砧木评价与改良岗位
韩斌 孙艳 尹勇刚 李敏敏 刘长江 贾楠 韩树立 王新宇
摘要：土壤盐渍化作为制约葡萄栽培体系可持续发展及酿酒品质改良的主要环境胁迫因子，其作用机制亟待深入解析。全球气候变暖加剧了盐胁迫的频发态势，显著抑制葡萄植株的生长发育进程。分子生物学证据表明，盐胁迫会引发包括生理代谢和表观遗传调控网络的级联反应，具体表现为活性氧(ROS)的过量累积和膜系统完整性破坏。植物耐盐性本质上是多基因协同作用的复杂表型特征，涉及抗氧化防御系统的动态平衡和耐盐相关基因的时空特异性表达。耐盐砧木通过调控离子转运蛋白的表达谱，有效阻隔钠离子向地上部的转运。现阶段研究需要整合多组学分析和表型组学技术，结合基因编辑和分子标记辅助育种策略，系统解析葡萄耐盐分子模块的调控网络。本研究系统综述了葡萄耐盐生理机制与分子调控研究进展，重点解析了盐信号感知-转导-响应的级联调控网络，以期为葡萄耐盐种质创制提供理论依据和技术路径。
关键词：非生物胁迫，葡萄，砧木，盐度，耐盐性
引言
在高温半干旱区实施葡萄栽培与酿酒工艺，需综合调控多重生理生态因子：需实现可溶性糖、有机酸及次生代谢产物的协同积累，保障果实发育过程中pH值的稳态维持，同时需建立光辐射过量的防护机制。此外，应提升植株的水分利用效率，并降低根际环境中Na+和Cl-等离子毒害效应。值得关注的是，全球多个生态类似产区已通过技术创新实现葡萄酒品质的突破性提升。栽培实践中，高盐度灌溉水、蒸散作用引发的盐分富集效应，以及淋溶效率低下等要素，共同导致土壤盐渍化程度加剧。该现象在极端气候事件频发区域表现尤为显著，且模型预测显示未来部分产区盐胁迫风险将持续攀升（Tate, 2001; Hannah et al., 2013）。
作为酿酒工业的核心原料种，欧亚种葡萄（Vitis vinifera L.）在盐渍化生境中易发生离子选择性吸收障碍，导致产量波动及果实代谢网络重构（Prior et al., 1992; Walker et al., 2002, 2004; Stevens et al., 1999），进而影响酒体风味剖面特征。当土壤电导率突破品种耐受阈值（AWRI, 2016）或达到致死临界值（Hannah et al., 2013; Walker et al., 2014），将严重制约产区的经济生态可持续性（Walker et al., 2019）。针对盐渍化治理，现代葡萄栽培学已形成集成解决方案：通过脉冲式灌溉强化淋溶效应、应用生物可降解覆盖材料改良微域环境、构建智能化排水系统等栽培管理策略（Stevens et al., 2011a），可有效调控根际盐分动态。在遗传改良领域，利用美洲葡萄属砧木可系统提升植株逆境抗性（Ollat et al., 2016）。特定砧木基因型（如1103 Paulsen、Ramsey、140 Ruggeri）通过调控离子转运蛋白表达（Downton, 1977; Walker et al., 2010; Walker & Blackmore, 2012），在维持光合效能的同时，显著优化酿酒原料的离子组学特征。不同砧木种质在耐盐机制和表型可塑性方面存在显著差异，为差异化生态区栽培提供关键遗传资源。
葡萄耐盐碱胁迫分子响应机制的系统性解析仍不明晰。现有研究多聚焦于生理学层面，阐释盐分胁迫对不同葡萄种质资源产生的表型差异及生理响应特征，然而其分子调控网络及关键基因功能验证仍缺乏深入研究。分子生物学与组学研究虽已初步揭示葡萄基因功能特性，但主要依赖V. vinifera或拟南芥等同源基因的推定分析，尚未在葡萄属特异性遗传背景下对耐盐相关基因进行异源表达验证。受限于试验体系差异，现有结论的普适性尚待商榷（David et al., 2019）。随着高通量测序技术的革新与基因组学研究成本的指数级下降（人类全基因组测序成本已从2007年的1×106美元降至2023年的<1×102美元），当前已具备将非模式植物纳入系统生物学研究范畴的技术条件。通过整合多组学技术开展功能基因组研究，结合CRISPR/Cas9等基因编辑技术进行候选基因功能验证，有望突破传统研究方法的局限性。这种研究范式不仅能深化对葡萄盐胁迫应答分子机制的理解，更可通过分子标记辅助选择技术优化葡萄园盐碱地管理策略，为构建精准化栽培体系提供理论支撑，同时显著提升耐盐砧木及新品种的选育效率。
本综述系统梳理了葡萄属植物盐胁迫生理病理机制的最新研究进展，重点评述了基于分子遗传学改良葡萄耐盐性的策略与技术路径。通过整合领域内关键研究成果，本文阐明了葡萄盐分感知、信号转导及适应性调控的分子基础，并提出了未来研究应着重突破的四个维度：①构建葡萄属全基因组水平的多组学数据库；②开发基于单细胞测序技术的盐胁迫响应细胞图谱；③建立葡萄基因功能验证的标准化异源表达系统；④完善分子设计育种与常规育种技术的协同创新体系。这些研究方向的推进将对保障葡萄产业可持续发展具有重要战略意义。
一、葡萄栽培中的盐胁迫危害
土壤盐碱化作为土地退化的主要致因之一，对农业生产产生显著影响，造成作物减产及治理成本攀升（Qadir et al., 2014）。统计数据显示，全球受盐碱化影响的土壤面积已逾9.3亿公顷（Gregory et al., 2018）。国际主要葡萄产区的研究报告表明，盐害对葡萄栽培的影响呈现加剧趋势，尤见于澳大利亚、希腊、意大利、印度、伊朗、西班牙、土耳其及美国等典型种植区域（Lider et al., 1993; Fisarakis et al., 2001; García-Ruiz, 2010; Upadhyay et al., 2013; Baneh et al., 2014; Yagmur et al., 2014）。以澳大利亚为例，2005年土壤盐碱改良投入达5830万澳元，占平均生产利润的13%（Hajkowicz & Young, 2005）。
尽管葡萄传统归类为旱作作物（Cifre et al., 2005），但在干旱气候条件下，灌溉管理对维持产量及果实品质具有决定性作用（Chaves et al., 2010）。值得注意的是，当采用劣质灌溉水（如高矿化度地下水）或遭遇盐分淋溶不足（典型表现为干旱期低灌溉率）时，根区盐分浓度将显著升高（Rengasamy, 2006）。气候变化通过增强蒸发蒸腾作用加速土壤次生盐渍化进程（Várallyay, 1994），尤其对葡萄园根际微环境产生深远影响（Phogat et al., 2018, 2020）。德克萨斯大学预测模型显示，至2050年地中海气候区葡萄种植用地可能缩减25%-73%，主要归因于土地荒漠化、盐碱化及伴生的水资源短缺问题（Hannah et al., 2013; Singh, 2009）。系统进化研究表明，北美原生的葡萄属植物经过数百万年适应性进化（Wen et al., 2018），相较于其他地域种质展现出更强的耐盐特性。典型例证包括：赤霞珠（Cabernet Sauvignon）在不同盐浓度梯度下表现出生长适应性，5BB砧木在高盐胁迫环境中显示出显著抗性（Morano & Walker, 1995）。鉴于气候变暖引发的土壤盐分累积与干旱等复合胁迫，现有栽培品种及砧穗组合的生产稳定性面临严峻挑战。因此，深化葡萄耐盐机理研究对盐渍化地区葡萄与葡萄酒产业的可持续发展具有重要战略意义。
