植物響應(yīng)鹽脅迫蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展

王 哲，柴里昂，樊懷福，2，杜長霞，2，*

(1.浙江農(nóng)林大學(xué) 農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 311300； 2.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 311300)

土壤中的鹽離子大量積累，植物根系周圍的土壤滲透勢降低，阻礙根系對營養(yǎng)物質(zhì)和水分的吸收，降低營養(yǎng)物質(zhì)的利用率和有效性，導(dǎo)致植物水分吸收和新陳代謝能力紊亂。日益嚴(yán)重的設(shè)施土壤次生鹽漬化已成為制約我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要非生物脅迫環(huán)境因素之一，對植物的危害主要有滲透脅迫和離子傷害[1]，其次還有氧化應(yīng)激、離子不平衡或營養(yǎng)缺乏等[2]，嚴(yán)重影響了植物的光合作用、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)代謝等生命過程。在長期演化進(jìn)程中，植物形成了一系列如離子轉(zhuǎn)運(yùn)及區(qū)隔化、形成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及代謝物、提高抗氧化酶積累及活力、調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子及鹽脅迫相關(guān)基因的表達(dá)等防御機(jī)制來維持離子和滲透平衡[3]。植物體內(nèi)大量存在的可溶性蛋白作為參與各種代謝與調(diào)節(jié)的酶，其含量變化是植物體在脅迫下(如鹽脅迫)總代謝水平的一個重要參數(shù)[4]。蛋白質(zhì)組學(xué)研究的核心技術(shù)是蛋白質(zhì)的提取與分離，常用的技術(shù)有：雙向電泳、熒光差異雙向凝膠電泳、同位素親和標(biāo)簽、同位素標(biāo)記相對和絕對定量技術(shù)和蛋白芯片技術(shù)等。為監(jiān)測植物蛋白質(zhì)響應(yīng)鹽脅迫的動態(tài)變化，探索植物耐鹽機(jī)理，豐富基因組信息資源，本文比較分析了甜土植物與鹽生植物響應(yīng)鹽脅迫的表達(dá)情況，為作物抗鹽品種改良和鹽生植物作物化等提供參考。

1 不同植物類群鹽脅迫響應(yīng)蛋白質(zhì)組學(xué)

依據(jù)植物對鹽脅迫忍受能力或在鹽漬生境的適應(yīng)能力，將植物分為鹽生植物和甜土植物。鹽生植物是一類能在約200 mmol·L-1或更高的鹽濃度環(huán)境中存活和繁殖的植物[5]，而在這種環(huán)境下不能正常生長和完成生活史的植物就是甜土植物。植物響應(yīng)鹽脅迫過程中，許多基因被激活表達(dá)或者表達(dá)受到抑制，導(dǎo)致參與響應(yīng)鹽脅迫的蛋白種類和數(shù)量大幅增加。因此，利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)挖掘各種植物在鹽脅迫下的差異蛋白種類、數(shù)量及其變化規(guī)律，預(yù)測相關(guān)基因的種類、數(shù)量及其變化規(guī)律，為深入了解植物抗鹽分子機(jī)制提供重要線索。

1.1 甜土植物

蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)為深入分析植物應(yīng)對鹽脅迫的代謝和調(diào)控機(jī)制提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，前人分析了黃瓜(Cucumissativus)[6]、玉米(Zeamays)[7]、擬南芥(Arabidopsisthaliana)[8-9]、水稻(Oryzasativa)[10-12]、紫花苜蓿(Medicagosativa)[13]、番茄(Lycopersiconesculentum)[14]、陸地棉(Gossypiumhirsutum)[15]、大豆(Glycinemax)[16]、大麥(Hordeumvulgare)[17]、葡萄(Vitisvinifera)[18-19]和豌豆(Pisumsativum)[20]等不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞、組織器官、個體響應(yīng)鹽脅迫差異蛋白變化的特征及規(guī)律。蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明，多數(shù)甜土植物鹽脅迫應(yīng)答蛋白質(zhì)主要參與形態(tài)結(jié)構(gòu)、碳和能量代謝、脅迫防御、核酸調(diào)控、激素合成、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程。

