近日，我院李存东教授团队在国际学术期刊Plant, Cell & Environment （中科院一区，IF=6）在线发表了题为“Abscisic Acid and Ethylene Antagonistically Regulate Root Endodermal Suberization to Mitigate Nonuniform Salt Stress in Cotton”的研究论文。

棉花是典型的耐盐碱作物，发展盐碱地植棉是盐碱地开发利用的重要途径之一。然而棉花幼苗阶段（1-4叶期）耐盐性较差，揭示棉花苗期耐盐新机制、挖掘耐盐新基因则是实现盐碱地植棉的基础。盐碱地盐分的空间分布具有异质性，研究表明棉花对盐异质环境具有更好的适应性，因此深入解析棉花幼苗适应盐分异质环境的机理，将对盐碱地植棉管理及耐盐品种的选育提供新的思路和策略。

图1. 基于萌芽纸的植物分根体系

为了探究棉花幼苗对盐分异质环境的适应机制，该团队创建了一套新的基于萌芽纸的截主根分根方法（专利号：ZL202111006280.3），可以在幼苗的1-2叶期完成分根及不均一胁迫处理（图1），为本研究的顺利开展奠定了基础。

图2. 不均一盐胁迫对软木脂沉积和凯氏带形成的影响

本研究发现，由软木脂（Suberin）和凯氏带（Casparian strip）组成的根内皮层屏障（Root endodermal barriers）对维持水和离子平衡，适应盐异质环境具有重要作用（图2）。在非均匀盐胁迫下，高盐侧根系（0/200-200）通过促进软木脂和凯氏带的积累和形成，限制水和Na⁺的吸收；而无盐侧根系（0/200 - 0）则通过减弱内皮层屏障，以增强吸水和Na⁺外排能力。

图3. ABA和乙烯拮抗调控根内皮层屏障重塑适应盐异质环境的机制

此外，该团队还证实ABA和乙烯拮抗参与了对不均一盐胁迫的响应。在不均一盐胁迫下，高盐侧根系中ABA水平升高，ACC（乙烯前体）水平下调；而无盐侧根系中ABA和ACC的水平均提高。进一步研究表明，ABA和乙烯通过拮抗调控根内皮层屏障的重塑，来调节棉花对盐异质环境的适应性（图3）。

河北农业大学农学院硕士研究生陈宜新、王聪和实验实训中心田士军实验师为论文共同第一作者，李存东教授和张科副教授为通讯作者。河北农业大学农学院刘连涛，张永江，孙红春和生命科学学院白志英等老师也参与了研究工作。该研究得到了河北省自然科学基金项目（C2023204302, C2022204036）和华北作物改良与调控国家重点实验室自主项目（NCCIR2023ZZ-7）的资助。