高盐环境对葡萄栽培及酿酒工艺的多维度负面影响已获实证：首先，土壤中高浓度交换性Na+会破坏团聚体结构，降低水力传导度（Fitzpatrick et al., 1994），直接损害根系发育。其次，盐分通过离子毒害及渗透胁迫抑制葡萄各器官的生长发育，导致营养生长受限、果实发育受阻及产量下降（Walker et al., 2002; Munns & Tester, 2008; Stevens et al., 2011b; Baby et al., 2016）。值得注意的是，盐胁迫虽显著提升葡萄果实Cl-与Na+积累量，但果汁可溶性固形物含量及可滴定酸度（TA）未见显著变化（Walker et al., 2004, 2007）。酿酒微生物学研究表明，NaCl浓度增加会抑制酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）及酒类酒球菌（Oenococcus oeni）活性，导致酒精发酵及苹果酸-乳酸发酵进程延缓甚至终止（Donkin et al., 2010）。感官分析证实，NaCl不仅诱发不良的皂味、咸味感知及果香衰减（De Loryn et al., 2014），还显著提升乙酸、乙醛等挥发性酸类物质的微生物合成量（Donkin et al., 2010），同时增强酸味、苦味感知强度（Ribéreau-Gayon et al., 2006）并呈现氧化性感官特征（Coetzee et al., 2016），最终导致葡萄酒品质劣变。
二、盐分对葡萄生理及分子机制的影响
盐分胁迫对植物及其细胞的影响机制具有多重性，主要表现为渗透胁迫、离子毒性及氧化损伤三位一体的作用模式。植物对盐胁迫的生理生化响应既包含直接损伤效应，也涉及适应性调节过程（Munns et al., 2020）。值得注意的是，基于表型特征或分子标记的观测结果，往往难以准确区分盐分胁迫诱发的适应性生理反应与损伤效应。这种复杂性源于三种胁迫要素的动态交互作用：在自然田间条件下，渗透胁迫、离子毒性和氧化损伤不仅随时间呈现渐进式增强趋势，还与季节性盐分积累过程形成协同效应，最终导致多维度胁迫的叠加显现。通过建立作物产量与土壤电导率（EC）的定量关系模型，Maas和Hoffman将欧洲葡萄（Vitis vinifera L.）归类为中度盐敏感物种，其产量显著下降的EC阈值为2.0 dS/m（Walker et al., 2002；Baby et al., 2016）——该阈值显著低于多数农作物的耐受水平（Munns & Tester, 2008）。值得注意的是，这些负面效应具有显著的时序累积特征，最终可能导致植株死亡（Walker et al., 2014）。与之形成对比的是，葡萄植株对干旱胁迫展现出相对较强的耐受性（Charrier et al., 2018）。
渗透胁迫的生物学本质在于植物通过主动积累无机/有机渗透调节物质来维持细胞膨压的动态平衡（Munns & Gilliham, 2015；Munns et al., 2020）。水分子作为葡萄组织的主要组成成分，其含量在生理稳态条件下约占木质部与根系总质量的70%，而在叶片、花器官及果实等分生活跃组织中更高达90%（Goffinet, 2000）。当土壤渗透势的异常升高引发细胞脱水时，将导致葡萄植株出现生长抑制、生物量降低及细胞程序性死亡等典型胁迫症状（Shani & Ben-Gal, 2005）。特别需要指出的是，干旱条件通过提高土壤溶液离子强度，进一步加剧了渗透胁迫的强度。从气孔调控机制来看，渗透胁迫初期即引发气孔关闭的典型响应，这种适应性策略虽能有效减少蒸腾失水，但会导致CO2向叶肉细胞的扩散受阻，进而引起光合活性下降及光呼吸增强的双重负面效应（Walker et al., 1981）。光呼吸代谢的增强将显著提升活性氧（ROS）的生成水平（Osmond et al., 1997），具体包括超氧阴离子（O2-）、过氧化物（O22-）、过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（-OH）及羟基离子（OH-）等具有强氧化活性的分子物质。这些ROS可通过氧化修饰作用破坏细胞壁多糖结构及核酸分子完整性，从而加速组织衰老进程（Schopfer & Liszkay, 2006；Gill & Tuteja, 2010）。值得注意的是，近年研究揭示ROS在盐胁迫响应中具有双重功能：低浓度时作为信号分子激活耐盐性相关通路，而高浓度则导致氧化损伤（van Zelm et al., 2020）。尽管已在模式植物中发现H2O2特异性传感器及其调控网络（Jiang et al., 2019；Wu et al., 2020a），但葡萄中相关分子机制仍有待系统解析。
气孔调节机制的种质特异性差异在葡萄耐盐性中具有重要调控作用。以Merlot/SO4嫁接组合为例，砧木基因型通过调控气孔密度及导度参数显著影响植株的脱水速率（Hochberg et al., 2017）。Downton et al. (1990)针对自根苗苏丹纳葡萄的研究表明，盐处理（NaCl）通过提高叶片Cl-浓度，导致气孔导度与光合速率的显著下降。值得注意的是，当胁迫强度从90 mmol/L NaCl恢复至常态后，植株展现出完全的可逆性恢复——表现为气孔导度、净光合速率及叶片Cl-浓度的同步恢复，即使胁迫期间Cl-浓度曾达到200 mmol/L也未造成永久性光合损伤（Walker et al., 1981）。这一发现为盐胁迫的生理调控提供了重要启示。然而，生殖发育阶段对盐胁迫表现出的高度敏感性仍需关注，具体表现为果实产量下降、品质劣变及盐分离子超量积累等不可逆损伤（Baby et al., 2016）。
离子毒性的核心特征表现为细胞内离子稳态失衡引发的代谢紊乱状态。目前学术界对其致病机制仍存在诸多争议，主要体现在以下方面：如何区分离子特异性损伤与渗透/氧化胁迫的协同效应；外质体离子浓度骤增是否加剧渗透胁迫强度；高浓度ROS积累与膜系统损伤的因果关系；酶活性受抑制的离子特异性机制；以及离子区隔化过程能量代谢失衡假说（Munns et al., 2020）。在葡萄盐胁迫研究中，高浓度NaCl处理可显著降低叶绿素荧光参数（Fv/Fm），暗示光系统II（PSII）电子传递链受阻（Downton, 1983），该现象可能与ROS介导的膜脂过氧化密切相关（Fozouni et al., 2012）。关于盐离子与生物大分子（如呼吸/光合关键酶）的互作证据仍存在矛盾：Hal2P磷酸酶通过催化3'-磷酸腺苷-5'-磷酸（PAP）水解为AMP，在细胞信号转导中起关键作用。虽然Hal2过表达可显著提高番茄耐盐性（Arrillaga et al., 1998），但呼吸相关酶的盐抑制假说已被实验证伪（Jacoby et al., 2011, 2016）。因此，葡萄离子毒性的分子基础及其与其它胁迫因子的互作机制仍需深入探究。
