植物Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白研究進展

李源蔡勤安馬瑞于志晶魏嘉

(1.吉林師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林 四平 136000；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所/吉林省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，吉林 長春 130033)

土壤鹽分是主要的非生物脅迫之一，對全球農(nóng)業(yè)作物生產(chǎn)造成嚴重威脅[1]。鹽驅(qū)動的細胞離子失衡和毒性被認為是阻礙植物在高鹽條件下生長和發(fā)育的主要原因[2]。植物對這種離子或養(yǎng)分失衡的反應(yīng)主要是通過調(diào)節(jié)過量離子的內(nèi)流、外排、以及有毒離子的積累和分區(qū)來維持離子穩(wěn)態(tài)[3]，在大麥[4]、蠶豆[5]、水稻[6]和大豆[7]中已有報道。在鹽堿土壤中，鈉(Na＋)是一個占主導(dǎo)地位的陽離子[8]，通常是由于鹽度壓力產(chǎn)生毒害作用。Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白位于質(zhì)膜和液泡上，可以將Na＋從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)運到胞外空間或液泡，在維持Na＋穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，其作為Na＋轉(zhuǎn)運體得到了廣泛關(guān)注[9]。有證據(jù)表明利用鹽生植物中的Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白，通過基因工程方法可以培育耐鹽作物[1]。本文對Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)、功能、調(diào)控機制以及作物耐鹽性應(yīng)用等內(nèi)容進行綜述。

1 植物Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白的分子生物學(xué)研究

1.1 植物Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因的發(fā)現(xiàn)

Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白根據(jù)其在細胞中的定位，通常分為兩類，一類是質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白(SOS1)，定位于質(zhì)膜；另一類是液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白(NHX1)，定位于液泡膜或內(nèi)體膜。1976年，Ratner等[10]在大麥質(zhì)膜上首次發(fā)現(xiàn)植物Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白。1985年，Blumwald和Poole[11]在甜菜(Beta vulgarisL.)根部發(fā)現(xiàn)了第一個植物液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白；1999年，AtNHX1作為酵母ScNHX1的同源基因從擬南芥中克隆出來，是第一個被鑒定的植物NHX轉(zhuǎn)運蛋白[12]；此外，在植物中首次發(fā)現(xiàn)的核內(nèi)體NHX蛋白是來自番茄的LeNHX2和來自擬南芥的At-NHX5和AtNHX6[13]。2000年，Shi等[14]從擬南芥中克隆得到一個與鹽超敏感表型相關(guān)的基因AtSOS1，研究發(fā)現(xiàn)，AtSOS1與SOD2、NHA1、NhaA和NhaP等位于細菌和真菌質(zhì)膜上介導(dǎo)Na＋外排的Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因具有很高的同源性，證明AtSOS1是一種定位于質(zhì)膜上的Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白。隨后在鹽生植物鹽芥[15]、小花堿茅[16]、冰葉日中花[17]、濱藜[18]、鹽爪爪[19]等以及甜 土 植 物 小 麥[20，21]、大 麥[22－24]、水 稻[25，26]、大豆[27，28]、辣椒[29]、菠菜[30]等中鑒定了編碼這兩類轉(zhuǎn)運蛋白的基因(表1、表2)。

表2 已克隆的部分植物液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因

1.2 植物Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白的分子特征

植物液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因含有1410～1767 bp的開放閱讀框，植物質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因含有3410～3500 bp的開放閱讀框。不同物種之間其分子量大小差距較大，如擬南芥中AtNHX1的分子量為47 kDa[54]，At-SOS1的分子量為127 kDa，大豆中GmNHXs的分子量范圍是50.05～60.79 kDa[55]，菊芋HtNHX1分子量高達178.53 kDa[51]。馬清等[56]對單、雙子葉植物質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白氨基酸序列同源性進行分析發(fā)現(xiàn)，單子葉植物之間同源性在80%左右，雙子葉植物之間的同源性為65%左右，而單、雙子葉植物之間的同源性僅為55%左右，可見不同植物之間質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白存在一定的差異。

