的K+，Na+含量Fig.2 K+ and Na+ contents of oat under different concentrations KCl treatment

圖4 30 mmol·L-1 NaCl與8 mmol·L-1 KCl(A和B)及150 mmol·L-1 NaCl與 8 mmol·L-1 KCl(C和D) 處理下燕麥K+，Na+含量Fig.4 K+ and Na+ contents of oat under 30 mmol·L-1 NaCl and 8 mmol·L-1 KCl (A and B) and 150 mmol·L-1 NaCl and 8 mmol·L-1 KCl (C and D) treatments

2.2 鹽脅迫對(duì)燕麥K+/Na+平衡的影響

2.2.1不同濃度NaCl，KCl對(duì)燕麥離子平衡的影響 鹽脅迫對(duì)燕麥離子平衡影響顯著(P<0.05)，葉片和根中的K+/Na+比隨NaCl濃度的增加呈下降趨勢(shì)(圖5A)。最高濃度下‘青永久195’葉片和根系中K+/Na+比最低，分別為1.03和0.58；而‘709’在120 mmol·L-1NaCl處理下K+/Na+比最低。隨著KCl濃度的增加，燕麥葉片和根中的K+/Na+比呈先下降再上升的趨勢(shì)(圖5B)。大多KCl處理下，‘青永久195’葉片和根系中K+/Na+比均顯著高于‘709’(P<0.05)。

圖5 不同濃度NaCl，KCl處理下燕麥的K+/Na+Fig.5 K+/Na+ of oat under treatments of different concentrations of NaCl and KCl

2.2.2不同濃度NaCl和KCl互作對(duì)燕麥離子平衡的影響 不同濃度NaCl和KCl互作下，燕麥葉片和根中的K+/Na+隨處理時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì)(圖6)。處理72 h時(shí)K+/Na+最低。絕大多數(shù)互作處理下，‘青永久195’和‘709’葉片中的K+/Na+顯著高于根系中(P<0.05)。

2.3 鹽脅迫對(duì)燕麥AsSOS1基因表達(dá)的影響

2.3.1不同濃度NaCl，KCl對(duì)燕麥AsSOS1基因表達(dá)的影響 不同種類(lèi)及濃度的鹽脅迫對(duì)燕麥AsSOS1基因表達(dá)有顯著影響(P<0.05)。與對(duì)照相比，30～150 mmol·L-1NaCl處理均顯著增加了燕麥葉片和根中AsSOS1基因的表達(dá)(P<0.05)，且在根中的相對(duì)表達(dá)量增幅更大(圖7A)。120 mmol·L-1和150 mmol·L-1NaCl處理下AsSOS1在‘青永久195’葉片和根系中相對(duì)表達(dá)量最大，是對(duì)照的5.9倍和7.6倍；而‘709’的葉片和根系在120 mmol·L-1和90 mmol·L-1NaCl處理下其AsSOS1的相對(duì)表達(dá)量最大，是對(duì)照的2.8倍和4.9倍。150 mmol·L-1NaCl處理下‘青永久195’葉片和根系中AsSOS1的相對(duì)表達(dá)量分別比‘709’高224.86%和141.49%。

圖6 NaCl與KCl互作下燕麥的K+/Na+Fig.6 K+/Na+ of Oat under interaction of NaCl and KCl注：圖A-D分別為30 mmol·L-1 NaCl與0.5 mmol·L-1 KCl,150 mmol·L-1 NaCl與 0.5 mmol·L-1 KCl,30 mmol·L-1 NaCl與8 mmol·L-1 KCl和150 mmol·L-1 NaCl與 8 mmol·L-1 KCl處理下燕麥的K+/Na+Note:A-D shows K+/Na+ of oat under 30 mmol·L-1 NaCl and 0.5 mmol·L-1 KCl,150 mmol·L-1 NaCl and 0.5 mmol·L-1 KCl,30 mmol·L-1 NaCl and 8 mmol·L-1 KCl,and 150 mmol·L-1 NaCl and 8 mmol·L-1 KCl,respectively

燕麥葉片和根中的AsSOS1相對(duì)表達(dá)量隨KCl濃度的增加而增加(圖7B)?！嘤谰?95’在低濃度(0.5 mmol·L-1)處理下根中的表達(dá)量高于葉片，高濃度(1～8 mmol·L-1)處理下則相反，其葉片和根中AsSOS1 的相對(duì)表達(dá)量均在8 mmol·L-1KCl處理下達(dá)到最大，較對(duì)照增加了308.71%和188.47%。‘709’的葉片和根分別在4 mmol·L-1和8 mmol·L-1KCl處理下其AsSOS1表達(dá)量最大，較對(duì)照增加了95.69%和171.44%。