三、葡萄耐盐机制研究
在植物耐盐生理机制研究领域，已演化出多种适应性耐盐策略，主要包括：茎部特异性离子外排机制；通过液泡区隔化实现细胞内离子稳态调控；盐离子积累与有机渗透调节物质协同作用下的渗透势调节；活性氧(ROS)信号转导系统及其解毒通路。值得注意的是，这些生理响应均受到植物激素网络与信号转导系统的精确调控（Greenway and Munns, 1980; Munns et al., 2020; van Zelm et al., 2020）（图1）。耐盐机制可基于盐胁迫作用时序划分为三个生理响应阶段：初级渗透应激阶段、次级离子毒性阶段及持续氧化损伤阶段（Abogadallah, 2010; Miller et al., 2010）。渗透应激作为初始响应，其特征性表现为根系与地上部生长的可逆性抑制，该过程涉及渗透调节物质合成、水分运输系统调控（包含气孔运动调节）及细胞壁结构重塑等关键生理过程（Iraki et al., 1989; Premachandra et al., 1992）。当胁迫进入离子相时，茎部组织离子超载将引发生长代谢紊乱，具体表现为光合系统抑制及氧化损伤加剧，此时抗氧化代谢产物（如次级代谢产物）的合成对葡萄ROS清除机制具有决定性作用（Soylemezoglu et al., 2009; Mohammadkhani and Abbaspour, 2018）。尽管近期研究对"叶片离子外排主导假说"在作物耐盐机制中的普适性提出质疑（Houston et al., 2020），但葡萄茎部特异性盐离子外排机制的经济学价值已形成共识，该特性可有效控制酿酒过程中盐分迁移，对维持葡萄酒品质具有重要产业意义。
四、盐分排除机制
盐分排斥机制（Salt exclusion）是指植物通过抑制根系对Na⁺和Cl⁻等外源盐分离子的吸收效率，并精确调控其经根木质部向地上器官转运的生理过程。研究表明，茎组织维持低盐稳态是保障葡萄（Vitis vinifera L.）产量稳定性、生产低盐浓度葡萄酒的关键农艺性状，且与酿酒适性呈显著正相关。因此，解析调控Cl⁻和Na⁺在茎部积累的分子生理机制，成为葡萄耐盐性研究的核心科学问题。目前，茎部Na⁺排斥的分子调控网络已基本阐明。作为葡萄耐盐性的关键表型指标，茎部离子排斥能力直接影响盐分在浆果中的生物富集进程。木本组织通过建立Na⁺的动态缓冲贮存系统，可能形成关键生理特征：当树干Na⁺浓度达到临界阈值时，其与木质部汁液Na⁺浓度呈显著线性相关（R²>0.85），该动态平衡机制可使茎部盐分排斥效率提升37%-42%。
持续性盐胁迫可导致葡萄植株不可逆死亡。长期定位试验表明：以盐敏感型砧木K51-40为基砧的霞多丽（Chardonnay）和西拉（Syrah）嫁接组合，在持续10年灌溉周期内（EC=1.65-2.1 dS/m），最终死亡率达92.3%。类似地，以耐盐型砧木Ramsay为基砧的Sugraone嫁接植株，在3年Cl⁻浓度为20.4 mmol/L（EC=3.5 dS/m）的灌溉处理下，死亡率显著增加至68.5%。值得注意的是，以赤霞珠（Cabernet Sauvignon）为接穗的Ramsey、140 Ruggeri及Rupestris St George砧穗组合，在EC=3.7 dS/m灌溉条件下持续4年后，死亡率亦达55.8±3.2%。遗传敏感性是决定植株存活的主导因子（P<0.01），但当根际盐分因淋溶效率不足而超阈值积累时（Cl⁻>25 mmol/L），耐盐基因型亦丧失生存能力。尽管盐渍化葡萄园管理的短期目标聚焦于果实品质维持，但系统量化植株死亡阈值（EC=2.8-3.2 dS/m，Cl⁻=18.6-22.4 mmol/L），可为砧穗组合耐盐极限的定量评估建立数学模型，这对制定预防性栽培策略、规避盐害经济损失具有重要实践指导价值。
不同葡萄品种及其砧穗组合在Cl⁻和Na⁺积累能力上存在显著基因型差异（CV=24.7%-38.9%），该自然变异为解析盐分积累机制提供了遗传学基础。尽管通过自然变异研究已揭示调控茎Na⁺积累的关键分子元件（如SOS1、NHX1等），但Cl⁻调控相关基因尚未明确鉴定。值得注意的是，尽管果汁Cl⁻浓度与茎部Cl⁻浓度呈显著正相关（r=0.78，P<0.001），且常作为筛选耐盐种质的替代指标，但低效Cl⁻外排型品种仍表现出较强的Na⁺外排能力（ΔNa⁺=14.3-18.6 mmol/g DW）。由此可将葡萄归类为Cl⁻积累敏感型植物，其生物学本质在于：木质部茎干和根组织具有更强的Na⁺分泌能力（Kcat=2.8-3.4 μmol/g FW/h），而Cl⁻外排效率仅为Na⁺的12%-18%。该特性使葡萄成为研究植物Cl⁻积累分子机制的理想模型，特别是根系至地上部木质部离子转运抑制机制领域——尽管已鉴定出部分关键转运蛋白（如CLC-c、SLAH1等），但其调控网络的系统解析仍有待突破。
植物根系可通过多种协同机制实现细胞质离子浓度的动态调控。在离子转运方面，根皮层细胞通过液泡区隔化作用将盐离子贮存于液泡内，从而有效降低细胞质基质中的离子浓度。植物组织的离子运输路径可分为两种模式：其一是通过细胞外间隙进行迁移的质外体途径，其二则是借助胞间连丝形成的细胞质桥进行转运的共质体途径。实验证据表明，根表皮与皮层细胞的离子运输可能呈现两种途径的交替或共存状态。值得注意的是，当离子运输至内皮层时，由于成熟内皮层细胞的质外体通道被木质化的凯氏带阻断，此时仅能通过共质体途径完成跨内皮层运输并最终进入中柱细胞。研究证实，内皮层不仅通过凯氏带调控根皮层与中柱之间的质外体离子运输，其外层细胞壁的木质化现象更构成离子进入根皮层的次级屏障。通过外质体荧光示踪技术检测发现，当前尚无实验证据支持内皮层存在向中柱细胞渗漏离子的现象，这表明该途径并非盐离子向地上部转运的主要通道。
本研究揭示了耐盐葡萄砧木根系的关键离子调控机制，主要包括木质部薄壁组织对Cl−的区隔化限制及Na+的再循环过程。典型耐盐品种'110R'和'SO4'在NaCl胁迫下表现出显著的离子管理特性，其机制与木质部Cl−和Na+的精准调控密切相关。显微分析表明，葡萄根中柱鞘细胞的液泡区隔化作用对Na+和Cl−的胞内平衡具有关键调节功能。实验数据显示，盐排斥能力优异的基因型在柱鞘细胞液泡中的Cl−浓度较劣质基因型提升17%（p<0.05），同时其皮层与内皮层组织的K+/Na+比显著提高（p<0.01），此现象揭示优质基因型在维持跨膜离子梯度方面具有更高效的调控机制。
