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(南京農(nóng)業(yè)大學 大豆研究所/國家大豆改良中心/作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點實驗室，江蘇 南京 210095)

0 引 言

大豆中蛋白質(zhì)含量約40%，油分含量21%，是世界上種植面積最廣的油料作物，占2013年世界植物油種子產(chǎn)量的56%[1]，在滿足人類飲食、動物飼料和生物油的需求中起著重要的作用，同時它作為工業(yè)產(chǎn)品的原料也被廣泛利用，因此，全球?qū)Υ蠖沟男枨罅吭诓粩嘣黾?。在大豆生長發(fā)育過程中，各種生物和非生物脅迫會對大豆造成不同程度的影響，最終導致大豆產(chǎn)量和品質(zhì)降低，鹽害則是其中一種主要的非生物脅迫。大豆作為中度耐鹽農(nóng)作物，鹽害會抑制大豆種子的萌發(fā)和營養(yǎng)生長[2]，阻礙大豆根瘤的形成[3]，在鹽度值超過5 ds·m-1時，大豆的產(chǎn)量會明顯降低[4]。大豆耐鹽品種的選育則成為應對鹽害的有效策略之一。

眾所周知，傳統(tǒng)育種效率低，育種周期長，經(jīng)常伴有非生物抗性與低產(chǎn)性狀連鎖等不利因素，大大限制了傳統(tǒng)育種的使用范圍[5]。而現(xiàn)代生物技術(shù)培育耐鹽品種則具有高效、省時和省力等優(yōu)點，已成為當前耐鹽育種的研究熱點。目前，常用的育種手段包括分子標記輔助育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種。值得肯定的是，大豆耐鹽育種工作已取得顯著進展，本文對近年來大豆耐鹽研究進行概括總結(jié)，主要包括鹽脅迫對大豆的危害、已定位到的耐鹽相關(guān)QTL和大豆耐鹽相關(guān)離子轉(zhuǎn)運蛋白基因及其耐鹽機制3個方面，期望能對促進耐鹽高產(chǎn)大豆育種工作進程提供參考和理論基礎(chǔ)。

1 鹽脅迫對大豆的影響

植物生長周期主要包括萌發(fā)期、營養(yǎng)生長期和生殖生長期。鹽害會對大豆生長周期造成不利影響，而大豆的耐鹽程度也因不同發(fā)育階段而異[6]。

1.1 鹽脅迫對大豆芽期的影響

萌發(fā)期作為大豆生長周期的第一階段，是大豆生產(chǎn)的主要一環(huán)，鹽脅迫下的高發(fā)芽率才能保證存苗率和再生產(chǎn)。在低鹽條件下(0.05%和0.1%NaCl)，大豆種子的發(fā)芽會有明顯的延遲，鹽濃度越高，發(fā)芽百分比越小[7]。邵桂花等[8]發(fā)現(xiàn)，大豆芽期的耐鹽性順序為：吸脹期>根出現(xiàn)期>根生長期>側(cè)根生長期。Kan等[9]研究也同樣發(fā)現(xiàn)，在191份栽培大豆品種中，大豆吸脹率受鹽脅迫影響較小，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)受到鹽脅迫影響較大，而且在鹽脅迫下，大豆發(fā)芽率的變異度較大，在2年環(huán)境中都有類似的情況，說明大豆芽期的發(fā)芽率是較穩(wěn)定的明顯的耐鹽指標。該研究還發(fā)現(xiàn)，在鹽脅迫下，大豆相對鹽害吸脹指數(shù)與大豆發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)成顯著負相關(guān)關(guān)系，這個結(jié)果同樣出現(xiàn)在Kan等[10]另一研究中。Zhang等[11]發(fā)現(xiàn)，在大豆萌發(fā)期，100 mM NaCl處理257份栽培大豆7 d后，大豆的主根長、根鮮重、根干重、幼苗生物量以及下胚軸的長度均明顯低于對照，其中根鮮重和根干重受抑制最為明顯，比對照最高下降了95.7%和87.4%，并且二者在2年里的變異范圍都很大，說明其也可以作為耐鹽指標穩(wěn)定遺傳?？苜R等[12]發(fā)現(xiàn)，低濃度(10～20 mM ) NaCl對大豆相對發(fā)芽率、活力指數(shù)、下胚軸長、根長和側(cè)根數(shù)有促進作用，但隨著NaCl濃度的升高，大豆相對發(fā)芽率、活力指數(shù)、下胚軸長、根長和側(cè)根數(shù)會受到抑制。進一步研究發(fā)現(xiàn)在大豆芽期，高鹽環(huán)境下，超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)的活性明顯降低，丙二醛(MDA)含量顯著增加。作者認為，鹽脅迫引起的離子毒性會降低過氧化酶系統(tǒng)活性，致使活性氧大量累積，進而對細胞膜系統(tǒng)及細胞內(nèi)酶系統(tǒng)造成破壞，降低了大豆芽期的耐受性，最終影響大豆的發(fā)芽。而徐芬芬等[13]研究發(fā)現(xiàn)，高鹽會顯著降低吸水速率和營養(yǎng)元素的活化效率，抑制大豆種子的吸脹作用，進而降低淀粉酶活性和蛋白酶活性，這或許是高鹽脅迫下大豆發(fā)芽率下降的另一原因。

