在整个世界正面对着粮食危机的时候，土地的盐化成为了威胁粮食产量的重要原因之一。到目前为止，全球有20%左右的农耕土地盐度过高，造成了严重的减产。不过，这一问题也并非没有希望解决。2012年3月11日，澳大利亚阿德莱德大学格里汉姆（Matthew Gilliham）领导的团队在《自然—生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上发表论文，宣布培育出一种抗盐小麦新品种，可以让盐地上的粮食产量提高最多25%。（1）

人类种植的绝大多数作物都不耐盐。其中，欧美国家常见的硬麦（durum wheat）对土壤中的盐浓度尤其敏感。在盐地中，很多作物还没有发育成熟就已经死亡，即使可以收获，产量也会降低不少。

为什么这些作物不适合在盐地上生长呢？主要有两个原因。首先，在盐地里，植物更难吸收水分，生长速度也就更慢。此外，进入植物蒸腾系统的盐离子还会损害叶片细胞。钠离子可以在细胞质和细胞壁中积累起来，抑制酶活性，让细胞脱水，并最终导致叶片细胞死亡。（2）

不过，也有一些植物天生就拥有了抗盐的能力。2006年，澳大利亚和英国的科学家发现，在一个相当古老的二倍体小麦品种一粒小麦（ Triticum monococcum ）中，有两个基因位点可以表达让植物抗盐性提高的蛋白质分子。一粒小麦是现代小麦的祖先，也是人类最早开始种植的小麦品种。著名的木乃伊冰人奥茨的肠道中就发现了加工过的一粒小麦。不过，一粒小麦早已经排除在现代人的菜谱之外，而它携带的抗盐基因也在漫长的人工育种过程中消失了。格里汉姆和他的同事们首先鉴定出了一粒小麦关键的抗盐基因TmHKT1;5-A。格里汉姆让TmHKT1;5-A分别在酵母菌细胞和非洲爪蟾的卵子中表达，发现这个基因编码的是一个钠离子通道，它的作用是把细胞内的钠离子排出去。

进一步的研究表明，在小麦中，TmHKT1;5-A主要在根部的木质部细胞中发挥作用。根部吸收的水分必须通过木质部才能到达叶片，而如果木质部细胞都被装上了这种“排盐器”，那么从根部吸收的水分就会在运输过程中损失相当多的钠离子。这样，导管中的水分在到达叶片之前，盐浓度就会被降到一个安全的程度。这也就成为了一粒小麦可以抗盐的秘诀。

格里汉姆和他的同事们通过杂交的方法，让人工种植的硬麦也获得了一粒小麦的抗盐基因TmHKT1;5-A。如果在盐地上生长的话，这种新培育出的抗盐小麦的叶片盐分确实要比普通硬麦要低。虽然研究人员采用了很多分子育种技术，但是这种杂交抗盐小麦不能算是转基因作物，所以在未来的上市、种植和销售过程中，新品种杂交小麦不会受到一些政策上的限制。

和之前的研究相比，格里汉姆的结果要更漂亮一些。因为他的研究不仅在实验室里获得了成功，在实际的耕地中也取得了良好的结果。在澳大利亚各地进行的田间试验表明，这种新的抗盐小麦确实可能提高产量，不仅可以在盐地里把粮食产量提升最高25%，在普通耕地上也不会降低产量。

在这项研究中，格里汉姆和他的同事们用欧美常见的四倍体硬麦作为材料，培育出的新品种杂交小麦也是四倍体小麦。不过，在发展中国家，人们种的大多是六倍体普通小麦。因此，如果在六倍体普通小麦上也能引入抗盐基因，将会更好地帮助发展中国家提升粮食产量，也就能更有效地缓解全球饥饿问题。在接受果壳网采访时，格里汉姆表示，他们现在已经通过杂交育种技术，成功地把抗盐基因转入到了六倍体小麦中。这种携带新基因的六倍体杂交小麦品种的叶片也可以被很好地保护，不会被高盐分的土壤所伤，从而让整个植株具备了抗盐的能力。不过，格里汉姆及同事的田间试验仍在进行中，以检验这种新的抗盐六倍体杂交小麦是否真的可以提高产量。

有一些人会担忧新培育出的抗盐杂交小麦会进一步加剧土地盐化的程度。格里汉姆为此对果壳网表示，新培育出的抗盐杂交小麦并不比其它的作物品种更能恶化土壤质量。在自然条件下，土壤盐化的主要原因仍然是雨水的淋溶作用。

这项研究不仅培育出了新的作物品种，还再一次说明那些人类作物的野生近亲很可能是一座基因的宝库。在漫长的育种过程中，人类的作物丢失了很多基因，对环境压力的抗性也越来越差。而试着从这些作物的野生对应种里找回那些失去的优秀基因，不失为一种可行的育种办法。

作者:	拟南芥

审稿:	飘飘37