圖7 不同濃度NaCl，KCl脅迫下燕麥AsSOS1的相對(duì)表達(dá)量Fig.7 Relative expression of oats AsSOS1 under different concentrations of NaCl and KCl

2.3.2不同濃度NaCl和KCl互作對(duì)燕麥AsSOS1表達(dá)量的影響 NaCl和KCl互作也顯著影響了AsSOS1基因的表達(dá)(P<0.05)。隨著處理時(shí)間的增加，燕麥葉片和根中的AsSOS1相對(duì)表達(dá)量呈上升趨勢(shì)，均在處理72 h時(shí)達(dá)到峰值。在30 mmol·L-1NaCl與0.5 mmol·L-1KCl互作下，燕麥葉片中的AsSOS1相對(duì)表達(dá)量在處理12 h和36 h時(shí)增幅大于根系中(圖8A)。在30 mmol·L-1NaCl與8 mmol·L-1KCl互作下‘青永久195’葉片中AsSOS1相對(duì)表達(dá)量均大于根系，而‘709’在處理36 h時(shí)根系中AsSOS1相對(duì)表達(dá)量大于葉片，72 h時(shí)相反(圖8B)。在150 mmol·L-1NaCl與0.5 mmol·L-1KCl互作處理72 h時(shí)，燕麥根系中AsSOS1相對(duì)表達(dá)量的增幅大于葉片(圖8C)。150 mmol·L-1NaCl與8 mmol·L-1KCl互作下，也基本表現(xiàn)為根系中的相對(duì)表達(dá)量大于葉片中(圖8D)。

圖8 NaCl與KCl互作下燕麥AsSOS1相對(duì)表達(dá)量Fig.8 The relative expression of AsSOS1 in oat under NaCl and KCl interaction注：圖A-D分別為30 mmol·L-1 NaCl與0.5 mmol·L-1 KCl,30 mmol·L-1 NaCl與8 mmol·L-1 KCl,150 mmol·L-1NaCl與0.5 mmol·L-1 KCl和150 mmol·L-1 NaCl與 8 mmol·L-1 KCl處理下燕麥AsSOS1相對(duì)表達(dá)量Note:Figure A-D shows the relative expression of AsSOS1 in oat under 30 mmol·L-1 NaCl and 0.5 mmol·L-1 KCl,30 mmol·L-1 NaCl and 8 mmol·L-1 KCl,150 mmol·L-1 NaCl and 0.5 mmol·L-1 KCl and 150 mmol·L-1 NaCl and 8 mmol·L-1 KCl,respectively

3 討論

細(xì)胞質(zhì)中過(guò)多的Na+會(huì)引起離子毒害，影響植物對(duì)K+的吸收[27-28]。維持胞質(zhì)中低Na+含量和細(xì)胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)，尤其是K+和Na+穩(wěn)態(tài)，對(duì)于活細(xì)胞的一系列生理生化過(guò)程以及植物對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)至關(guān)重要[29]。植物在鹽堿地必須排出吸水時(shí)吸收的過(guò)多Na+，否則就會(huì)在體內(nèi)中達(dá)到非常高的濃度[30]。由于莖葉的葉肉細(xì)胞對(duì)鹽的敏感性高于根系，所以排出莖葉中的Na+對(duì)作物的耐鹽性非常重要[31]。玉米(Zeamays)在鹽脅迫10 d后Na+含量隨NaCl濃度的增加逐漸升高，耐鹽品種根中Na+含量大于鹽敏感品種，而莖葉中的Na+含量小于鹽敏感品種；K+含量逐漸降低但耐鹽品種K+含量降幅小于鹽敏感品種[32]。本研究中隨著鹽濃度的增加和處理時(shí)間的延長(zhǎng)，燕麥葉片和根系中K+含量逐漸降低，而Na+含量逐漸升高。‘青永久195’葉片和根系中K+含量高于‘709’、Na+含量低于‘709’，說(shuō)明其可能通過(guò)限制Na+吸收及其從根向地上部運(yùn)輸并促進(jìn)地上部K+的吸收來(lái)維持葉片K+/Na+平衡。而維持較高的K+/Na+對(duì)植物適應(yīng)高鹽環(huán)境至關(guān)重要，鹽脅迫下燕麥耐鹽型K+/Na+比值均高于鹽敏感型[33]。NaCl脅迫下大麥(Hordeumvulgare)幼苗地上部K+/Na+均明顯低于對(duì)照，且隨鹽濃度的增加而減小[34]。鹽脅迫下耐鹽小麥品種‘濟(jì)麥22’體內(nèi)K+/Na+高于敏鹽品種‘河農(nóng)6425’[35]。與低濃度(0.1 mmol·L-1)KCl處理相比，10 mmol·L-1KCl顯著提高了鹽脅迫下燕麥幼苗的鮮重、干重和相對(duì)含水量[36]。本研究中燕麥葉片中K+/Na+顯著高于根中(P<0.05)，耐鹽材料‘青永久195’葉片和根系中K+/Na+均顯著高于敏鹽材料‘709’(P<0.05)。