1.2 鹽脅迫對大豆苗期階段的影響

近年來，大豆耐鹽性研究主要集中在苗期階段。當用220 mM NaCl處理大豆幼苗后，其生長率只有對照的5%，當濃度提高到330 mM時，大豆幾乎停止生長，330 mM NaCl溶液處理大豆種子，其發(fā)芽率還可達到81%，這說明大豆苗期對鹽脅迫的敏感度要比大豆芽期更為明顯[14]。邵桂花等[15]指出，大豆在3葉1心期是鹽敏感時期，盛花期(R2期)和結(jié)莢期(R4期)對鹽脅迫的耐受能力上升，各器官生物量和總生物量均比正常條件培養(yǎng)下有所下降，但未達到顯著水平，植株整體呈現(xiàn)綠色，長勢較好。鹽脅迫下的植株與正常培養(yǎng)的植株相比較，株高降低，主莖節(jié)數(shù)和分枝數(shù)均減少，而耐鹽品種的變化小于鹽敏感品種。Li等[16]研究發(fā)現(xiàn)，用NaCl處理大豆幼苗1 h內(nèi)，葉片出現(xiàn)萎蔫下垂，并且在NaCl處理10 min內(nèi)氣孔導度下降到基線的50%以下。然而NaCl處理8 h后，葉片又得到恢復，表明大豆在8 h內(nèi)已經(jīng)在滲透調(diào)節(jié)機制的作用下重新啟動水分運輸途徑，恢復蒸騰作用[16]。在鹽處理數(shù)天后，植株體內(nèi)Na+和Cl-逐漸積累，損害正常代謝過程并降低光合效率而影響植株正常生長，在大豆葉片上還會出現(xiàn)焦灼的鹽害癥狀，一段時間后葉片萎蔫脫落，最終導致植株死亡。寧麗華等[17]研究發(fā)現(xiàn)，150 mM NaCl能顯著降低大豆幼苗的SPAD 值、凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率。然而進一步研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下，同鹽敏感大豆相比，耐鹽大豆葉片具有較低的Na+含量，較高的K+和P含量，光合速率也更強一些，這可能是耐鹽大豆品種比鹽敏感品種具有較強耐鹽特性的原因之一。羅云慶等[18]發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下大豆植株表現(xiàn)出葉片枯黃衰亡癥狀，莖節(jié)數(shù)減少，株高降低，生物量積累都顯著降低。隨后測定根、莖和葉中的Na+、K+和Cl-發(fā)現(xiàn)，耐鹽性強的大豆品種，其莖和葉片Cl-含量低于鹽敏感的品種，且 K+/Na+要高于鹽敏感的品種，可見維持相對較高K+含量對提高耐鹽性是大有裨益的。