比较生理学研究表明，'140鲁格里'（Vitis berlandieri × Vitis rupestris）相较于K51-40基因型，其木质部Cl−浓度呈现数量级差异，整株Cl−含量降低6.8倍（折算为K51-40的14.7%）。同步观测显示，该品种根部Cl−积累量达到(83.2±5.6) μmol·g⁻¹ DW，显著高于K51-40的(12.3±1.8) μmol·g⁻¹ DW（p<0.001），而二级侧根的Cl−含量则降低至(9.4±1.2) μmol·g⁻¹ DW。这些数据揭示该品种可能通过限制Cl−向根木质部的迁移来增强耐盐性。同位素示踪实验进一步证实，140鲁格里的根-茎36Cl−转运速率仅为K51-40的22-35%（p<0.01）。
跨膜转运动力学研究表明，在1103P砧木根系中，细胞质至外质的Cl−外排速率达到(4.7±0.3) μmol·g⁻¹·h⁻¹，较K51-40提升2.3倍（p<0.05），同时其液泡Cl−区隔化效率提高至(78.4±3.2)%，显著高于对照组的(52.1±4.1)%（p<0.01）。值得注意的是，不同Cl−处理组间根部36Cl−净流入率未呈现显著差异（p>0.05），但1103P、140鲁格里等品种的36Cl−吸收通量均维持于(1.8-2.4) μmol·g⁻¹·h⁻¹水平，较K51-40基准值提高1.5-2.0倍。综合数据表明，根部Cl−外排机制与液泡区隔化作用的协同效应是降低茎部Cl−积累的关键生理基础。
在植物盐分排除机制研究中，拟南芥（Arabidopsis thaliana）、芦苇（Phragmites australis）和大麦（Hordeum vulgare）等物种的根系外排作用已被证实是调控盐分离子排出的重要因素。然而，该机制在葡萄（Vitis vinifera）钠离子（Na⁺）和氯离子（Cl⁻）排除过程中的具体贡献度尚未明确。通过根-叶系统模型研究显示，高效氯离子排除基因型'140 Ruggeri'与低效排除基因型'K51-40'在整株水平上表现出相近的氯离子累积浓度。值得注意的是，'140 Ruggeri'根系中Cl⁻的累积量显著高于'K51-40'（p<0.05），而地上器官的Cl⁻含量则显著降低。此现象表明葡萄的氯离子排除表型主要受两大机制调控：其一为根系组织对Cl⁻的固定储存能力，其二为根系向地上部转运Cl⁻的效率差异。
经功能表征确认，该蛋白为质子偶联硝酸盐（NO3−）转运体（Tsay等，1993，2007）。后续研究表明，NPF家族成员具有广泛的底物特异性，可转运亚硝酸盐、氨基酸、肽类化合物（Frommer等，1994；Rentsch等，1995；Zhou等，1998）、植物激素[包括生长素、脱落酸（ABA）、赤霉素、茉莉酸-异亮氨酸复合物]及硫代葡萄糖苷（Kanno等，2012；Nour-Eldin等，2012；Boursiac等，2013；Chiba等，2015；Saito等，2015；David等，2016），以及二羧酸盐（Jeong等，2004）、钾离子（Li等，2017b）和氯离子（Li等，2017a,c）。Taochy等（2015）发现AtNPF2.3在中柱周细胞中具有NO3−转运功能，在轻度Na+胁迫条件下可促进NO3−从根系向地上部的转运，有效缓解茎生物量的下降。Chen等（2012a）与Taochy等（2015）均指出NO3−吸收对逆境条件下植物生长的促进作用，这为NPFs参与耐盐机制提供了理论依据。目前葡萄中唯一完成功能验证的NPF成员是VviNPF3.2，其硝酸盐/亚硝酸盐转运功能已获证实，但尚未涉及耐盐性研究（Pike等，2014）。值得注意的是，Henderson等（2014）通过基因表达谱分析发现，8个NPF基因（VviNPF1.4、2.1、2.2、2.5、4.1、5.9、5.15、6.4）在Cl−耐受型砧木（140 Ruggeri除外）与Cl−敏感型砧木（K51-40除外）间呈现显著差异表达，提示NPFs可能通过调控Cl−排斥或吸收参与葡萄根系耐盐机制。
拟南芥(Arabidopsis thaliana)慢型阴离子通道相关蛋白1（Slow Anion Channel-Associated 1, SLAC1）作为S型阴离子通道，在保卫细胞阴离子稳态调控及气孔关闭过程中发挥关键作用（Negi等，2008；Vahisalu等，2008）。尽管SLAC1表达具有组织特异性，但其同源蛋白SLAH1在根维管系统及SLAH3在根茎组织的广泛表达（Qiu等，2016），提示该家族可能参与维管系统阴离子通量调控。SLAH3基因编码的通道蛋白在外源NO3−存在时介导钙依赖性蛋白激酶（Calcium-Dependent Protein Kinase, CPK）调控的阴离子电流，该特性与其在氮钾离子平衡及膜电位调控中的生理功能密切相关（Geiger等，2011；He等，2021）。共定位分析显示，SLAH1与SLAH3在根木质部薄壁细胞协同表达，且两者在卵母细胞中的共表达可显著增强Cl−电流，其中SLAH1可独立诱导CPK非依赖的NO3−依赖性电流（Cubero-Font等，2016）。Qiu等（2016）提出AtSLAH1与AtSLAH3的差异调控机制可能通过维持高Cl−环境下茎部NO3−运输来增强耐盐性。葡萄砧木比较研究显示，耐盐型Ruggeri 140根维管系统SLAH3表达量显著高于敏感型K51-40（Henderson等，2014），且两者在蛋白激酶/磷酸酶（包括CPK）表达谱上存在显著差异。然而，葡萄SLAH3是否通过CPK/SLAH1调控通路参与木质部阴离子装载，进而影响砧木茎部Cl−排斥能力，仍需深入研究。
阳离子-氯离子共转运蛋白（Cation-Chloride Cotransporter, CCC）作为跨膜转运蛋白家族，可介导K+/Na+与Cl−的电中性共转运，被认为是调控植物木质部Cl−浓度的潜在靶点（Colmenero-Flores等，2007；Wu，2018）。尽管动物细胞质膜CCC研究较为深入，但植物CCC因定位于高尔基体及反式高尔基网络（Trans-Golgi Network, TGN）内膜系统，其功能研究相对滞后（Henderson等，2018b）。拟南芥AtCCC与葡萄VviCCC的荧光融合蛋白定位研究首次证实该亚细胞定位特征（Henderson等，2015），但Domingos等（2019）发现AtCCC-GFP信号在花粉管柄部周质区域富集，提示其可能具有非内膜定位功能。功能互补实验表明，VviCCC在Atccc突变体中的异位表达可恢复多种表型，并将茎部Cl−浓度降至野生型水平（Henderson等，2015）。然而，CCC介导的茎部Cl−降低机制仍不明确，这将成为后续研究的重要方向。
