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【中图分类号】 S968.4 【文献标识码】 A 【文章编号】 1671-5160（2014）01-0221-01
在高盐的环境中，Na+和Cl+会大量进入细胞，一方面，这些离子在细胞溶胶中的高浓度会抑制酶的活性、扰乱代谢，产生毒害作用。另一方面，当环境中Na+和Cl+含量过高时，会引起植物中另一些离子的缺乏，如K+ 、NO3-等，Na+与K+吸收存在着竞争关系，因此Na+的浓度增高，K+的吸收减少；Na+的增多还会引起P的缺乏。此即盐胁迫中盐离子本身的毒害作用和盐离子所导致的营养胁迫。
为了抵抗盐害，吸盐型植物将体内的盐分通过区隔化分配，积累于液泡中，一方面减少了胞质溶胶中Na+的浓度，同时也平衡了细胞内外的渗透压。拒盐型植物通过对盐分吸收的适度控制及将Na+主动排出细胞，维持了细胞质中低Na+环境，细胞质中主要以小分子有机溶质来维持渗透势的平衡。
一般情况下，盐藻细胞内的NaCl浓度为30-40 mol/L，在经受高盐震荡后，Na+会大量涌入细胞，使胞内的Na+迅速升至500 mol/L以上，但随着外界Na+浓度上升，盐藻细胞Na+的外排也会成比例增加，而使胞内Na+浓度维持基本不变。同时，在胞内大量合成甘油，维持细胞内外渗透势的平衡。因此，总体而言，盐藻属于拒盐型植物。
盐藻中Na+外排的机制还不是很清楚。但目前的研究表明，盐藻细胞质膜上至少存在3种Na+转运相关的蛋白：Na+/H+ antiporter、Na+-ATPase、Na+-redox pump。
在高等植物中，Na+的跨膜运输主要依靠质子泵所产生的质子驱动力，通过Na+/H+反向运输体，把胞质Na+排出胞外或泵入液泡。盐藻Na+外排的一种可能性也是利用H+-ATPase产生的H+梯度将Na+ 排出胞外。Katz等从盐藻细胞质膜中分离到Na+/H+ antiporter ，但进一步的研究发现，盐藻质膜Na+/H+ antiporter 的活性主要受细胞质酸化的激活，并介导Na+的内流，因此认为其主要功能可能不是Na+的外排，而是保持细胞内PH值的稳定。盐藻中H+-ATPase的主要功能可能为调节胞内的PH值。这从另一个侧面表明，盐藻中Na+的外排可能不是由质膜两侧的H+梯度所驱动的。
最近，在海藻中发现了钒酸盐敏感、乌本苷抗性的质膜型P型Na+-ATPase，负责胞内Na+的外排。 研究发现，在盐胁迫条件下，用钒酸盐处理盐藻细胞，可使细胞内的Na+浓度大大升高，可见盐藻中Na+ 的外排对钒酸盐也是敏感的，这表明盐藻中很可能也存在P型Na+-ATPase，参与Na+ 的外排。但在盐藻中，Na+-ATPase一直没有得到分离和鉴定。这可能与从盐藻中分离纯净、完整的质膜小泡比较困难有关。