1.3 鹽脅迫對大豆生殖生長階段及根瘤的影響

鹽脅迫會對大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)造成不利影響。常汝鎮(zhèn)等[19]研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下，大豆的分枝數(shù)和單株莢數(shù)減少，單株粒重和百粒重降低，從而造成減產(chǎn)現(xiàn)象。測產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，當鹽濃度達到14～15 ds·m-1時，平均產(chǎn)量會減產(chǎn)為正常生長下的47.5%，并且鹽敏感品種受到鹽害影響要顯著大于耐鹽品種；低濃度(14～15 ds·m-1)下，大豆蛋白質(zhì)的含量降低，脂肪含量下降，高濃度(18～20 ds·m-1)則出現(xiàn)相反的現(xiàn)象，而不飽和脂肪酸的含量受到的影響則相對較小。而在另一研究中，Ghassemi-Golezani等[20]發(fā)現(xiàn)，隨著鹽脅迫程度增加，大豆油分的積累速率幾乎不受影響，但蛋白積累速率降低，蛋白和油分積累時間減少，導致大豆籽粒蛋白和油分含量下降，蛋白百分比下降而油分百分比上升，最終影響了籽粒的品質(zhì)。作者認為，籽粒蛋白含量和百分比隨著鹽害程度增加而下降，可能是由鹽脅迫下大豆水分吸收減少，根系滲透勢降低引起的氮代謝紊亂或硝酸鹽吸收被抑制而引起的。雖然籽粒油分百分比上升，可能是由蛋白百分比下降以應對鹽脅迫造成的，但其籽粒的油分含量最終還是下降的。

根瘤是豆科植物獨有的特征。而鹽脅迫對根瘤的影響也是大豆耐鹽研究的重點。有研究報道鹽脅迫會影響大豆的結(jié)瘤，減少根瘤的數(shù)量和生物量，降低固氮效率[21]。造成這一現(xiàn)象的原因是固氮菌的有氧呼吸作用被鹽脅迫抑制，導致根瘤中的豆血紅蛋白含量降低，固氮所需的能源被耗竭。另外，鹽脅迫強烈地抑制結(jié)瘤因子活性，從而阻礙了共生過程的開始[22]。

綜上所述，鹽脅迫下，大豆從萌發(fā)期、營養(yǎng)生長、生殖生長階段及根瘤產(chǎn)生都會受到不同程度的不利影響，最終導致大豆減產(chǎn)和品質(zhì)下降。從生理的角度上看，高鹽造成滲透勢降低，水分吸收減少，營養(yǎng)元素吸收不平衡進而導致離子毒害及次級氧化脅迫等，是造成大豆生長發(fā)育遲緩受阻并減產(chǎn)，甚至死亡的主要原因。

2 大豆耐鹽相關(guān)性狀的分子遺傳研究

眾多研究工作表明，植物耐鹽是一個復雜數(shù)量性狀，受多基因控制[23-25]?；谶B鎖分析的QTL作圖(QTL mapping) 和基于連鎖不平衡(Linkage disequilibrium,LD)的關(guān)聯(lián)分析(Association analysis)，是目前解析復雜數(shù)量性狀位點(Quantitative trait loci,QTL)的兩個主要方法。目前，利用這兩種方法進行解析大豆耐鹽相關(guān)性狀的分子基礎(chǔ)已經(jīng)取得長足的進展。

2.1 大豆耐鹽性狀的QTL作圖

近年來，大量研究利用大豆種內(nèi)或種間重組自交系群體，通過連鎖分析對大豆不同生育期耐鹽相關(guān)性狀進行了QTL定位，重復檢測到一個穩(wěn)定遺傳的主效QTL定位在3號染色體上[26-32]。