生化和動力學(xué)分析表明NHXs可能包含9～12個跨膜結(jié)構(gòu)域[57]。通過酵母異源表達分析AtNHX1的拓撲結(jié)構(gòu)(圖1)，AtNHX1蛋白由9個跨膜片段連接親水C端區(qū)域和3個疏水區(qū)域組成，其中第5、6個疏水區(qū)域有可能參與Na＋或H＋結(jié)合與轉(zhuǎn)運殘基，沒有跨膜；第3個疏水區(qū)域是一段高度保守的序列，為氨氯吡嗪脒的結(jié)合位點[58]。AtNHX1的N－末端位于胞質(zhì)且高度保守，對于蛋白質(zhì)的活性十分重要，如果缺失，Na＋/H＋的轉(zhuǎn)運會降低，而Na＋/K＋的轉(zhuǎn)運會增加；C－末端位于液泡腔中，且變化較大，可能起到調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)活性的作用，C－末端的缺失會增加Na＋/H＋和Na＋/K＋的轉(zhuǎn)運活性[59]。Shi等[14]根據(jù)對AtSOS1疏水性分布的預(yù)測，繪制了其結(jié)構(gòu)圖(圖2)，At-SOS1的疏水N－末端和親水C－末端均位于細胞質(zhì)一側(cè)，有12個跨膜結(jié)構(gòu)域，與液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白不同的是，雖然質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白有一段非常保守的Na＋結(jié)合區(qū)，但是并沒有氨氯吡嗪脒的結(jié)合位點。C－末端的親水尾部有多達近700個氨基酸殘基，可以與多種逆轉(zhuǎn)運蛋白調(diào)節(jié)因子結(jié)合；另外，在AtSOS1的C－末端親水尾巴中有一段保守環(huán)核苷酸結(jié)合區(qū)域，環(huán)核苷酸在植物響應(yīng)脅迫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程中起著重要的作用，因此AtSOS1的C－末端也可能對蛋白的活性起到調(diào)節(jié)作用。

圖1 AtNHX1的拓撲模型[59]

圖2 SOS1結(jié)構(gòu)圖示[14]

2 Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白的功能

陽離子/質(zhì)子反轉(zhuǎn)運體(CPAs)介導(dǎo)單價陽離子(主要是Na＋和K＋)與1～2個質(zhì)子穿過細胞膜，是主要的離子通道和轉(zhuǎn)運體之一。這些逆向轉(zhuǎn)運蛋白屬于兩個主要家族，CPA1和CPA2[60]。CPA1家族包括NHX和NHE(鈉－質(zhì)子交換器)兩個分支，根據(jù)這些轉(zhuǎn)運蛋白的亞細胞定位，CPA1家族主要有兩大類具有與植物耐鹽性相關(guān)的特征明確的逆向轉(zhuǎn)運蛋白，第一組在液泡水平參與Na＋和K＋的分隔，第二組漿膜結(jié)合蛋白介導(dǎo)Na＋和K＋轉(zhuǎn)運出細胞[61，62]。這兩組代表了兩種不同的逆境耐受性分子進化路徑。NHX和SOS1基因家族經(jīng)歷了凈化選擇，SOS1基因家族經(jīng)歷了新功能化[63]。本文綜述了Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白在Na＋運輸、K＋平衡、pH穩(wěn)態(tài)以及囊泡運輸中的關(guān)鍵作用。