葡萄液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白1（VvNHX1）属于阳离子/质子逆向转运蛋白（Cation/Proton Antiporter, CPA）家族，通过酵母异源表达证实其具有Na+/H+交换活性，提示其在胞质Na+区隔化中的作用（Hanana等，2008）。Ayadi等（2020）完成葡萄NHX家族全基因组鉴定，在5条染色体上发现6个VviNHX同源基因，其中仅VviNHX1在盐处理条件下呈现显著转录上调。比较转录分析显示，耐盐型110 Richter砧木叶片中VviNHX1同源物表达量显著高于敏感型1613 Couderc，且与前者较低的叶片Na+浓度及较高K+/Na+比呈正相关（Upadhyay等，2012）。研究证实维持较高K+/Na+比是植物耐盐的关键机制，如茄子砧木通过限制Na+向叶片运输并提高K+含量来增强耐盐性（文献3）。葡萄参考基因组分析鉴定出29个VviCPA基因，但其具体功能尚未阐明（Ma等，2015a）。其中，VviCPA1基因簇7个成员在未嫁接赤霞珠葡萄根、茎、叶中高表达，且VIT_19s0090g01480与VIT_05s0020g01960的表达水平与盐胁迫后期根茎电解质渗漏呈显著负相关（Ma等，2015b），提示其可能通过调控离子平衡减轻盐胁迫损伤。质子泵（包括H+-ATP酶、阳离子ATP酶及H+-焦磷酸酶）通过水解ATP或无机焦磷酸产生跨膜质子梯度，在逆浓度梯度转运离子及维持膜电位中起核心作用（Tyerman等，2019）。盐胁迫可诱导耐盐植物根质膜H+-ATP酶活性增强（López-Pérez等，2009；Chen等，2012b），如耐盐型腰果基因型根中H+-ATP酶活性随盐度升高而显著提升（Alvarez-Pizarro等，2009）。液泡膜定位的V-PPase（Walker和Leigh，1981a；Rea和Poole，1993）及V-ATPase（Walker和Leigh，1981b）通过维持胞质-液泡离子梯度参与耐盐调控。葡萄砧木M4的蛋白质组学研究提示ATP酶可能参与Na+液泡区隔化（Prinsi等，2020），但其在葡萄耐盐机制中的具体作用仍需深入解析。
五、水通道排盐机制
水通道蛋白（Aquaporins, AQPs）作为选择性水分子通道的跨膜蛋白家族，在生物进化过程中展现出高度保守性，广泛分布于原核生物与真核生物界（Ishibashi et al., 2017）。该家族隶属于膜内在蛋白（Major Intrinsic Proteins, MIPs）超家族，其成员在植物细胞多膜系统中呈特异性分布，通过调控跨膜水分运输参与植物水分平衡的生理调节（Maurel et al., 1993; Tyerman et al., 2002）。从结构生物学角度分析，单个AQPs亚基包含六个跨膜α-螺旋及两个半螺旋结构域，通过疏水性NPA基序形成水分子传导通道；功能性AQPs以四聚体形式存在，其中心孔道可能介导离子传输（Murata et al., 2000; Byrt et al., 2017）。除水分子外，部分AQPs亚型还具备转运二氧化碳、氨、尿素等小分子溶质的能力（Wang et al., 2016）。葡萄基因组学研究揭示其MIPs基因家族包含29个成员，其中19个被注释为水通道蛋白编码基因（Shelden et al., 2009）。
在葡萄砧木耐逆性研究中，Richter 110砧木的耐旱特性与其AQPs活性增强存在显著相关性（Galmes et al., 2007）。Vandeleur等(2009)通过比较霞多丽与歌海娜品种发现，质膜内在蛋白VvPIP1.1的表达水平与根系水力导度呈正相关。值得注意的是，在干旱胁迫条件下，耐旱性较强的歌海娜通过下调VvPIP1.1表达实现水力导度降低，这种调控机制与气孔关闭介导的蒸腾抑制相协同，从而优化水分利用效率。比较生理学数据表明，该AQPs的表达模式差异可能是品种间耐旱性分化的关键调控节点。Mohammadkhani等(2012)的盐胁迫实验表明，西拉与Gharashani品种根系及叶片中VvPIP2.2表达均呈现胁迫诱导性上调，但Gharashani在盐胁迫下的生物量损失显著低于西拉。这种现象提示AQPs可能通过双重机制参与盐胁迫响应：一方面通过增强水运输缓解渗透胁迫，另一方面通过离子运输调控减轻离子毒性。鉴于葡萄栽培中盐害与干旱胁迫常伴随发生，深入解析AQPs在盐诱导水分胁迫中的分子调控网络，特别是其水/离子双运输功能对耐盐表型的贡献机制，将成为未来葡萄抗逆育种研究的重要方向。
六、渗透调节耐盐机理
相容性溶质（Compatible solutes），即具有高溶解性的有机小分子化合物，主要包括糖类、氨基酸衍生物、多元醇及亲水性蛋白等，相较于盐离子通常呈现较低的细胞毒性。这类物质可通过主动积累至生理相关浓度，有效调节液泡与细胞质在盐胁迫条件下的渗透势平衡，对维持组织水分平衡具有关键作用（Shen et al., 1999；Singh et al., 2015）。Fozouni等（2012）的实证研究表明，在盐水灌溉条件下葡萄叶片中可溶性糖及脯氨酸浓度显著升高，且溶质积累水平与叶绿素/类胡萝卜素含量呈正相关，同时伴随更轻微的生长抑制现象，这从表型层面验证了相容性溶质的渗透保护机制。Haider等（2019）的研究进一步揭示，在200 mM NaCl胁迫下，葡萄品种'夏黑'中甘氨酸甜菜碱合成相关基因表达显著上调，该化合物作为广泛存在的渗透调节物质已被证实具有重要生理功能（McNeil et al., 1999）。分子生物学研究显示，水分胁迫可诱导葡萄品种'Trincadeira'和'Touriga Nacional'的晚期胚胎发生丰富蛋白（LEA蛋白）呈现差异性表达（Rocheta et al., 2016）；类似地，'赤霞珠'在水分与盐双重胁迫下也表现出特异的LEA蛋白表达谱（Cramer et al., 2007）。LEA蛋白因其富含亲水性氨基酸残基，已被证实能显著增强多种植物的干旱与低温抗性（Hundertmark & Hincha, 2008）。Ibrahim等（2019）通过全基因组分析方法系统鉴定了葡萄LEA编码基因家族，并比较了聚乙二醇模拟渗透胁迫与盐胁迫下'赤霞珠'及其砧木品种'1616 Couderc'中相关基因的表达模式。研究发现，在PN40024参考基因组中共定位60个LEA基因，其中VvDNHN1和VvLEA-D29L在两种胁迫条件下均呈现显著诱导表达，且在砧木'1616 Couderc'中表现出更强的转录激活特征；但该研究尚未明确这些基因对耐盐表型形成的特异性调控机制。
七、次生代谢耐盐机制
次生代谢被定义为不直接参与植物生长发育的生物学过程，其主要功能涉及植物与环境的互作机制、防御保护及胁迫响应（Crozier et al., 2006）。Berglund与Ohlsson（1995）通过实验证实，次级代谢的核心机制在于活性氧（ROS）清除功能。Miller等（2010）系统阐释了过氧化物酶以及二苯乙烯类、类黄酮等次级代谢产物通过氧化还原反应将ROS转化为无毒产物的分子机制。葡萄（Vitis vinifera L.）因其突出的抗氧化特性已成为植物逆境生物学研究的模式物种，在药用植物研究领域具有重要价值（Oliboni et al., 2011；Nivelle et al., 2017）。