2004年，Lee等[26]對大豆S-100(耐鹽)與Tokyo(鹽敏感)雜交后代分離群體F2:5分析和鑒定后發(fā)現(xiàn)，在大豆3號染色體上存在一個大豆苗期耐鹽相關(guān)主效QTL，且該QTL在大田實驗和溫室鑒定可解釋41%和60%的遺傳變異。系譜追蹤雜交后代發(fā)現(xiàn)，當分離后代的Sat_091和Satt237的基因型與親本S-100相同時，通常具有較高耐鹽性，當與親本Tokyo相同時，通常對鹽害敏感，這說明這兩個標記與大豆耐鹽性緊密相連，可以作為耐鹽分子標記用于育種。Hamwieh等[28]利用耐鹽野生大豆種JWS-156-1與鹽敏感栽培大豆Jackson(PI548657)雜交，獲得的225個F2后代分離群體，依據(jù)葉綠素含量(SPAD value)和鹽害癥狀分級兩個表型，進行QTL定位分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，定位在大豆3號染色體上的QTL占耐鹽總變異的68.7%，且該QTL和Lee等[26]定位到的相同。Hamwieh等[29]在兩個重組自交系(FT-Abyara×C01，津豆6號×0197)中，共同檢測到1個苗期耐鹽的位于3號染色體上的主效QTL，貢獻率分別為44.0%和47.1%。以上3篇研究報道中定位的耐鹽QTL是一致的。最終，4篇研究報道[30-33]先后通過獨立研究試驗證明該QTL的耐鹽性來自基因GmCHX1(Glysoja01g005509/Glyma03g32900)/GmSALT3/GmNcl。Qi等[33]重測序發(fā)現(xiàn)，與耐鹽野生豆親本W(wǎng)08相比，鹽敏感型親本C05的該基因在第三個外顯子上有Ty1/copia型轉(zhuǎn)座子插入，這導致GmCHX1的翻譯提前終止，影響該基因功能的正常發(fā)揮。該基因內(nèi)，轉(zhuǎn)座子插入的現(xiàn)象在鹽敏感的Wiliams82、C27、野生豆W06、W07、W08和W09中都有發(fā)生。在大豆毛狀根和煙草BY-2細胞過表達GmCHX1，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下，無論是轉(zhuǎn)基因大豆毛狀根的鮮重還是轉(zhuǎn)基因煙草BY-2細胞的存活率都要高于對照的。而Guan等[30]則利用擬南芥原生質(zhì)體證明GmSALT3定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，編碼鈉/質(zhì)子轉(zhuǎn)運蛋白，在耐鹽型親本鐵豐-8號中大量表達，在鹽敏感型親本中幾乎不表達，同時在根中的表達量要遠遠高于地上部的表達量。

除了3號染色體以外，通過連鎖分析發(fā)現(xiàn)的其他染色上的耐鹽相關(guān)的QTL也多有報道。2008年，Chen等[27]利用來自Kefeng-1×Nannong1138-2的由184個F7∶11家系組成的重組自交系群體進行大豆苗期耐鹽QTL定位，共定位到7個QTL分布在6個染色體上。除了在大豆3號染色體上檢測到與Lee等[26]定位到的相同耐鹽QTL以外，18號染色體上也定位到一個新的可能QTL，該QTL在2年中，不論是溫室環(huán)境還是田間環(huán)境都重復定位到，位于SSR標記Sat_164和Sat_358之間，變異解釋率分別為10.8%和17.9%。而在另一研究中，姜靜涵[34]利用Peking×NY36-87(耐鹽品種)得到的F2∶3分離群體共220個家系，研究發(fā)現(xiàn)后代分離群體的耐鹽∶分離∶鹽敏感數(shù)符合1∶2∶1的遺傳分離比例，且發(fā)現(xiàn)耐鹽相關(guān)QTL在18號染色體上，大小約240Kb。這說明野生豆NY36-87的耐鹽性是由18號染色體上的單個基因控制，且該基因落在SSR標記18-7和18-8之間。Kan等[10]利用由184份F7:11組成的重組自交系，定位大豆芽期耐鹽相關(guān)QTLs 11個，其中兩個位于18號染色體上，同時在8號染色體上也定位到了一個耐鹽顯著相關(guān)的QTL，其緊密連鎖標記Sat_162和Kan等[9]獲得候選基因Glyma08g12400.1的距離為792 811 bp。以上報道中說明這些染色體上可能存在耐鹽相關(guān)基因。而在2017年，Tuyen等[35]將耐鹽栽培豆 Fiskeby III(PI 438471)與栽培大豆Williams 82(PI 518671，中度敏感)雜交獲得的132個F2后代用于苗期耐鹽相關(guān)研究，在3號染色體定位到已知主效QTL外，在13號染色體上也定位到了一個可能的耐鹽相關(guān)QTL。

連鎖分作圖大多是初定位結(jié)果，對數(shù)量性狀定位的精確性有限。而且構(gòu)建作圖為獲得足夠數(shù)量的群體，需要雜交、自交多代，耗時較長。由于構(gòu)建QTL定位群體的過程是在不同組合的不同遺傳背景下發(fā)生多樣化的重組過程，因此，QTL定位具有雜交組合特異性，如果遺傳背景和世代的發(fā)生改變，定位到的QTL也可能隨之改變。