1.1.1 形態(tài)結(jié)構(gòu)相關(guān)蛋白

鹽脅迫下，植物通過提高對逆境的適應(yīng)能力來降低傷害程度，其結(jié)構(gòu)形態(tài)必然發(fā)生變化。鹽脅迫使植物的生殖發(fā)育進(jìn)程提前，生長速率降低，植物葉面積減少，導(dǎo)致植物碳同化量的減少，進(jìn)而抑制植物組織和器官的生長分化[21]。在研究葡萄不同組織應(yīng)答鹽脅迫中發(fā)現(xiàn)，根中有21種蛋白發(fā)生變化，而葉片和莖尖則分別有14和13種蛋白發(fā)生差異表達(dá)[18]，說明葡萄不同組織中的蛋白質(zhì)組應(yīng)答鹽脅迫的表達(dá)有所不同，推測植物的不同組織感知鹽脅迫時(shí)期不同，根部最先感知鹽脅迫。鹽脅迫能改變大豆一些胚軸和胚根部特殊蛋白的表達(dá)，晚期豐富蛋白、β-伴大豆球蛋白、堿性螺旋-環(huán)-螺旋蛋白等表達(dá)量上調(diào)，血凝素和31 ku糖蛋白前體蛋白等表達(dá)量下調(diào)，據(jù)此推測，這些蛋白質(zhì)可能在大豆適應(yīng)鹽脅迫環(huán)境過程中發(fā)揮重要作用[16]。肌動蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)控制并維持真核細(xì)胞正常形態(tài)及內(nèi)部構(gòu)造，參與多種生理活動，且多種細(xì)胞因子均具備形成一種特定的新肌動蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)的能力。鹽脅迫下水稻根肌動蛋白表達(dá)量上調(diào)[10]，但紫花苜蓿根中的肌動蛋白表達(dá)量卻下調(diào)[13]，這表明不同植物的肌動蛋白在鹽脅迫下表達(dá)具有復(fù)雜性，表達(dá)量的差異可能與不同植物的耐鹽性有關(guān)。在逆境下野生西瓜(Citrulluslanatus)參與木質(zhì)素生物合成的咖啡酰輔酶A-O-甲基轉(zhuǎn)移酶和過氧化物酶活性增強(qiáng)[22]，表明木質(zhì)素的增加可增強(qiáng)細(xì)胞壁的硬度，防止土壤中根的干枯。細(xì)胞骨架在生物和非生物等各種脅迫下迅速重塑得益于多種膜聯(lián)蛋白[23]，β-微管蛋白等骨架蛋白表達(dá)量上調(diào)[24]，這也許是植物自身機(jī)制對鹽脅迫的應(yīng)答，在生物膜的構(gòu)成、離子通道建立等方面具有重要作用。

