生物帮不断增长的世界人口意味着需要更多的粮食，这反过来可能需要更多的土地来种植粮食作物。然而，更多的农业导致灌溉增加，特别是对于玉米和小麦等粮食作物 - 特别是在干旱地区。结合使用肥料，这会导致土壤中盐的积累。为了能够使用盐渍土壤，天然的耐盐植物，即所谓的盐生植物，是非常令人感兴趣的。假谷物藜(Chenopodium quinoa)就是其中之一。藜麦起源于安第斯地区，适应恶劣的环境条件。在南美山脉，谷类植物已被用作粮食作物7000年。无麸质和高维生素，可食用的种子现已进入欧洲超市。
藜麦使用膀胱细胞进行脱盐
藜麦含有丰富的矿物质和维生素，可以将多余的盐分留在毛发状的膀胱细胞中。这种形态调整使植物耐受盐水条件。这些盐的最终储存位置连接到叶子的外细胞层，防止氯化钠(NaCl)(也称为食盐)的毒性水平在叶组织内积聚。由维尔茨堡大学的Rainer Hedrich教授领导，由慕尼黑，热那亚(意大利)，霍巴特(澳大利亚)和上海(中国)以及利雅得(沙特阿拉伯)的科学家组成的国际研究团队现在已经找到了分子机制。膀胱细胞储存盐。他们在“当代生物学”杂志上发表了他们的研究结果。
盐从土壤转移到盐囊中
当藜麦暴露于盐渍土壤时，钠离子和氯离子从根部穿过枝条，叶子进入盐囊，最终储存在液泡中。在进入盐囊的过程中，离子必须克服几个膜屏障。这是通过专门用于钠(Na +)和氯(Cl-)离子的转运蛋白实现的。
与不耐盐的作物相比，这些转运蛋白不必随着盐负荷的增加而重新组装，而是在应激开始之前已经就位。“这种策略使藜麦能够立即将突然发生的盐转移到最终储存中，而无需任何进一步的基因调控步骤，”Hedrich说。
钠通道是一条单行道
该钠通道的特性不仅可以确保钠离子从叶片连续输送到膀胱细胞中，在那里它们可以高浓度储存。该研究的第一作者JenniferBöhm博士说：“这种机制的特殊之处在于它可以防止钠的回流，从而防止Na +泄漏到叶子中，即使储存的钠达到很高的水平。”钠通道因此起到安全阀的作用，使其成为盐囊中最终盐储存的关键组分。
当盐在叶子中时，Na +和Cl-离子需要通过质膜转运到盐囊的胞质溶胶(细胞内液)中。类似于钠离子，植物确保氯离子定向转运到细胞中。
在植物中，胞质溶胶中氯化钠含量的上升对许多代谢过程都是有毒的。因此，藜麦将盐隔离在其代谢活性部分之外的膜封闭液泡中。钠和氯离子需要通过的第二个膜称为液泡膜。在这里，盐的运输也仅在一个方向上进行。
转移到最终存储尚待研究
“这项研究提供了基本的见解，使我们能够在未来选择性地培育耐盐作物，”Hedrich说。“我们已经阐明了盐储存的分子成分。但我们想进一步研究盐从叶子转移到最终储存地点的方式，”Böhm说。盐必须通过小型隧道式连接运输，盐囊与叶表皮之间的茎状细胞。