2.1 Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白介導(dǎo)Na＋的運輸

植物Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白依賴于H＋－ATPase水解ATP產(chǎn)生的能量，將H＋泵入細胞質(zhì)中，產(chǎn)生跨膜的H＋電化學(xué)勢梯度來驅(qū)動Na＋的主動運輸[64]，介導(dǎo)Na＋的區(qū)隔化或排出，降低胞質(zhì)中Na＋的含量，維持胞質(zhì)內(nèi)的離子平衡，保證細胞正常的生理活動。Apse等[65]研究發(fā)現(xiàn)，野生型擬南芥中Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白的活性要高于nhx1突變體植株，低于過表達AtNHX1的株系，在番茄[66]、小麥[67]、棉花[68]的AtNHX過表達株系中也有同樣的發(fā)現(xiàn)，表明液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白具有將Na＋區(qū)隔化的作用，以使植物能在較高的滲透壓環(huán)境中維持離子穩(wěn)態(tài)平衡，保證植物的正常發(fā)育。此外，Wang等[69]在鹽地堿蓬中發(fā)現(xiàn)，與Na＋轉(zhuǎn)運相關(guān)的基因SsHKT1，在根部與SsSOS1協(xié)同作用，隨著NaCl濃度的升高，具有更強的轉(zhuǎn)運Na＋到木質(zhì)部的能力。

2.2 參與K＋的穩(wěn)態(tài)平衡

K＋在植物細胞的生命活動中發(fā)揮著重要的作用，參與植物的氮、脂肪以及蛋白質(zhì)的代謝及滲透調(diào)節(jié)，促進光合作用，增強植物的抗逆性等[70]。在對擬南芥NHX1、NHX2的雙敲除中，液泡膜囊泡的K＋/H＋交換顯著減少，說明滲透調(diào)節(jié)受損[71]。酵母中缺少NHX1基因，K＋濃度則是正常酵母細胞的三分之一[72]，而將番茄LeNHX2轉(zhuǎn)化進NHX1缺失的酵母中后，可以顯著提高K＋濃度[73]。張樺等[74]將紫花苜蓿MvNHX1導(dǎo)入煙草后，K＋含量提升了2～3倍。許杰等[75]將AtNHX1導(dǎo)入煙草后，相較于野生型，其K＋吸收速率和ATPase的活性均顯著提高，說明液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白參與調(diào)控K＋的穩(wěn)態(tài)平衡。

通常認為質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白是一類Na＋特異的轉(zhuǎn)運載體，不具備轉(zhuǎn)運其他陽離子(如K＋和Li＋)的能力[76]。Ma等[77]發(fā)現(xiàn)，在面對鹽脅迫時，旱生植物霸王ZxSOS1－RNAi株系與野生型相比較，葉和根中的K＋濃度分別下降27%和7%，表明ZxSOS1參與了K＋的轉(zhuǎn)運。在甜菜中，BvAKT1、BvHAK5、BvSKOR、BvHKT1；5、BvSOS1和BvNHX1在全株水平協(xié)同控制K＋和Na＋穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用[78]。有研究發(fā)現(xiàn)，TaHKT2；1、TaNa＋/H＋和TaSOS1基因的協(xié)同表達調(diào)控，提高了抗氧化酶活性、脯氨酸積累的響應(yīng)和細胞積累K＋的能力，增強了面包小麥突變體的耐鹽性[79]。

2.3 調(diào)節(jié)pH值

Yamaguchi等[80]發(fā)現(xiàn)在三色牽?；ㄓ勺仙幕ɡ匍_放為藍色花的過程中，液泡內(nèi)pH值由6.6上升為7.2，同時InNHX1的表達量也明顯增加；Yoshida[81]等進一步研究發(fā)現(xiàn)，三色牽?；ㄒ号葜衟H值變化的同時，花瓣液泡膜的H＋－ATPase、H＋－PPase和Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白活性也增強，這是由于Na＋在區(qū)隔化的過程中，借助質(zhì)子泵將液泡中的H＋轉(zhuǎn)運到了胞質(zhì)中，從而使液泡內(nèi)的pH值升高。Zhu等[82]發(fā)現(xiàn)，水稻OsNHX5蛋白在煙葉表皮細胞中與高爾基體、反式高爾基網(wǎng)絡(luò)(TGN)和前液泡隔室(PVC)共定位；體內(nèi)pH值測定表明，gpa6使高爾基體、TGN和聚氯乙烯腔內(nèi)酸性增強。證明OsNHX5在調(diào)節(jié)水稻內(nèi)膜腔內(nèi)pH值中發(fā)揮重要作用，而這對水稻種子貯藏蛋白的轉(zhuǎn)運至關(guān)重要。