1.1.2 碳和能量代謝相關(guān)蛋白

植物響應(yīng)鹽脅迫不僅僅表現(xiàn)在形態(tài)結(jié)構(gòu)方面，在碳和能量代謝方面表現(xiàn)也很突出，碳和能量代謝的改變涉及糖酵解、三羧酸循環(huán)、電子傳遞鏈和ATP合成等高豐度酶的參與。在黃瓜[6]、番茄[14]根部觀察到大量的糖酵解酶的存在，植物通過提高糖酵解酶的數(shù)量和活性來促進(jìn)能量代謝，從而適應(yīng)鹽脅迫。同時(shí)擬南芥[8]、豌豆[20]中三羧酸循環(huán)途徑能量代謝相關(guān)酶(α酮戊二酸脫羧酶、丙酮酸脫氫酶)表達(dá)量均上調(diào)，表明充足的能源是植物能夠適應(yīng)鹽環(huán)境的主要條件之一。鹽脅迫影響作物產(chǎn)量與脅迫條件下光合作用降低密切相關(guān)[25]，鹽脅迫對光合作用的抑制是多方面的，既包括對CO2的吸收、運(yùn)輸及固定的影響，碳同化降低，也包括對光能的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和電子傳遞的影響，還可能影響原初產(chǎn)物的利用、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配。1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)是光合碳循環(huán)反應(yīng)中重要的羧化酶，也是光呼吸途徑必需的加氧酶，在光合作用暗反應(yīng)中起著重要的作用[26]，增加Rubisco活化酶可大大提高Rubisco活性的固定量和利用率，對提高光合作用效率至關(guān)重要，紫花苜蓿葉片響應(yīng)鹽脅迫過程中光能的利用降低，可能是Rubisco表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致的[13]。另外，植物中的光合碳固定蛋白酶、光系統(tǒng)Ⅱ復(fù)合體等在鹽脅迫下發(fā)生差異表達(dá)，導(dǎo)致光合作用及作物產(chǎn)量下降[22]。擬南芥[9]在150 mmol·L-1NaCl處理后，葉綠素a/b結(jié)合蛋白、放氧復(fù)合體的33 ku和光系統(tǒng)Ⅰ捕光色素結(jié)合蛋白等這三種與光反應(yīng)有關(guān)的膜蛋白表達(dá)明顯上調(diào)，保證了植物在鹽脅迫過程中存有足夠能量，通過提高光合作用能力來提高其對鹽脅迫的適應(yīng)性。

1.1.3 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)蛋白

利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)檢測到許多參與信號感知及轉(zhuǎn)導(dǎo)的蛋白質(zhì)，包括質(zhì)膜受體或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)受體、Ca2+信號傳導(dǎo)蛋白等[27]，在鹽脅迫下表達(dá)豐度發(fā)生顯著變化。小G蛋白具有與G蛋白相似的功能，在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中起著分子開關(guān)的作用[28]，參與感受胞外刺激，且能通過不同的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)來響應(yīng)這些刺激。高鹽脅迫下水稻[12]中G蛋白、Rab5B、小GTP結(jié)合蛋白的表達(dá)量均上調(diào)，而水稻[11]中鈣調(diào)蛋白、鈣網(wǎng)蛋白與鈣網(wǎng)蛋白前體、液泡鈣結(jié)合蛋白相關(guān)蛋白表達(dá)下調(diào)，由此證明，不同植物或同一植物的不同器官響應(yīng)鹽脅迫時(shí)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白表達(dá)量不同，可能是因?yàn)槟望}性不同。信號級聯(lián)調(diào)控不同的下游通路是植物抗逆性的關(guān)鍵，在玉米高鹽脅迫過程中檢測到與Ca2+相關(guān)的鈣調(diào)蛋白和鈣黏蛋白等信號蛋白，揭示了糖信號和細(xì)胞信號通路，并暗示了一個與NaCl誘導(dǎo)信號有關(guān)的轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈[7]。同時(shí)Colcombet等[29]對植物響應(yīng)鹽脅迫的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑進(jìn)行了歸納，包括：鹽過敏感信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、鈣依賴型蛋白激酶級聯(lián)反應(yīng)途徑、脫落酸信號通路、磷脂信號通路和促分裂原活化蛋白激酶級聯(lián)途徑等誘導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。植物蛋白激酶通過ABA介導(dǎo)的信號通路來增強(qiáng)植株對鹽的耐性，且通過獨(dú)立于ABA的信號通路調(diào)控胞內(nèi)能量狀態(tài)，維持離子平衡[30]。磷脂信號通路和促分裂原活化蛋白激酶通過激活下游的酶、轉(zhuǎn)錄因子等應(yīng)答因子將胞外的環(huán)境信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)，引起胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄及代謝水平的變化，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞內(nèi)脅迫應(yīng)答反應(yīng)[31]。在黃瓜[32]、大豆[33]等響應(yīng)鹽脅迫的過程中，MKK1和MAPK過表達(dá)會提高植株抗氧化酶的活性、增強(qiáng)植株的耐鹽性，GMK1從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，激活轉(zhuǎn)錄因子來響應(yīng)脅迫。據(jù)此推測，植物通過自身復(fù)雜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的調(diào)控增強(qiáng)了對鹽逆境的適應(yīng)性及耐受性，這些途徑在植物抗逆信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起到樞紐作用。