SOS1主要介導(dǎo)Na+從細(xì)胞質(zhì)向根際外排，同時(shí)還能阻止Na+從根系長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)降厣喜?，從而維持細(xì)胞離子的平衡，以緩解鹽脅迫對(duì)植物造成的傷害[37-39]。程玉祥[40]在對(duì)星星草質(zhì)膜型SOS1蛋白的qRT-PCR分析結(jié)果顯示，PtSOS1基因受鹽脅迫誘導(dǎo)表達(dá)明顯上調(diào)。劉雪華等[41]對(duì)苦蕎(Fagopyrumtataricum)拒鹽基因FtSOS1在鹽脅迫下的表達(dá)量研究發(fā)現(xiàn)，隨著NaCl濃度的增加，F(xiàn)tSOS1基因在苦蕎根部、莖基部和葉片的相對(duì)表達(dá)量顯著(P<0.05)增加，且在新株系‘川蕎1號(hào)-1’中的表達(dá)量明顯高于‘川蕎1號(hào)’，這可能是新株系耐鹽性提高的重要原因。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下燕麥AsSOS1基因在根和葉片均有表達(dá)，且表達(dá)量隨鹽脅迫濃度的增加和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，說(shuō)明燕麥AsSOS1基因的表達(dá)明顯受鹽脅迫誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)，且K+和Na+均能誘導(dǎo)其表達(dá)。在不同鹽處理下，耐鹽材料‘青永久195’的AsSOS1基因表達(dá)均高于鹽敏感材料‘709’，說(shuō)明其耐鹽性的提高可能是通過(guò)大幅提高AsSOS1基因的表達(dá)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這與Zhang等[42]的結(jié)果一致。

由于根部分生組織沒(méi)有液泡，鹽脅迫下不能進(jìn)行Na+區(qū)隔化[43]，只有通過(guò)上調(diào)AsSOS1基因的表達(dá)，一方面將進(jìn)入根系的Na+及時(shí)排出體外，以維持較低的Na+含量；另一方面有利于將木質(zhì)部蒸騰流中的Na+及時(shí)吸收以減少地上部Na+含量。Shi等[44]在擬南芥(Arabidopsisthaliana)中過(guò)表達(dá)AtSOS1基因，發(fā)現(xiàn)它是控制Na+從根到地上部長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵。黃坤勇[45]在研究黃花草木樨(Melilotusofficinalis)SOS1基因表達(dá)模式時(shí)發(fā)現(xiàn)根部MoSOS1表達(dá)水平高于地上部，本試驗(yàn)中燕麥在NaCl、高濃度NaCl與KCl互作處理下也得到相同的結(jié)論。植物在正常生理?xiàng)l件下，細(xì)胞內(nèi)K+濃度較高，Na+濃度相對(duì)較低，K+/Na+比值較高[13]。當(dāng)K+/Na+比值較低時(shí)，植物會(huì)限制Na+向體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，選擇性吸收K+并將其轉(zhuǎn)運(yùn)到體內(nèi)，提高K+在葉片中的濃度，從而提高其耐鹽性[44]?！嘤谰?95’在高濃度KCl處理、多數(shù)NaCl與高濃度KCl互作處理下AsSOS1基因在葉片中的表達(dá)量均高于根系中，可能是燕麥根部吸收了較多K+、較少Na+，維持著較高的K+/Na+比值；而K+對(duì)Na+轉(zhuǎn)運(yùn)無(wú)影響，使葉片中Na+含量增加，進(jìn)而增加了AsSOS1在葉片中的表達(dá)量。

4 結(jié)論

鹽脅迫下耐鹽材料‘青永久195’中K+含量高于鹽敏感材料‘709’而Na+含量低于后者，因而擁有較高的K+/Na+比值，且葉片中的比值高于根系。AsSOS1基因在燕麥根、葉中均有表達(dá)，鹽脅迫會(huì)顯著提高其表達(dá)水平。AsSOS1是燕麥響應(yīng)鹽脅迫的重要基因，通過(guò)限制Na+向地上部運(yùn)輸、維持較高的K+/Na+比值來(lái)減緩高鹽脅迫造成的傷害。