2.2 大豆耐鹽性狀的關(guān)聯(lián)分析

全基因組關(guān)聯(lián)分析(Genome-wide association study,GWAS)是由Risch等[36]在1996年首先提出，可以在全基因水平上對復雜性狀的遺傳變異進行關(guān)聯(lián)分析[37]。與基于父母本變異的連鎖分析相比，利用自然群體的全基因組關(guān)聯(lián)分析有著更大程度的自然變異和遺傳多樣性，有利于精細定位和基因的發(fā)掘[38-39]。

自從Hansen 等[40]首次將GWAS運用到海甜菜上后，GWAS在擬南芥、水稻和玉米等模式植物中非生物脅迫耐受基因定位研究已有眾多報道[41-43]，而關(guān)于大豆耐鹽全基因組關(guān)聯(lián)分析報道相對較少。2014年，Zhang等[12]使用135個SSR標記，對257份栽培豆芽期的耐鹽與耐堿性進行上位性關(guān)聯(lián)分析，最終在2年環(huán)境中，共檢測到83個與環(huán)境互作的耐鹽(NaCl)相關(guān)QTL和86個與環(huán)境互作的耐堿(Na2CO3)相關(guān)QTL，這些標記在20個連鎖群上都有分布，而且在這些QTL附近發(fā)現(xiàn)了耐鹽相關(guān)基因，該研究結(jié)果為大豆耐鹽堿相關(guān)基因的精細定位、克隆和分子育種提供了有價值的基礎(chǔ)參考。2015年，Kan等[9]使用1 142個SNP標記，對191份栽培豆芽期的耐鹽性進行全基因組關(guān)聯(lián)分析，檢測到8個與耐鹽指標顯著關(guān)聯(lián)SNP標記和13個可能的SNP標記，分別位于2、3、6、8、9、12、13、14、17和18號染色體上，利用大豆基因組信息，在擬南芥基因數(shù)據(jù)庫中同源比對后獲得9個可能候選基因，實時熒光定量PCR表明Glyma08g12400.1、Glyma08g09730.1、Glyma18g47140.1、Glyma09g00460.1和Glyma09g00490.3這5個候選基因在芽期響應鹽脅迫。另外，Kan等[10]利用205個SSR標記和196份自然群體，進行大豆芽期耐鹽性狀的關(guān)聯(lián)分析，檢測到22個耐鹽相關(guān)的SSRs，其中Satt201、BE475343、CSSR306、Satt664和Satt567與芽期2個耐鹽指標顯著相關(guān)，而Satt156和Satt636這2個SSR標記與3個芽期耐鹽指標顯著相關(guān)[10]。2017年，Zeng等[44]使用33 009個SNP標記，對283份栽培豆進行苗期耐鹽全基因組關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果表明，兩個耐鹽指標，葉片氯離子含量和SPAD值都能夠定位到的顯著相關(guān)SNP共45個，它們分布在2、3、7、8、10、13、14、16和20號染色體上，其中有31個SNP定位在3號染色上，且與已報道的Glyma03g32900十分接近，這些SNP的變異解釋率可能來自該基因。

近年來，得益于基因組測序成本的不斷下降，各種表型統(tǒng)計方法的不斷完善，GWAS已應用于植物復雜性狀的研究，相信大豆耐鹽相關(guān)研究工作也必定會因此方法的應用而快速發(fā)展。另外，以上連鎖和關(guān)聯(lián)作圖研究報道結(jié)果表明，芽期和苗期耐鹽相關(guān)性狀的基因定位均檢測到多個耐鹽相關(guān)的位點，這也說明了大豆耐鹽性狀是復雜的數(shù)量性狀，受多個耐鹽基因控制。

2.3 大豆耐鹽相關(guān)基因及其耐鹽機制

大豆全基因組測序完成后，大豆耐鹽相關(guān)基因功能研究工作進程加速，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組水平和蛋白組水平，篩選響應鹽脅迫的基因，再與其他植物中已知耐鹽基因同源比對，再通過現(xiàn)代生物分子技術(shù)驗證其功能已成為一種有效的策略[23]。植物耐鹽是一個復雜的過程，在植物耐鹽機制中研究較多的包括離子吸收轉(zhuǎn)運與穩(wěn)態(tài)、滲透調(diào)節(jié)作用、活性氧清除系統(tǒng)、鹽脅迫信號傳導途徑及轉(zhuǎn)錄因子參與調(diào)控等方向。在鹽脅迫中，植物體內(nèi)過量積累的Na+和Cl-是造成離子毒害的主要原因，因此，本部分主要介紹Na+和Cl-的轉(zhuǎn)運機制及其耐鹽基因。