1.1.4 脅迫防御相關(guān)蛋白

植物抗氧化系統(tǒng)相關(guān)蛋白是防御系統(tǒng)蛋白的一部分，在響應(yīng)鹽脅迫過程中發(fā)揮重要作用。在研究鹽脅迫對黃瓜幼苗韌皮部滲出液超氧化物歧化酶，過氧化物酶和過氧化氫酶同工酶表達(dá)影響過程中，發(fā)現(xiàn)3種同工酶與其耐鹽性均有密切關(guān)系，而且表達(dá)具有品種及組織特異性[34]。陸地棉幼苗根系在響應(yīng)鹽脅迫過程中，抗壞血酸氧化酶、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶的同源蛋白表達(dá)顯著上調(diào)[15]。抗壞血酸氧化酶作為植物體中多銅氧化酶家族的主要成員之一，它能使抗壞血酸氧化成水和脫氫抗壞血酸，從而維持質(zhì)體外氧化還原動態(tài)平衡；谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶能催化親核性的谷胱甘肽與親電子外源化學(xué)物的結(jié)合反應(yīng)，降低植物體內(nèi)活性氧水平，從而達(dá)到解毒目的[35]。在不同耐鹽型大麥蛋白質(zhì)組響應(yīng)鹽脅迫研究中發(fā)現(xiàn)，耐鹽性強(qiáng)的大麥根系中積累了較多與活性氧清除相關(guān)的蛋白[17]。在上述酶的保護(hù)下，植物細(xì)胞可以避免鹽脅迫的氧化損傷。植物凝集素是一類具有特異糖結(jié)合活性的蛋白，可作為防御蛋白在植物響應(yīng)鹽脅迫中發(fā)揮作用[36]，是植物防御蛋白系統(tǒng)重要的組成部分，在植物保護(hù)上起著重要作用，且不同物種間利用凝集素應(yīng)對脅迫的機(jī)制存在差異。鹽脅迫下，水稻根中的甘露糖結(jié)合凝集素表達(dá)均上調(diào)[10]，但是大豆根中凝集素表達(dá)下調(diào)[16]。

1.1.5 植物激素合成和核酸調(diào)控相關(guān)蛋白

除此之外，植物激素合成和核酸調(diào)控類蛋白也受到了鹽脅迫的影響。植物激素一定程度上能夠緩解鹽脅迫對植物的傷害，對植物生長發(fā)育有重要的調(diào)控作用，且在植株不同的生長階段響應(yīng)鹽脅迫時(shí)表達(dá)量存在差異，如在植株?duì)I養(yǎng)生長和生殖生長階段響應(yīng)鹽脅迫的表達(dá)量存在顯著差異[37]。一些miRNAs在鹽處理下表達(dá)下調(diào)，因此釋放miRNA介導(dǎo)對ARF基因的抑制，并觸發(fā)生長素信號，激活各種耐鹽相關(guān)通路的下游成分[38]。植株感受到脅迫信號后，通過上調(diào)內(nèi)源ABA的表達(dá)量，下調(diào)CTK和GA的表達(dá)量，誘導(dǎo)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、抗氧化物酶及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成相關(guān)蛋白等鹽脅迫相關(guān)蛋白表達(dá)，植株表現(xiàn)出代謝減緩、生長抑制等現(xiàn)象，以增強(qiáng)植物的耐鹽性[37]。因此，鹽脅迫下植物通過各種激素間協(xié)作與平衡來調(diào)節(jié)自身內(nèi)源激素水平，并不僅僅依賴某種激素含量的高低來適應(yīng)環(huán)境。AGO(Argonaute)蛋白家族成員在小核糖核酸(RNA)介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中有重要作用[39]，在病毒中也起著關(guān)鍵作用[40]。在擬南芥AGO家族基因的10種基因響應(yīng)鹽脅迫研究中，發(fā)現(xiàn)AGO2、AGO3和AGO7在鹽脅迫下被誘導(dǎo)表達(dá)強(qiáng)烈，而且AGO家族基因存在顯著的表達(dá)差異性[41]。鹽脅迫下CsbZIP4轉(zhuǎn)錄因子在茶樹葉片中表達(dá)上調(diào)2.9倍，而在根中表達(dá)顯著被抑制，下調(diào)2倍，且CsbZIP4的過表達(dá)能夠降低轉(zhuǎn)基因株系種子萌發(fā)時(shí)對鹽脅迫的敏感性，增強(qiáng)其抗性，說明CsbZIP4與茶樹抵御鹽脅迫密切相關(guān)[42]。