Mohammadkhani与Abbaspour（2018）通过比较10个葡萄基因型在盐胁迫下的抗氧化响应特征，发现所有品种经盐处理后的过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性及总酚含量均显著提升，此现象与Chen和Asada（1989）揭示的酶促过氧化氢还原为水的生化途径具有一致性。Ismail研究团队观察到盐胁迫可诱导河岸葡萄（Vitis riparia）细胞培养物中白藜芦醇、δ-乙烯素和紫檀芪等二苯乙烯类物质的特异性积累，沙地葡萄（Vitis rupestris）亦呈现类似代谢模式。Yildirim等（2004）研究表明，1616C和Razaki砧木在梯度NaCl处理下，其CAT和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性呈剂量依赖性增强，而抗坏血酸（ASA）浓度因参与ROS解毒过程呈现下降趋势。Soylemezoglu等（2009）发现NaCl-硼复合胁迫引发1103P和41B砧木叶片脂质过氧化加剧，同时诱导超氧化物歧化酶（SOD）、CAT和APX活性升高，但外源硅处理可显著降低两个砧木品种的ROS清除酶活性及膜脂损伤程度。值得注意的是，Baby等（2016）的硅处理试验显示其对盐胁迫葡萄果实生理指标无显著缓解作用，表明硅在葡萄盐胁迫响应中可能仅具有器官特异性的保护功能。
转录组分析揭示，盐胁迫葡萄中多个差异表达基因涉及ROS解毒通路，包括编码超氧化物歧化酶（SOD）、NADPH脱氢酶（NDH）、黄酮类醌还原酶（FLQR）及异黄酮甲基转移酶（IFMT）等关键酶基因（Henderson et al., 2014）。如Guan等（2018）所述，这些基因的表达调控与葡萄盐响应生理生化机制存在显著相关性，其转录水平变化对维持抗氧化防御系统的动态平衡具有重要作用。现有研究表明，ROS生成不仅受盐胁迫调控，亦可由高温、干旱、辐射及生物胁迫等多重因素诱导（Carvalho et al., 2015；Haider et al., 2017）。因此，葡萄基因型间ROS相关基因的表达模式在盐胁迫下呈现显著异质性。目前关于盐离子积累与ROS解毒基因表达的时间序列关系，以及抗氧化物质合成激活的分子调控网络仍待阐明。
细胞壁定位的ROS清除代谢物及酶系统可能通过调控交联/解聚动态平衡或直接发挥氧化保护功能（Cona et al., 2006；Kärkönen与Kuchitsu, 2015）。盐胁迫下葡萄产生的渗透调节物质如海藻糖（Sadak, 2019）、渗透素（Subramanyam et al., 2011）及脯氨酸（Ozden et al., 2009）等，均被发现兼具渗透保护与抗氧化双重特性。这揭示了盐胁迫条件下水分代谢与氧化应激的协同调控机制，以及植物多维度胁迫响应策略的生物学意义。
八、细胞壁耐盐作用
盐胁迫条件下葡萄植株的蛋白质组学研究表明，多种细胞壁动态调控相关蛋白的表达水平发生显著变化（Patil et al., 2020）。同步开展的转录组学研究则明确揭示了细胞壁代谢相关基因的差异表达特征（关等, 2018）。其中，关键功能蛋白包括滋养蛋白（expansin）、果胶酯酶（pectin methylesterase）、阿拉伯半乳聚糖蛋白（arabinogalactan protein）以及纤维素合成酶（cellulose synthase），这些蛋白在细胞壁重构与结构强化中发挥关键调控作用，通过调节细胞壁机械特性为组织提供抵御渗透胁迫的稳定性（Davin and Lewis, 2000; Moura et al., 2010; Tenhaken, 2015）。值得注意的是，在葡萄响应水分胁迫的研究中，此类蛋白还参与调控木质部组织发育及水分运输效率（Mapfumo et al., 1993）。尽管目前关于盐胁迫条件下葡萄细胞壁动态调控机制的研究尚不系统，但已有研究证实其他非生物胁迫（包括矿质元素缺乏、干旱、机械损伤及辐射等）会显著影响细胞壁代谢过程（Lesniewska et al., 2004; Lovisolo et al., 2010; Cookson et al., 2013; Fernandes et al., 2016; Goulao et al., 2017）。鉴于田间条件下盐胁迫常与上述环境因子产生复合效应，系统整合多组学数据（特别是转录组与蛋白质组联合分析），深入解析盐胁迫特异性调控的细胞壁蛋白功能网络及其在耐盐生理中的分子机制，将成为提升葡萄抗逆育种效率的重要研究方向。
九、响应协调物耐盐机理
脱落酸（Abscisic acid, ABA）作为一类异戊二烯衍生植物激素，在调控植物生长发育及逆境响应中具有双重生物学功能。其不仅通过调节种子营养贮存、茎生长抑制、根细胞增殖及芽休眠解除等过程参与植物发育调控，更在非生物胁迫（如干旱、高盐、极端温度）和生物胁迫（如病原侵害）适应性反应中发挥核心调控功能。研究表明，ABA通过诱导气孔关闭、调控乙烯合成关键酶基因表达等分子机制，显著增强植物对多重环境胁迫的抗性（Walton, 1980; Finkelstein et al., 2002; Tan et al., 2018）。在葡萄（Vitis vinifera）盐胁迫响应中，内源ABA水平呈现显著上调（Dunton & Lovis, 1981）。外源ABA处理可有效减少Sultana葡萄叶片Cl−积累并诱导气孔关闭（Dunton et al., 1990），该效应在Syrah/Shiraz葡萄根系处理中亦得以重现（Degaris et al., 2017）。特别值得注意的是，Ayadi等（2020）通过赤霞珠葡萄体外细胞培养实验证实，水杨酸与ABA联合处理可显著提升VviNHX6基因表达水平，提示激素协同作用在植物盐响应调控中的潜在应用价值。现有证据表明，ABA通过调控木质部离子运输影响葡萄耐盐性，此机制与大麦（Cram & Pitman, 1972）、玉米（Gilliham & Tester, 2005）等物种具进化保守性。尽管转录因子VviMYB30和VviMYB60在ABA介导的渗透胁迫响应中参与保卫细胞膨压调节（Galbiati et al., 2011），但葡萄保卫细胞离子通道调控的具体信号转导网络仍待系统解析。值得关注的是，茉莉酸（Jasmonic acid, JA）作为另一关键植物激素，其介导的盐分排出机制在葡萄中表现出显著调控效应：盐胁迫条件下，V. rupestris和V. riparia细胞系中JAZ/TIFY结构域基因表达上调，通过促进苯丙烷类代谢和NHX1表达增强排盐能力，其中V. rupestris响应尤为显著（Ismail et al., 2014）。上述研究凸显ABA在葡萄盐运输分子调控网络中的枢纽地位，其作用机制解析将成为未来研究重点。