2.3.1 參與Na+轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的基因。一般來說，Na+的過量累積會對植物造成離子毒害，維持體內(nèi)較低Na+含量成為植物存活下來的關(guān)鍵。在高等植物中，3種主要的Na+轉(zhuǎn)運方式已被研究的較為透徹：(1)將Na+從根部排出到根際；(2)將Na+螯合到液泡；(3)卸載木質(zhì)部中Na+。而在大豆中，參與到這3個轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的基因也有所報道。

鹽超敏感信號途徑(Salt overly sensitive signaling pathway,SOS)在擬南芥中被首次報道以后，眾多研究證明SOS家族對于植物的耐鹽性是必不可少的[45-48]。在大豆中，Nie等[49]在野生型和atsos1-1突變體擬南芥中異源表達GmSOS1，發(fā)現(xiàn)GmSOS1能夠補償atsos1-1突變體擬南芥的耐鹽性，鹽脅迫條件下的種子萌發(fā)率顯著高于atsos1-1突變體的。而在2017年，Zhao等[50]發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下，過表達GmSOS1的擬南芥轉(zhuǎn)基因后代與野生型相比，葉片電解質(zhì)滲漏較低，H2O2、O2-和丙二醛積累較少。結(jié)果說明，在擬南芥中過表達GmSOS1后，擬南芥對鹽脅迫的耐受性相比野生型得到提高，間接證明GmSOS1與大豆耐鹽性相關(guān)。

鹽脅迫下，位于擬南芥液泡膜上的Na+/H+逆轉(zhuǎn)運蛋白(ArabidopsisthalianaNA+/H+EXCHANGER1,AtNHX1)能夠?qū)a+螯合到液泡中，從而維持胞液低Na+濃度狀態(tài)，最終提高擬南芥的耐鹽性[51]。而在大豆中，Li等人[16]從大豆cDNA克隆了Na+/H+逆轉(zhuǎn)運蛋白GmNHX1，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下，過表達GmNHX1，煙草BY-2細胞的線粒體完整性和細胞活力相比野生型細胞的會顯著提高。進一步試驗證明，轉(zhuǎn)GmNHX1的BY-2細胞液泡中Na+濃度高于對照，說明鹽脅迫下GmNHX1能夠?qū)⒍嘤嗟腘a+螯合到液泡中，作者同時發(fā)現(xiàn)定位在液泡膜上的GmNHX1會被氯化鈉、氯化鉀、硝酸鈉、硝酸鉀、氯化鋰、脫落酸(ABA)、聚乙二醇(PEG)和干旱等非生物脅迫誘導表達。此外，蓮花中過表達GmNHX1在鹽脅迫下，與野生型相比，Na+和K+含量降低，K+/Na+比值增加，鹽耐受性提高[52]。周國安等[53]報道了另一個大豆Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因GmNHX2，與野生型植株相比,過表達GmNHX2的擬南芥植株在萌發(fā)和幼苗期的NaCl耐受性得到提高。高鹽環(huán)境下，Na+/H+逆轉(zhuǎn)運蛋白可以將多余的Na+螯合到液泡中，降低胞液中Na+濃度，進而減輕Na+大量累積而引起的離子毒害，最終增強大豆耐鹽性。

與其他組織相比，植物葉片更易受到Na+毒害的影響，因此，為了盡可能降低葉片中Na+含量，在Na+從根運輸?shù)降厣喜康倪^程中，將木質(zhì)部中的Na+卸載下來則成為有效耐鹽機制。這種耐鹽機制在擬南芥、水稻和小麥中都有報道，高親和K+轉(zhuǎn)運蛋白(high-affinity K+transporter,HKT)家族參與這一轉(zhuǎn)運過程[54-56]。2011年、2014 年，Chen等[57-58]接連研究了大豆高親和K+轉(zhuǎn)運蛋白基因GmHKT1和GmHKT1;4，驗證轉(zhuǎn)GmHKT1;4煙草的耐鹽性均得到提高，并猜測基因GmHKT1;4參與了Na+和K+的穩(wěn)態(tài)。HKT家族功能在擬南芥和水稻的研究較為透徹，而在大豆中有關(guān)該家族的耐鹽機理和機制報道相對較少，因此還需要更深入的研究。