1.2 鹽生植物

中國鹽生植物種類為502種[43]，多種具有重要的經(jīng)濟(jì)、科研價(jià)值，是一類不可多得的重要經(jīng)濟(jì)植物。鹽生植物有較強(qiáng)的抗鹽優(yōu)勢，具有重要的研究價(jià)值。前人研究了紅海欖(Rhizophorastylosa)[44]、星星草(Puccinelliatenuiflora)[45]、鹽角草(Salicorniaeuropaea)[46]、海紫苑(Astertripolium)[47]、角堿蓬(Suaedacorniculate)[48]、獐毛(Aeluropuslittoralis)[49]、鹽芥(Thellungiellasalsuginea)[24]、冰葉日中花(Mesembryanthemumcrystallinum)[50]和鹽穗木(Halostachyscaspica)[51]等鹽生植物對鹽脅迫的響應(yīng)，通過蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)差異蛋白主要涉及代謝和轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)蛋白，其次是滲透調(diào)節(jié)和活性氧清除相關(guān)蛋白。

1.2.1 代謝和轉(zhuǎn)導(dǎo)類蛋白

MutT/Pnudix類蛋白啟動類異戊二烯在細(xì)胞內(nèi)的生物合成途徑，有助于保護(hù)自身免遭鹽脅迫侵害和適應(yīng)鹽脅迫環(huán)境。鹽脅迫下，紅海欖[44]中MutT/Pnudix類蛋白表達(dá)顯著上調(diào)，說明此類蛋白與鹽脅迫相關(guān)。固定CO2關(guān)鍵酶——磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性隨鹽度升高而增強(qiáng)，表明鹽分有利于紅海欖向C4植物光合代謝途徑轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)光合速率[52]，但紅海欖的水分利用效率和最大光合速率均隨鹽度升高而降低，說明高鹽脅迫下鹽生植物光合作用也會受到抑制。且不同栽培方式下，響應(yīng)鹽脅迫的差異蛋白不同，鹽水栽培下，上調(diào)表達(dá)蛋白與脅迫防御相關(guān)，淡水栽培下，上調(diào)表達(dá)蛋白與能量代謝相關(guān)。在不同鹽脅迫下，星星草[45]、角堿蓬[48]、冰葉日中花[50]應(yīng)答鹽脅迫的差異蛋白表達(dá)量不同。黃烷酮-3-羥化酶、富含甘氨酸RNA結(jié)合蛋白、細(xì)胞色素P450、真核翻譯起始因子蛋白eIF5A在NaHCO3脅迫下，表達(dá)量均顯著高于NaCl脅迫，這些蛋白主要涉及碳水化合物代謝、氨基酸代謝和能量代謝等過程。植物可能通過增強(qiáng)蛋白質(zhì)合成及降解能力、提高脯氨酸含量等途徑來提高抗鹽能力。獐毛嫩枝響應(yīng)鹽脅迫的差異蛋白量隨著NaCl濃度的升高而增加，主要參與碳水化合物的合成、能量和蛋白質(zhì)代謝、光合作用和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程[49]。而在鹽脅迫下杜氏藻(Dunaliellabardawil)[53]細(xì)胞的蛋白質(zhì)組學(xué)研究中，共發(fā)現(xiàn)54種差異蛋白質(zhì)，涉及蛋白質(zhì)和膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。