質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白介導(dǎo)的Na＋外排時，會使H＋內(nèi)流入細胞質(zhì)中，降低細胞質(zhì)的pH值，但是當質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白的基因發(fā)生突變時，細胞質(zhì)pH值則會顯著升高[83]，用NaCl脅迫擬南芥sos1突變體后，根部液泡中Na＋含量顯著增加，而細胞質(zhì)pH值卻顯著高于液泡，細胞中與pH值調(diào)節(jié)相關(guān)的基因，如AHAA1、AHA2等的表達量均明顯下降[84]，說明質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白具有調(diào)節(jié)細胞pH值的功能，同時也能調(diào)控根細胞中與pH值調(diào)節(jié)相關(guān)的基因表達。

2.4 影響植物組織器官的發(fā)育

Apse等[65]對擬南芥AtNHX1缺失突變體進行研究發(fā)現(xiàn)，其總?cè)~面積減小，表皮細胞數(shù)量較少，Na＋/H＋和K＋/H＋交換活性降低，再將AtNHX1在該突變體重超表達，可以使植株基本恢復(fù)正常。Bassil等[13]已經(jīng)證明AtNHX5和AtNHX6參與植物的生長發(fā)育。Wang等[85]在擬南芥中過表達花花柴KcNHX1不僅增強了擬南芥對鹽脅迫的耐受性，在高溫下還能增加擬南芥對于生長素的積累，表現(xiàn)出更強的生長能力。綜上表明Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白參與植物發(fā)育過程。

2.5 參與囊泡的運輸

在分析擬南芥nhx1突變株轉(zhuǎn)錄組編碼基因表達差異時，發(fā)現(xiàn)與囊泡運輸有關(guān)蛋白(如動力蛋白、網(wǎng)格蛋白包被蛋白、網(wǎng)格蛋白結(jié)合蛋白等)的編碼基因表達水平下降[86]；另外，對擬南芥nhx5、nhx6雙突株系進行分析發(fā)現(xiàn)，突變體中無法順利完成液泡膜的囊泡運輸過程[87]。表明液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白參與了囊泡的運輸過程。

2.6 參與Ca2＋的轉(zhuǎn)運

Guo等[83]用鹽脅迫擬南芥sos1突變體時，胞質(zhì)內(nèi)Ca2＋的濃度降低，Oh等[84]發(fā)現(xiàn)，擬南芥sos1突變體中液泡膜上與Ca2＋轉(zhuǎn)運相關(guān)的基因表達量顯著上調(diào)，在液泡中積累了大量的Ca2＋。表明質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白參與Ca2＋的轉(zhuǎn)運。

3 Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白調(diào)控機制

3.1 液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白調(diào)控機制

目前，液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白表達調(diào)控機制的主要研究對象是擬南芥AtNHX1。Shi等[88]研究發(fā)現(xiàn)，植物中的鹽脅迫信號通過ABA依賴性和ABA非依賴性途徑發(fā)生，在ABA誘導(dǎo)條件下，abi1－1、aba2－1和ba3－1突變體中At-NHX1的轉(zhuǎn)錄水平并不相同，說明AtNHX1的表達不完全是ABA依賴性調(diào)節(jié)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，AtNHX1的活性是在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)的，鹽脅迫調(diào)節(jié)的ABA部分依賴性似乎由ABI1而非ABI2途徑介導(dǎo)，AtNHX1在葉片中高水平表達，并且在NaCl脅迫下表達顯著增加，尤其在有大液泡的較老葉片中，這與Na＋轉(zhuǎn)運到液泡的區(qū)隔化耐鹽機制相一致。Kim等[89]發(fā)現(xiàn)水稻OsRab11突變植物有與sos11相似的敏感表型，而過表達OsRab11的植物表現(xiàn)出對高鹽脅迫的抗性，在沒有鹽脅迫條件下檢測Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因，如At-NHX1、AtNHX2和AtSOS1的表達時，野生型和Os-Rab11突變植株之間沒有顯著差異，表明OsRab11是液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白和質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白的一個調(diào)控因子，對于植物耐高鹽脅迫起到重要作用。