上述報道表明，大豆的Na+轉(zhuǎn)運系統(tǒng)和其它高等植物所擁有的類似，然而，這些Na+轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的具體機理還需要進一步的研究，同時，可能存在其它Na+轉(zhuǎn)運途徑還有待發(fā)掘。

2.3.2 參與Cl-轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的基因。鹽脅迫下，植物的Na+穩(wěn)態(tài)機制已被廣泛研究。Cl-是植物生長必需的微量營養(yǎng)素并且參與穩(wěn)定膜電位和調(diào)節(jié)細胞pH過程，當其大量積累時，會對植物產(chǎn)生離子毒害，影響植物的正常生長[59]。在大豆中，有研究報道稱定位在液泡膜上的GmCLC1，其轉(zhuǎn)運Cl-依賴于胞質(zhì)pH，而在擬南芥和大豆毛狀根中過表達GmCLC1后發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下，地上部Cl-的濃度要顯著低于對照[60-61]，這說明鹽脅迫下，該基因能夠?qū)⒍嘤嗟腃l-排出體外。而Tuyen等[31]研究認為GmNcl可以通過參與調(diào)控Na+和K+的累積來調(diào)控大豆的耐鹽性，同時還發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下，GmNcl能夠降低Cl-總含量，因此作者猜測GmNcl是一個Na+、K+、Cl-共轉(zhuǎn)運蛋白。Cl-的轉(zhuǎn)運和解毒機制研究不像Na+轉(zhuǎn)運機制那么透徹，在大豆中的研究相比其它作物的更少，因此，鹽脅迫下，大豆如何轉(zhuǎn)運Cl-和維持Cl-穩(wěn)態(tài)成為需要解決的問題，許多研究工作還有待展開。

3 問題與展望

大豆耐鹽性是多基因控制的復雜數(shù)量性狀，目前大豆響應鹽脅迫和耐鹽機制等方面已經(jīng)取得顯著進展。借助于高密度分子圖譜，連鎖分析及GWAS 已成為定位大豆耐鹽QTL、獲得耐鹽基因的有效手段。連鎖分析能夠有效定位到關(guān)鍵基因，然而其耗時較長，定位分辨率低，且群體后代遺傳多樣性有限，這大大限制了分子標記輔助育種的效率。而自然種質(zhì)群體在長期進化中積累大量重組和突變信息，有著較高的變異度和豐富的遺傳多樣性，GWAS能夠?qū)崿F(xiàn)QTL的精細定位，直接定位到基因本身也成為可能[38,62]，然而群體結(jié)構(gòu)[63-64]和連鎖衰減距離(LD)[39]則會影響基因定位結(jié)果。借助迅猛發(fā)展的高通量測序技術(shù)，綜合利用這兩種方法將有利于高效、精確地發(fā)現(xiàn)大豆耐鹽連鎖標記及定位大豆耐鹽基因，并有望直接運用到大豆耐鹽分子育種中，最終提高栽培大豆耐鹽性。另外，目前大豆耐鹽研究主要集中在苗期階段，據(jù)報道大豆不同生育階段的耐鹽機制不同[6]，在實際生產(chǎn)上大豆芽期耐鹽性是直接決定鹽土上能否保證全苗和壯苗以及提高產(chǎn)量的關(guān)鍵，因此大豆芽期耐鹽可能成為今后大豆耐鹽育種研究的一個重要方面。另一方面，得益于大豆基因組測序的完成和其它高等植物耐鹽機制的研究，許多大豆耐鹽相關(guān)候選基因被克隆并鑒定，然而局限于大豆轉(zhuǎn)基因技術(shù)的不完善，大部分基因的功能尚未在大豆中得以驗證，限制了其應用。進一步完善大豆轉(zhuǎn)基因技術(shù)，不僅有助于驗證大豆耐鹽基因的功能，揭示大豆耐鹽的分子機制，還有助于直接利用大豆耐鹽基因資源，創(chuàng)建耐鹽性優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因大豆新品種。此外，許多植物如紅樹、堿蓬及圣柳等具有較強的耐鹽性，在長期與鹽脅迫的抗爭過程中，必然進化出一套完善的耐鹽機制和相對應的耐鹽基因，我們可以用分子生物學的方法研究其耐鹽機制，并應用到大豆耐鹽育種進程中來。