1.2.2 滲透調(diào)節(jié)和活性氧清除相關(guān)蛋白

不同鹽脅迫下鹽穗木的共同差異表達(dá)蛋白主要表現(xiàn)在細(xì)胞過程、代謝過程和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等類別中，上調(diào)表達(dá)蛋白主要涉及滲透調(diào)節(jié)(海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶D、磷酸乙醇胺N-甲基轉(zhuǎn)移酶)和活性氧清除的相關(guān)蛋白(硫氧還蛋白、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶)，說明鹽穗木能夠通過促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)和增強(qiáng)活性氧清除來提高短期鹽脅迫適應(yīng)能力[51]。鹽生植物固有的耐鹽能力使其成為了解鹽生植物對高鹽度適應(yīng)機(jī)制的模型。鹽刺激后信號傳遞和激活能力是鹽生植物在鹽水環(huán)境中生存的關(guān)鍵。高鹽度脅迫還能誘導(dǎo)植物激素的合成，特別是ABA[54]和特定基因表達(dá)和代謝產(chǎn)物合成的調(diào)控。ROS在應(yīng)激下產(chǎn)生，參與涉及Ca2+信號傳導(dǎo)、磷脂信號、MAPK活化以及脫落酸等轉(zhuǎn)導(dǎo)過程[55]。因此，鹽生植物蛋白質(zhì)組研究促進(jìn)了我們對其在高鹽度條件下適應(yīng)性的理解，包括通過鹽腺分泌鹽、調(diào)節(jié)細(xì)胞離子穩(wěn)態(tài)和滲透壓、活性氧的解毒以及膜組成的改變；通過改變光合作用與能量代謝模式提供更多能量來維持相對正常的代謝水平，并增強(qiáng)酶和蛋白質(zhì)活性，維持植物體內(nèi)離子平衡，從而實(shí)現(xiàn)更有效的ROS解毒和離子分離轉(zhuǎn)運(yùn)，從而提高抗鹽能力。

2 甜土植物與鹽生植物鹽脅迫響應(yīng)蛋白質(zhì)組學(xué)的異同

甜土植物和鹽生植物在響應(yīng)鹽脅迫時(shí)差異蛋白質(zhì)數(shù)量及種類方面有顯著差異，在機(jī)制和防御途徑上有相似點(diǎn)。

相同點(diǎn)：①甜土植物和鹽生植物響應(yīng)鹽脅迫的差異蛋白主要參與碳和能量代謝(丙酮酸磷酸雙激酶)、脅迫抗性(類鈣調(diào)磷酸酶亞基B蛋白質(zhì))、維持細(xì)胞或亞細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(β-微管蛋白)、信息傳遞(鈣依賴蛋白激酶)等過程，在功能和目的上相似。②鹽生植物和甜土植物都是通過在細(xì)胞內(nèi)積累有機(jī)溶質(zhì)(脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖等)而獲得滲透調(diào)節(jié)作用，維持和保護(hù)細(xì)胞及生物活性物質(zhì)的功能正常運(yùn)行，保持其組織的多種代謝物質(zhì)(脂類、蛋白質(zhì)、碳水化合物和核酸等)不受破壞的作用。