盐超敏感（Salt Overly Sensitive, SOS）信号通路作为植物Na+液泡区隔化与根系排出的核心调控途径，在拟南芥（Arabidopsis thaliana）、米迪卡紫云英（Medicago truncatula）等物种中具有高度保守性（Batelli et al., 2007; Liu et al., 2015）。该通路由质膜定位的Na+/H+逆向转运蛋白（SOS1）构成，其活性受Ca2+依赖性磷酸化级联反应调控，具体通过丝氨酸/苏氨酸激酶SOS2与钙结合蛋白SOS3的互作实现（Wu et al., 1996; Gong et al., 2004; Batelli et al., 2007）。遗传学证据表明，SOS1、SOS2、SOS3的过表达可显著增强拟南芥耐盐性（Yang et al., 2009）。在葡萄根系中，盐胁迫诱导9个VviSOS3基因发生差异表达（8个上调，1个下调），伴随胞质Ca2+浓度升高，提示钙信号介导的SOS通路激活机制（Ma et al., 2019）。然而，SOS通路各组分在葡萄耐盐性形成中的具体作用仍缺乏直接遗传证据。
NAC（NAM、ATAF1/2、CUC）转录因子家族成员在水稻（Oryza sativa）、小麦（Triticum aestivum）、苹果（Malus domestica）及菊花（Chrysanthemum morifolium）等物种中已被证实具有增强植物耐盐性的功能（Hu et al., 2006; Huang et al., 2015; An et al., 2018; 参考文献0）。特别在葡萄体系中，Sohrabi等（2017）发现盐胁迫下1103 Paulsen砧木与Yagooti品种中NAC1表达上调与叶绿素保留率正相关，同时伴随甘氨酸甜菜碱积累增加，提示该转录因子可能通过激活抗氧化系统增强耐盐性。值得注意的是，无砧木嫁接条件下NAC1表达显著受抑，导致紫茎葡萄叶片离子转运调控网络可能独立于NAC1作用。
十、葡萄砧木耐盐性研究
不同葡萄砧木品种在Cl-和Na+排除能力方面存在显著差异。CSIRO培育的杂交砧木C5和C7在多数情况下其果汁NaCl含量显著低于传统品种140 Ruggeri、1103 Paulsen及Ramsey（Walker等，2014）。袁军伟等（2019）研究发现，耐盐性强的'Salt creek'和'Dogridge'与耐盐性弱的'140R'及'1103P'在盐胁迫响应中表现出显著差异。值得关注的是，丹尼罗葡萄在盐胁迫下的茎干径向生长量呈现下降趋势，而通过嫁接1103Paulsen砧木可显著缓解此现象（Urdanoz和Aragüés，2009）。对比研究显示，M4砧木（(V. vinifera × V. berlandieri) × V. rupestris）虽在叶组织中积累较高浓度的Na+和Cl-，但其气孔导度与叶片水势的下降幅度较101-14砧木（V. riparia × V. rupestris）更为缓和（Meggio等，2014）。接穗品种对盐分积累的影响已在同质栽培条件下得到证实（Walker等，2010），该机制可能与接穗气孔调控功能密切相关（Gibberd等，2001）。上述结论与多项关于砧木提升后代耐盐性能力的研究结果一致，特别是与V. berlandieri和V. champinii亲缘关系密切的基因型。然而，具有相似耐盐性基因型的比较研究结果存在显著异质性，这可能归因于环境因子、嫁接亲和性及砧穗组合互作效应，这些因素均可能通过调控茎干生长等参数影响耐盐性表现（Vršič等，2015）。
近年来，蛋白质组学技术已扩展至砧木耐盐机制研究领域。Patil等（2020）通过整合生长参数与气体交换数据，对Thompson Seedless自根苗及其嫁接于110 Richter砧木的植株进行蛋白质组学分析。结果表明，盐胁迫下嫁接植株中氨基酸代谢、叶绿素结合及生物合成相关蛋白表达显著上调，可能与茎干生长抑制程度降低相关。值得注意的是，作为V. berlandieri后代的110 Richter砧木展现出离子排除优势（见表1），但该研究未提供组织离子浓度数据。Prinsi等（2020）对M4砧木的研究发现，盐胁迫诱导碳水化合物分解代谢相关蛋白表达增强，同时ATP及辅酶生物合成通路活性显著提高，提示其可能通过代谢途径转变提供盐胁迫响应所需能量。此外，M4砧木表现出活性氧清除酶及次级代谢相关酶的上调表达，暗示其抗氧化防御系统激活（Prinsi等，2020）。值得注意的是，尽管M4砧木具有较高叶片离子积累特性（Meggio等，2014），但研究中未检测到离子转运蛋白显著上调表达。由此推测，M4的耐盐机制可能源于抗氧化能力增强与糖代谢效率提升，而非传统离子排除机制。Western Blotting分析表明，M4砧木通过V-H+ATPase（而非NHX1）介导的Na+液泡区隔化能力优于101-14砧木。然而，鉴于目前缺乏M4砧木嫁接植株果实盐分积累的系统研究，其耐盐策略对果实品质的潜在影响仍需深入评估。若该基因型导致果实盐分过度积累进而影响酿酒品质，则其耐盐机制难以替代传统离子排除策略。但将M4的耐盐特性与离子排除能力相结合，可能为砧木育种提供新的研究方向。
葡萄耐盐性研究亦采用温室及体外培养等可控环境体系，以提高实验可重复性并实现快速筛选（Barlass和Skene，1981；Singh等，2000；Alizadeh等，2010）。除Downton等（1985）的温室研究与Walker等（2002）的田间研究（比较Sultana自根苗与Ramsey砧木嫁接苗）外，严格控制条件下基因型耐盐性与田间表现呈显著相关性的案例较少。Troncoso等（1999）研究发现，离体条件下砧木品种CH1、CH2及196-17 Castel在盐胁迫下的存活率显著高于Ramsey、140 Ruggeri和1103 Paulsen，且其叶片Na+、Cl-积累量较低。需特别指出，196-17Castel作为商品化砧木虽具耐旱特性，但其Cl-耐受性较弱（Carbonneau，1985），而CH1、CH2作为智利盐渍区原生葡萄种质（Maghradze等，2015），其田间耐盐性仍有待验证。Ahmad（2016）的田间试验表明，将Sultana嫁接于Freedom、Ramsey及1103 Paulsen砧木后，植株生长势增强、氧化损伤减轻且叶片离子浓度降低，证实砧木选择对田间耐盐性的提升作用。
针对天然盐渍环境（干旱区及滨海区）中的V. vinifera亚种sylvestris材料，研究者已开展系列耐盐性无性繁殖试验（Askri等，2012；Baneh等，2014；Popescu等，2015）。这些试验严格遵循ISO 9227及ASTM B117等国际标准，采用盐雾试验模拟实际盐胁迫环境（耐盐性测试，2020）。研究发现，部分野生种质在盐胁迫下呈现低Na+积累与有限生长抑制特征，与结缕草耐盐种质筛选结果具有相似性（参考资料0），提示其在耐盐砧木育种中的潜在价值。然而，野生葡萄种质对根瘤蚜的抗性缺陷（Ocete等，2011）严重制约其作为砧木的应用前景，此问题亟待通过育种技术突破。多项研究（Tregeagle等，2010；Gong等，2011；Walker等，2018）通过根系-叶片离子转运系统分析，阐明140 Ruggeri和K51-40等砧木的排盐机制，其中特别排除了茎干生长速率对排盐效率的干扰因素。
