耕地面積日益減少的部分原因在于,氣候變化以及其他人為現象造成土壤鹽分增加。因此,研究人員提出一種新的理念:以培育耐鹽植物作為促進全球糧食可持續生產的手段。
“我們認為,我們應當向大自然學習,采取鹽生植物或者說天然喜鹽植物的做法。這類植物攝取鹽分,然后把鹽分儲存起來,放進一個安全的地方——植物外部的氣球狀結構,也就是所謂的鹽囊泡。”澳大利亞塔斯馬尼亞大學的作物生理學和植物營養學教授莎巴拉(sergeyshabala)表示,“以前還從來沒有哪位育種家提到過這一育種戰略,因此對于耐鹽作物育種工作來說,或許是一個非常有潛力的新視角。”
據稱,全世界約有1/3的鹽漬化土壤,而且有逐年上升的趨勢。目前每一分鐘就有約3公頃,也就是7.4英畝的傳統農業用地出現鹽漬化。這給農業部門造成每年多達數十億元的高額成本,土地能力要想實現到2050年養活93億人口的目標,也因此岌岌可危。
此前人們一直嘗試通過多種方法培育耐鹽作物。近幾年來,隨著植物抗滲透脅迫基因工程的迅速發展,新的耐鹽相關基因不斷被發現。但由于對植物耐鹽機理的了解還不夠深入,到目前為止仍然尚未培育出一種能在鹽堿地上高產的作物品種。
而莎巴拉和他的同事們注意到,近期關于鹽囊泡的研究創造了令人振奮的可能性,或許有望改良小麥或水稻等傳統作物,使作物形成鹽囊泡,同時又不會嚴重影響作物的生長和產量。
“我們已經弄清了一株植物表皮細胞上形成毛狀體或者說突起所需的關鍵基因。如果我們學會激發促使一般的毛狀體轉變為鹽囊泡的發育機制,或許就能使任何作物表皮細胞外部都生長出鹽囊泡。”德國維爾茨堡分子植物生理學和生物物理學研究所教授海德里希(rainerhedrich)說。
他們確信,研究人員已經掌握一切必需的工具,可以鑒定出在鹽分載入鹽囊泡的過程以及相關發育機制中涉及到的分子轉運體。
據報道,中國是土壤鹽堿化最嚴重的國家之一,鹽漬化土地已超過1億公頃,約占全球鹽堿地面積的10%。特別是河西走廊等西北糧食主產區,因灌溉引起的土壤次生鹽漬化尤為突出,以致農作物和牧草減產,生態環境不斷惡化。因此,植物耐鹽機理和耐鹽作物品種的培育已經成為當前的研究熱點之一。