最近，在海生细菌和蓝细菌的质膜上发现了由氧化还原系统驱动的Na+的外排，如：Na+ 转运的NADH∶醌还原酶、Na+转运的细胞色素氧化酶。Katz等发现盐藻胞内Na+浓度的升高会加速胞外电子受体FeCN的还原，并导致胞内NAD（P）H 水平的下降，而醌类似物NQNO会抑制FeCN的还原及Na+的外排，并导致质膜两侧电势的消失，这表明在盐藻的质膜上有一个生电的NAD（P）H驱动的氧化还原系统参与了Na+的外排。他们还发现，在高盐震荡下，用钒酸盐处理盐藻细胞，会导致胞内Na+的积累和并促进胞外FeCN的还原；此外，用钒酸盐和电子传递抑制剂共同处理盐藻细胞，可使胞内的Na+升高到更高的水平，这表明 Na+-ATPase和Na+-redox system协调作用，共同参与了盐藻细胞中Na+的外排。但 Na+-ATPase和Na+-redox system有待于分离，其作用的分子机制也需要进一步研究。
Fisher等从盐藻质膜上分离到一种分子量为60kD的受高盐诱导表达的蛋白。根据所克隆的p60的cDNA序列分析结果，p60是一种内部有两个重复的α型碳酸酐酶。dCA1的转录水平受CO2的调节和高盐胁迫的诱导表达。富集的dCA1的制备物在1mol/L的NaCl里具有最大的碳酸酐酶活性，且在更高浓度的NaCl中亦保持较高的活性；而衣藻的碳酸酐酶在0.6mol/L的NaCl中就有90%的活性被抑制。显然，盐藻dCAⅠ独特之处在于它对盐浓度的适应范围非常宽广。
从盐藻中又克隆到另外一个编码30kD蛋白的碳酸酐酶基因dCAⅡ，在细胞内的表达同样受到高盐环境的诱导，而且也定位在质膜上。dCAⅡ与dCAⅠ不同的是：在环境NaCl 0.1M-1.0M范围内，dCAⅠ的碳酸酐酶活性受到NaCl浓度升高的诱导，dCAⅡ的碳酸酐酶活性并不受到NaCl浓度升高的诱导。对其三维结构进行解析发现，与一般的α型碳酸酐酶相比，dCAⅡ有两个延伸的α螺旋及一个额外的Na+结合环。此外，dCAⅡ具有不寻常的静电特征：表面普遍富集负静电荷，在催化部位的Zn2+结合区有一个特殊的低正电荷区，这可能与dCAⅡ在低盐及高盐浓度下均能保持构象的稳定、溶解狀态及活性状态有关。
我们实验室从盐藻中也分离到两个新的碳酸酐酶基因。根据DvCA1，DvCA2所推测的蛋白序列来看，它们都属于α-型碳酸酐酶，而且它们在转录水平上也都受到无机碳饥饿和高盐胁迫的诱导。其中，DvCA1所编码的蛋白与dCAⅠ一样具有两个重复单位，而DvCA2所编码的蛋白却是以往未报道过的，它编码了一个全新的碳酸酐酶，不具有内部重复结构，也不同于一般的CA只有一个功能确定的单元，而是在它的C端带有一个长达170个氨基酸残基与正常CA无关的多肽，而且这段多肽在现有的蛋白数据库中也找不到任何与之同源的蛋白。通过将DsCA1基因在衣藻中的异源表达，发现其所编码的蛋白在1.0 M NaCl的缓冲体系中保持高度的活性，而这种条件下衣藻内源的CA活性早已丧失。
此外，盐藻细胞对Pi和S的吸收是伴随着Na+的流入而进行的，即存在Na+/Pi和Na+/S共转运的机制。盐藻中营养离子的吸收是跨质膜两侧的Na+电化学势梯度驱动的，这与动物相似，而与植物或真菌利用质子梯度作为转运动力是完全不同的。主要证据有：盐藻细胞质膜两侧存在高的Na+电化学势梯度；盐藻质膜上存在强大的Na+外排系统；盐藻细胞中Na+/H+ antiporter的转运方向与动物中的相似，即通过Na+的流入驱动H+的流出。最近，盐藻中克隆了Na+/Pi共转运通道基因，进一步表明盐藻中Pi的吸收确实是由Na+电化学势梯度驱动的。这可能是盐藻细胞对高盐环境的一种适应。可以想象，在长期的进化过程中，盐藻为了减少Na+的毒害，产生了强大的Na+外排系统，将Na+排出胞外，在细胞内外产生了高的Na+电化学势梯度，这反过来被用做营养离子吸收的动力，从而大大节省了能量，体现了盐藻对环境的高度适应。