3.2 質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白調(diào)控機制

SOS途徑是植物中建立的第一個非生物脅迫信號途徑，主要過程為:鹽脅迫誘導(dǎo)細胞中產(chǎn)生Ca2＋信號，SOS3接收Ca2＋信號感應(yīng)后，激活SOS2并形成具有磷酸化功能的SOS3－SOS2蛋白激酶復(fù)合體，使SOS1的C－末端發(fā)生磷酸化，從而激活SOS1并將細胞內(nèi)的Na＋外排(圖3)，高Na＋脅迫啟動Ca2＋信號，激活SOS3－SOS2蛋白激酶復(fù)合物，然后刺激SOS1的Na＋/H＋交換活性，并在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)一些基因的表達[90]。

圖3 SOS途徑的離子穩(wěn)態(tài)[90]

Shen等[91]研究發(fā)現(xiàn)磷脂酸特異性結(jié)合MKK7和MKK9，磷酸化MPK6，并促進MKK7/MKK9的活化，NaCl處理可以誘導(dǎo)MKK7/MKK9活性的顯著增加，磷脂酸或NaCl處理可誘導(dǎo)MKK7/MKK9易位至質(zhì)膜，證實磷脂酸通過促進Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白SOS1的磷酸化活化MPK6來介導(dǎo)鹽脅迫信號傳導(dǎo)。Yang等[27]發(fā)現(xiàn)，擬南芥在非脅迫條件下，磷脂酰肌醇會結(jié)合到質(zhì)膜H＋－ATPase的C－末端，抑制H＋－ATPase的活性，發(fā)生鹽脅迫時，磷脂酰肌醇－4－磷酸會與磷脂酰肌醇結(jié)合，同時結(jié)合并激活質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白，導(dǎo)致磷脂酰肌醇水平下降，增加了質(zhì)膜H＋－ATPase的活性和鹽的耐受性；在pi4kβ1突變體中，磷脂酰肌醇－4－磷酸水平降低，質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白的活性和植株對于鹽的耐受性也隨之降低。

4 Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白提高植物耐鹽性的應(yīng)用

Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白參與了細胞擴張、pH調(diào)節(jié)、K＋穩(wěn)態(tài)和細胞囊泡運輸以及鹽脅迫反應(yīng)[2，65]。由于這些重要作用，質(zhì)膜(SOS)和液泡膜(NHX)Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因作為作物耐鹽工程中的候選基因受到廣泛關(guān)注。

4.1 液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白提高植物耐鹽性的應(yīng)用

在擬南芥和小麥中發(fā)現(xiàn)的液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因，是在雙子葉植物和單子葉植物中耐鹽性改善貢獻最大的基因[57]。在棉花中過量表達小麥TaNHX2，提高了轉(zhuǎn)基因棉花的抗旱和耐鹽性[92]，在向日葵和茄子中過表達TaNHX2基因，均提高了轉(zhuǎn)基因向日葵和茄子對高含量Na＋、K＋的耐性和生長性能[93，94]。在多種植物如大豆[95]、中林美荷楊[96]、紫花苜蓿[97]等中過量表達TaNHX2，都在一定程度上提高了轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽能力。Yang等[98]研究結(jié)果表明，與野生型相比，過表達AtNHX1和AtNHX3任一基因的轉(zhuǎn)基因楊樹均對鹽脅迫表現(xiàn)出高抗性，在100 mmol/L NaCl脅迫下積累了更多的Na＋和K＋，并且在水分脅迫下葉片中的電解質(zhì)泄漏減少。在其他植物如水稻[99]、大豆[87]、番茄[100]、綠豆[101]等中過表達擬南芥液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因后，都能一定程度上增強轉(zhuǎn)基因植株對高鹽的耐受性，在鹽脅迫下，長勢顯著優(yōu)于野生型。此外，在玉米中過表達堿蓬SsNHX1，提高了葉片中K＋/Na＋比值，且種子發(fā)芽率顯著提高(79%)，表明轉(zhuǎn)基因玉米的耐鹽性增強[102]。過表達鳶尾屬IlNHX的煙草，鹽脅迫條件下，組織中維持了較高的K＋/Na＋比值，同時降低了葉綠素損失和脂質(zhì)過氧化，從而提高煙草耐鹽性[103]。過量表達紅樹林植物Avicennia的AoNHX1提高了水稻和擬南芥的耐鹽性[104]。鹽生植物鹽爪爪液泡膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白KfNHX1通過調(diào)節(jié)胞間離子的跨膜轉(zhuǎn)運來維持細胞內(nèi)離子和pH平衡，從而提高轉(zhuǎn)基因擬南芥的耐鹽性，具有提高植物耐鹽性的潛力[19]。