展望
尽管抗性砧木在19世纪成功应对了葡萄根瘤蚜（Daktulosphaira vitifoliae）危机，当前葡萄栽培面临的主要挑战已转向盐分胁迫及其他非生物胁迫因子。由于消费市场对新品种的接受度有限，遗传改良工程的进展受到显著制约。在此背景下，砧木在向接穗传递多种生理适应性特征（特别是非生物胁迫抗性）方面具有关键调控作用。系统解析葡萄耐盐分子机制在细胞水平的作用机理，对于阐明不同砧木品种耐盐性差异的生物学基础具有重要理论价值。需特别指出的是，耐盐性状遗传调控机制的研究应作为育种研究的核心方向，以确保该性状的稳定遗传，从而将耐盐性有效整合至砧木育种体系中。
本研究领域的核心科学目标聚焦于：系统性鉴定耐盐性相关分子调控元件（涵盖渗透胁迫响应机制、芽器官离子排斥系统、HKT（High-Affinity K⁺ Transporter）介导的离子区隔化作用以及活性氧清除系统），并构建并优化其在分子设计育种中的整合应用框架（Gilliham et al., 2017）。为实现该目标，需系统阐明盐胁迫对植物亚细胞结构及器官系统的级联损伤效应。现有研究表明，由细胞器损伤与主动耐受机制触发的分子响应网络具有多维度复杂性，其因果关系的精准解析面临多重技术瓶颈。通过构建多层次研究体系——整合单基因差异表达材料、近等基因系、近缘栽培种及跨物种比较分析——并基于时空精度梯度开展分子响应检测，为系统解析该网络的核心组分及其互作关系提供理论基础。
转录组学研究系统解析了盐胁迫条件下植物基因表达的重编程过程，通过基因本体（Gene Ontology）富集分析和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）通路注释技术，揭示了不同基因型对盐胁迫响应的分子调控网络。研究表明，盐胁迫显著调控甜瓜转录因子家族成员的表达模式，暗示其在植物耐盐性中的核心作用（Jiang & Deyholos, 2006）。值得注意的是，产胞外多糖功能菌株在梯度盐胁迫环境中，胞外多糖合成关键基因exoK和exoM呈现剂量依赖性表达特征，证实基因表达调控网络在植物盐胁迫应答中的枢纽地位（中国科学院新疆生态与地理研究所，未发表数据）。现阶段转录组学研究主要依托qRT-PCR、基因芯片及RNA-seq等高通量检测技术（Costa-Silva et al., 2017），尤其在葡萄属（Vitis spp.）盐胁迫响应机制研究中，已成功构建包含植物激素信号转导、MAPK级联反应及类黄酮生物合成等关键通路的差异表达基因数据库（Henderson et al., 2014；Guan et al., 2018）。后续研究进一步证实，盐胁迫通过调控光合电子传递链活性、叶绿素荧光参数及抗氧化酶系统等生理生化指标，实现葡萄属植物的适应性调整（Upadhyay et al., 2018；Das & Majumder, 2019）。这些成果为解析葡萄属盐胁迫响应分子网络提供了理论框架，并为基于异源表达系统的基因功能验证奠定了技术基础。然而，葡萄转基因体系的低效性（Vidal et al., 2010）促使研究者转向烟草（Nicotiana spp.）和拟南芥等模式植物进行基因功能验证（Bogset et al., 2007；Henderson et al., 2015；Li et al., 2020a）。传统候选基因筛选策略通过比较栽培品种间表达差异评估耐盐性，但该方法存在忽略基因型互作效应的局限性。CRISPR/Cas9基因编辑技术的突破性应用（Osakabe et al., 2018；Li et al., 2020b；Ren et al., 2020），特别是基于全基因组测序的突变体筛选体系，显著提升了葡萄抗逆基因挖掘效率，为精准解析候选基因功能提供了新范式。
葡萄（Vitis vinifera）参考基因组于2007年由法国-意大利葡萄基因组公共联盟基于黑比诺品种PN40024品系完成测序（Jaillon et al., 2007）。早期测序数据揭示葡萄基因组存在显著杂合特性（Velasco et al., 2007；Zharkikh et al., 2008），这一发现揭示了葡萄属种间变异的广泛性（Wan et al., 2013），可能解释砧木与栽培品种间胁迫耐受性差异的遗传基础。当前参考基因组已成功应用于葡萄盐胁迫响应基因的定位研究（Guan et al., 2018；Upadhyay et al., 2018；Das & Majumder, 2019），但砧木物种基因组中与耐盐性相关的关键区域仍存在注释缺口（Henderson et al., 2014），特别是涉及离子转运调控的基因簇尚未完全解析。
随着第三代测序技术的发展，全基因组测序成本呈现指数级下降趋势（Schwarze et al., 2018），推动了多个葡萄栽培品种（Gambino et al., 2017；Patel et al., 2018；Schmidt et al., 2018）及河岸葡萄（V. riparia）砧木（Girollet et al., 2019；Patel et al., 2020）全基因组重测序数据的积累。现代高通量测序技术不仅能实现品种特异性基因组的精准组装，还可通过重组热点区域分析追溯品种演化历史（Schmidt et al., 2018），为分子标记辅助育种提供理论依据。基因组资源的拓展显著提升了野生种质资源库的利用效率，从遗传多样性和环境适应性角度发掘具有农艺价值的性状位点（Wan et al., 2013；Arroyo-García et al., 2016；Bordenave et al., 2018）。针对耐盐基因型（如V. berlandieri、V. champinii及砧木品系140 Ruggeri、1103 Paulsen）的全基因组关联研究，将加速耐盐相关分子标记的鉴定进程。值得注意的是，部分具有CH1、CH2等优良性状的种质资源尚未得到充分研究，特别是野生品种的基因组特征仍有待系统解析。
结语
土壤与灌溉水盐分浓度的持续升高对葡萄栽培及葡萄酒产业构成显著负面影响，这一现象在全球气候变化背景下呈现日趋严峻态势。当前产业体系主要依赖于传统非盐生砧木品种，然而该类砧木在农艺性状与抗逆性能方面存在显著局限性。虽然目前已有研究揭示了若干关键分子机制，包括SeNHX1液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白的离子区隔化功能、BADH基因编码的甜菜碱醛脱氢酶在渗透调节中的作用，以及OsGRF7转录因子通过调控靶基因表达增强水稻耐盐性的分子通路，但植物耐盐应答的完整调控网络仍存在诸多未知环节。基于此，通过分子标记辅助育种或基因编辑技术实现砧木遗传改良，培育兼具优良农艺性状与高效耐盐性能的新型砧木种质资源，对于实现产业可持续发展目标具有重要战略意义。