在高盐的环境中，Na+和Cl+会大量进入细胞，一方面，这些离子在细胞溶胶中的高浓度会抑制酶的活性、扰乱代谢，产生毒害作用。另一方面，当环境中Na+和Cl+含量过高时，会引起植物中另一些离子的缺乏，如K+ 、NO3-等，Na+与K+吸收存在着竞争关系，因此Na+的浓度增高，K+的吸收减少；Na+的增多还会引起P的缺乏。此即盐胁迫中盐离子本身的毒害作用和盐离子所导致的营养胁迫。
为了抵抗盐害，吸盐型植物将体内的盐分通过区隔化分配，积累于液泡中，一方面减少了胞质溶胶中Na+的浓度，同时也平衡了细胞内外的渗透压。拒盐型植物通过对盐分吸收的适度控制及将Na+主动排出细胞，维持了细胞质中低Na+环境，细胞质中主要以小分子有机溶质来维持渗透势的平衡。
一般情况下，盐藻细胞内的NaCl浓度为30-40 mol/L，在经受高盐震荡后，Na+会大量涌入细胞，使胞内的Na+迅速升至500 mol/L以上，但随着外界Na+浓度上升，盐藻细胞Na+的外排也会成比例增加，而使胞内Na+浓度维持基本不变。同时，在胞内大量合成甘油，维持细胞内外渗透势的平衡。因此，总体而言，盐藻属于拒盐型植物。
盐藻中Na+外排的机制还不是很清楚。但目前的研究表明，盐藻细胞质膜上至少存在3种Na+转运相关的蛋白：Na+/H+ antiporter、Na+-ATPase、Na+-redox pump。
在高等植物中，Na+的跨膜运输主要依靠质子泵所产生的质子驱动力，通过Na+/H+反向运输体，把胞质Na+排出胞外或泵入液泡。盐藻Na+外排的一种可能性也是利用H+-ATPase产生的H+梯度将Na+ 排出胞外。Katz等从盐藻细胞质膜中分离到Na+/H+ antiporter ，但进一步的研究发现，盐藻质膜Na+/H+ antiporter 的活性主要受细胞质酸化的激活，并介导Na+的内流，因此认为其主要功能可能不是Na+的外排，而是保持细胞内PH值的稳定。盐藻中H+-ATPase的主要功能可能为调节胞内的PH值。这从另一个侧面表明，盐藻中Na+的外排可能不是由质膜两侧的H+梯度所驱动的。
最近，在海藻中发现了钒酸盐敏感、乌本苷抗性的质膜型P型Na+-ATPase，负责胞内Na+的外排。 研究发现，在盐胁迫条件下，用钒酸盐处理盐藻细胞，可使细胞内的Na+浓度大大升高，可见盐藻中Na+ 的外排对钒酸盐也是敏感的，这表明盐藻中很可能也存在P型Na+-ATPase，参与Na+ 的外排。但在盐藻中，Na+-ATPase一直没有得到分离和鉴定。这可能与从盐藻中分离纯净、完整的质膜小泡比较困难有关。
最近，在海生细菌和蓝细菌的质膜上发现了由氧化还原系统驱动的Na+的外排，如：Na+ 转运的NADH∶醌还原酶、Na+转运的细胞色素氧化酶。Katz等发现盐藻胞内Na+浓度的升高会加速胞外电子受体FeCN的还原，并导致胞内NAD（P）H 水平的下降，而醌类似物NQNO会抑制FeCN的还原及Na+的外排，并导致质膜两侧电势的消失，这表明在盐藻的质膜上有一个生电的NAD（P）H驱动的氧化还原系统参与了Na+的外排。他们还发现，在高盐震荡下，用钒酸盐处理盐藻细胞，会导致胞内Na+的积累和并促进胞外FeCN的还原；此外，用钒酸盐和电子传递抑制剂共同处理盐藻细胞，可使胞内的Na+升高到更高的水平，这表明 Na+-ATPase和Na+-redox system协调作用，共同参与了盐藻细胞中Na+的外排。但 Na+-ATPase和Na+-redox system有待于分离，其作用的分子机制也需要进一步研究。