植物的耐鹽性狀由多個基因調(diào)控，通過共表達相關(guān)基因增強轉(zhuǎn)基因植物的耐鹽性也是一種理想手段。共表達AtNHX1和SOS1可以使轉(zhuǎn)基因擬南芥耐受高達250 mmol/L的NaCl處理，并且可顯著降低熱鹽復(fù)合脅迫造成的產(chǎn)量損失，證實了兩個基因疊加過表達可顯著提高對多重脅迫耐受性的假設(shè)[105]。Maach等[106]通過分析鹽脅迫下LeNHX2和SlSOS2共表達對番茄果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，與野生型相比，轉(zhuǎn)基因植株的產(chǎn)量、pH值和可溶性固體總量(TSS)顯著提高，表明，LeNHX2和SlSOS2的共表達提高了鹽脅迫下番茄的產(chǎn)量和果實品質(zhì)。

4.2 質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白提高植物耐鹽性的應(yīng)用

關(guān)于質(zhì)膜Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白在提高植物耐鹽性方面的應(yīng)用報道相對較少，大多是研究其在擬南芥或煙草中的耐鹽表現(xiàn)。過表達陸地棉(Gossypium hirsutumL.)GhSOS1降低了轉(zhuǎn)基因植株的MDA含量和Na＋/K＋比值，從而提高了擬南芥對鹽脅迫的耐受性[38]。AtSOS1在煙草中過表達后，鹽脅迫條件下，轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)維持較高的K＋/Na＋比值，從而提高轉(zhuǎn)基因煙草對鹽害的抗性[107]。在煙草中過表達SbSOS1基因，促進了植物的生長，除了Na＋外排到質(zhì)膜外，SbSOS1蛋白還有助于維持不同器官Na＋含量的變化，并間接影響其他轉(zhuǎn)運蛋白的活性，進而使煙草具有高耐鹽性[108]。此外，Yang等[109]的研究表明，PtSOS2基因在木本植物白楊中過表達，與野生型對比，其能在高鹽條件下表現(xiàn)更強的生長特性，是培育耐鹽樹木的理想候選基因。OsSOS1基因在水稻中過表達，通過對葉綠素含量、細胞膜透性、細胞活力等指標的研究，表明過表達OsSOS1的轉(zhuǎn)基因水稻植株具有較好的耐鹽性[110]。

5 展望

土壤鹽堿化是制約全球農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個重要因素，土壤修復(fù)雖然能快速改善土壤鹽堿化程度，但這種改善并不是永久的，如果缺少對修復(fù)后的土壤進行維護與保養(yǎng)，很容易形成二次污染[111]，因而研究和培育耐鹽堿作物對于鹽堿地的利用是一條較為經(jīng)濟、有效的途徑。在鹽脅迫下，Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白對于維持植物細胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)有著重要的作用。目前，盡管已經(jīng)有了一些關(guān)于Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因研究的相關(guān)報道，并且都不同程度提高了作物對于鹽脅迫的耐受性，但仍需進一步了解Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運蛋白的功能機制和不同產(chǎn)物的相互作用，挖掘更多優(yōu)良的耐鹽基因資源，利用基因工程技術(shù)培育出耐鹽的轉(zhuǎn)基因新品種，對于增加鹽堿地的利用、提高作物整體產(chǎn)量具有重要意義。