让“吃盐”植物改良盐碱

科技日报,2012-05-27

和人一样，植物有不爱“吃盐”的，也有“嗜盐如命”者。破解其中的秘密，让瘠薄盐碱地和荒漠草原里的植物“口味”变重，“吃掉”多余的盐分，或者干脆不“吃盐”，就有望改良和利用河西走廊地区以及内蒙古草原等处大面积盐渍化土壤，尽快恢复生态环境。这是兰州大学草地农业科技学院教授王锁民等人一项长达20年的系统研究“荒漠草原典型盐生植物适应逆境的机理研究”，该成果获得2011年甘肃省自然科学一等奖。

我国是土壤盐碱化最严重的国家之一，盐渍化土地已超过1亿公顷，约占全球盐碱地面积的10%。特别是河西走廊等西北粮食主产区，因灌溉引起的土壤次生盐渍化尤为突出，以致农作物和牧草减产，生态环境不断恶化。

钠是盐碱化土壤中造成植物伤害的最主要离子。以往，国际上研究植物抗盐机理大多采用自身“拒盐”的植物。因这些植物本身不吸收盐，探寻“盐怎么进入植物体内”的生理机制始终是国际性难题。

“上世纪90年代初，我参加了任继周院士领衔的河西走廊荒漠绿洲交错区草地培育优化生态模式研究项目。在临泽试验站开荒时发现，需要人工播种拒盐小花碱茅的新垦地上，会自然生长出郁郁葱葱的草地。”想起当年在盐碱地上发现盐地碱蓬时的情景，王锁民眼里依然透着兴奋。

这是世界上首次发现喜盐植物的钠吸收途径。在漫长的研究过程中，王锁民团队利用钠离子放射性同位素标记位置，发现植物根部“吃”入的盐都积攒在枝、叶细胞的液泡中。“非常有趣，当外界盐浓度不同时，根系吃盐的蛋白也不同，盐浓度低的时候用转运蛋白，高的时候用通道蛋白。”王锁民说。他们发现，植物喜盐是一种生理需要，“吃饱”了盐，就可以从周围的盐碱化土壤里吸收更多的水分。同时，还证实了牧草小花碱茅抗盐机理是根部加厚的内皮层钠限制，从而吸收大量生长所需的钾。在任继周院士草地系统学观点指导下，王锁民团队成功构建了定量鉴别抗盐植物类型的生理指标体系。研究成果修正了国际学术界关于高等植物钠吸收机制的观点，得到国家863计划、自然科学基金、重大基础研究专项的资助。

“沙漠含盐量仅为盐碱地的1/66。在阿拉善发现了含盐量相当于盐地碱蓬的霸王和白刺，而梭梭体内含盐量更是两倍于霸王。”后续研究时，王锁民团队在阿拉善沙漠瀚海里的发现令他们异常欣喜，证实梭梭和霸王由含盐量很低的沙土中主动吸收盐，盐是植物生长不可或缺的。

以此为基础，王锁民团队成功研制了一种钠复合肥，可以促进梭梭、白刺、霸王和红砂等旱生植物的生长。“施了钠复合肥的梭梭，浇水减了两次，但长势更好，移栽成活率提高一倍”。据了解，在阿拉善右旗造林过程中，一年少浇一次水就意味着为国家节省400万元。在另一项研究中，王锁民团队成功克隆了霸王的抗旱功能基因，用于紫花苜蓿等优良牧草抗逆性的遗传改良，已由农业部农业转基因生物安全管理办公室批准田间中试。

目前，王锁民团队的研究仍在紧锣密鼓地进行中，不断发现的成果必将对荒漠区生态环境恢复重建、盐渍化土壤改良利用、农作物抗盐性能改良产生积极而深远的影响。