Fisher等从盐藻质膜上分离到一种分子量为60kD的受高盐诱导表达的蛋白。根据所克隆的p60的cDNA序列分析结果，p60是一种内部有两个重复的α型碳酸酐酶。dCA1的转录水平受CO2的调节和高盐胁迫的诱导表达。富集的dCA1的制备物在1mol/L的NaCl里具有最大的碳酸酐酶活性，且在更高浓度的NaCl中亦保持较高的活性；而衣藻的碳酸酐酶在0.6mol/L的NaCl中就有90%的活性被抑制。显然，盐藻dCAⅠ独特之处在于它对盐浓度的适应范围非常宽广。
从盐藻中又克隆到另外一个编码30kD蛋白的碳酸酐酶基因dCAⅡ，在细胞内的表达同样受到高盐环境的诱导，而且也定位在质膜上。dCAⅡ与dCAⅠ不同的是：在环境NaCl 0.1M-1.0M范围内，dCAⅠ的碳酸酐酶活性受到NaCl浓度升高的诱导，dCAⅡ的碳酸酐酶活性并不受到NaCl浓度升高的诱导。对其三维结构进行解析发现，与一般的α型碳酸酐酶相比，dCAⅡ有两个延伸的α螺旋及一个额外的Na+结合环。此外，dCAⅡ具有不寻常的静电特征：表面普遍富集负静电荷，在催化部位的Zn2+结合区有一个特殊的低正电荷区，这可能与dCAⅡ在低盐及高盐浓度下均能保持构象的稳定、溶解狀态及活性状态有关。
我们实验室从盐藻中也分离到两个新的碳酸酐酶基因。根据DvCA1，DvCA2所推测的蛋白序列来看，它们都属于α-型碳酸酐酶，而且它们在转录水平上也都受到无机碳饥饿和高盐胁迫的诱导。其中，DvCA1所编码的蛋白与dCAⅠ一样具有两个重复单位，而DvCA2所编码的蛋白却是以往未报道过的，它编码了一个全新的碳酸酐酶，不具有内部重复结构，也不同于一般的CA只有一个功能确定的单元，而是在它的C端带有一个长达170个氨基酸残基与正常CA无关的多肽，而且这段多肽在现有的蛋白数据库中也找不到任何与之同源的蛋白。通过将DsCA1基因在衣藻中的异源表达，发现其所编码的蛋白在1.0 M NaCl的缓冲体系中保持高度的活性，而这种条件下衣藻内源的CA活性早已丧失。
此外，盐藻细胞对Pi和S的吸收是伴随着Na+的流入而进行的，即存在Na+/Pi和Na+/S共转运的机制。盐藻中营养离子的吸收是跨质膜两侧的Na+电化学势梯度驱动的，这与动物相似，而与植物或真菌利用质子梯度作为转运动力是完全不同的。主要证据有：盐藻细胞质膜两侧存在高的Na+电化学势梯度；盐藻质膜上存在强大的Na+外排系统；盐藻细胞中Na+/H+ antiporter的转运方向与动物中的相似，即通过Na+的流入驱动H+的流出。最近，盐藻中克隆了Na+/Pi共转运通道基因，进一步表明盐藻中Pi的吸收确实是由Na+电化学势梯度驱动的。这可能是盐藻细胞对高盐环境的一种适应。可以想象，在长期的进化过程中，盐藻为了减少Na+的毒害，产生了强大的Na+外排系统，将Na+排出胞外，在细胞内外产生了高的Na+电化学势梯度，这反过来被用做营养离子吸收的动力，从而大大节省了能量，体现了盐藻对环境的高度适应。