差異點(diǎn)：①鹽生植物具有通過進(jìn)化獲得的獨(dú)特的鹽脅迫應(yīng)答模式。表達(dá)模式不同的蛋白如Rubisco及其相關(guān)蛋白質(zhì)、S-腺苷甲硫氨酸合成酶和超氧化物歧化酶，主要參與光合作用、形態(tài)結(jié)構(gòu)、能量代謝及脅迫防御信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程，表明鹽生植物可能部分含有與甜土植物相同或相似的抗逆基因或蛋白質(zhì)。但在脅迫應(yīng)答過程中這些蛋白質(zhì)的表達(dá)模式存在差異，從而使得鹽生植物具有更強(qiáng)的適應(yīng)和抵御鹽脅迫的能力。②鹽生植物鹽脅迫應(yīng)答過程中具有特異的蛋白質(zhì)表達(dá)：包括光合作用相關(guān)蛋白(低CO2誘導(dǎo)蛋白)、碳和能量代謝相關(guān)酶(NADPH脫氫酶)、核酸代謝相關(guān)酶(焦磷酸磷酸水解酶)、脅迫防御相關(guān)蛋白(過氧化物酶體發(fā)生因子)、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)等。③鹽生植物獨(dú)特的運(yùn)輸方式：通過細(xì)胞內(nèi)的隔離將有毒害的離子經(jīng)主動運(yùn)輸方式在不接觸細(xì)胞質(zhì)的情況下運(yùn)輸?shù)揭号葜校偻ㄟ^囊泡將積累的鹽離子排出，同時(shí)質(zhì)膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(SOS1)和液泡膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(NHX1)表達(dá)豐度顯著上調(diào)，使Na+在鹽腺積累后向液泡區(qū)域化，促進(jìn)鹽腺對Na+的分泌[56]，增強(qiáng)鹽生植物耐鹽性，還可以通過有效調(diào)控離子轉(zhuǎn)運(yùn)、ROS清除和滲透物質(zhì)合成等相關(guān)蛋白表達(dá)來適應(yīng)鹽脅迫。④響應(yīng)鹽脅迫時(shí)調(diào)節(jié)范圍不同：鹽生植物通過全面調(diào)節(jié)光合作用、蛋白質(zhì)的合成、物質(zhì)運(yùn)輸、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞骨架重塑、離子轉(zhuǎn)運(yùn)和區(qū)隔化、滲透平衡、脅迫防御等相關(guān)蛋白表達(dá)量來獲得相對較高的抗耐鹽能力[57]，而甜土植物是部分或局部調(diào)節(jié)。

3 問題與展望

應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以篩選出由鹽脅迫導(dǎo)致的植物體內(nèi)差異蛋白質(zhì)，通過解析其生物學(xué)功能，明確植物響應(yīng)鹽脅迫的調(diào)控機(jī)制。蛋白質(zhì)組學(xué)方法為揭示植物在鹽脅迫下特異蛋白質(zhì)表達(dá)提供了線索，但是也有不足：①利用蛋白質(zhì)組學(xué)篩選出響應(yīng)鹽脅迫的差異蛋白質(zhì)后，后續(xù)研究欠缺。②同一作物響應(yīng)不同鹽類脅迫的調(diào)控機(jī)制有相同亦有不同之處，目前研究鹽脅迫的鹽類大多是NaCl，比較單一。③研究對象均為常見植物，種類有限，鹽生植物的種類研究力度不夠。

不同植物或同一植物的不同品種對同種鹽的耐鹽性會有所不同，產(chǎn)生不同的差異蛋白質(zhì)，而這些差異蛋白質(zhì)的正常表達(dá)往往是受某些基因的調(diào)控。因此，我們要利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)快速挖掘出鹽脅迫應(yīng)答的差異蛋白質(zhì)，獲得控制這些蛋白質(zhì)的基因后，采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育耐鹽性強(qiáng)的植物新品種。鹽生植物具有較強(qiáng)的耐鹽、抗鹽能力，應(yīng)加強(qiáng)對鹽生植物適應(yīng)抗鹽生理機(jī)制的研究分析，挖掘鹽生植物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，促進(jìn)鹽生植物作物化，找到提高甜土植物特別是設(shè)施栽培植物耐鹽能力的新途徑。